第 1 章 绪论
1.1 研究背景和意义
我国的基础设施建设在改革开放近 40 年里，发展迅速，其中公路工程作为重要组成部分，尤其取得了长足进步。大规模的公路工程建设实践表明，在我国沿海地区及内河湖泊附近区域，软基处理地位特殊，在公路工程质量与经济性两方面都显得极为重要，一条道路建设质量是否优劣，软基处理占据着极为重要的地位.
有关文献表明，软基处理不当导致出现的质量问题主要包括不均匀沉降、路基沉陷、路堤横向位移甚至路面开裂等等，其中桥台台后沉降引起的工程质量问题更为严重[1]。由于这些问题的存在，致使道路交通安全和运输效率受到极大影响。因此，处理方法是否得当与控制路基稳定性和路基工后不均匀沉降的效果等方面关系密切，软基处理的质量优劣对道路工程的工程质量和使用安全具有重要意义。
目前国内外软基处理方法主要包括软土置换、强夯、饱和软土排水固结、真空预压排水固结、振冲法和深层搅拌法等等[2-3]。我国幅员辽阔，各地软基工程所处地质条件也有不少差异，甚至相当复杂。为解决软基处理问题，近年来，国内外专家学者工程实践与理论研究相结合，提出了多种解决办法，通过在不同地域进行实践，得出了许多有益的研究成果，其中采用搅拌桩新技术比如对粉喷桩新技术的研究也崭露头角。
粉喷搅拌桩在近年来的工程实践中，因其具有造价低、施工相对简单、提高地基承载力效果较为明显、工期短、施工过程对邻近构筑物影响小、无噪音不排污等优点，得到了较为广泛的应用。但是，普通搅拌桩施工一般都是采用水泥干粉或水泥浆作为固化剂，通过单头或双头叶片的旋转搅拌软基土体，使之固化成型后提高地基强度；而双向粉喷桩则采用同心双轴钻杆正反两个方向旋转，对土体的搅拌更为充分和均匀，处理效果比普通搅拌桩更为有效，其技术与经济性更为突出。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 水泥土搅拌法的发展历史
在施工过程中为了加固施工主体的牢固性，需要用石灰或者水泥等材料进行搅拌，搅拌完成后作为固化剂使用，通过在地下或者机械中的搅拌，使搅拌的石灰和地下土壤相粘合，发生一定的化学反应，随着时间的增长，粘合度也在不断提高，逐渐在整体性、稳定性和强度等方面明显改善或提升，从而提高土体的整体承载能力，减少后期沉降。根据施工工艺的不同，对水泥土搅拌的方法也存在差异，一般分为两种搅拌方式，一种是水泥浆搅拌法（湿法）另一种是粉体喷射法（干法）两种。
水泥的使用时间并不是太长，随着科学技术的发展才逐渐被研发使用，对于水泥搅拌的方式最初是美国，美国在第二次世界大战之后研发成功并投入使用，随着经济全球化的不断推进，在 1953 年从美国传到日本，日本在获得水泥搅拌的方法之后，又结合自身建筑行业工程材料的差异，又进行了相应的细节调整，以符合当地建筑行业模式。日本对于水泥搅拌工程由开始的人为逐渐发展为机械操作。上个世纪七十年代中期，日本在水泥搅拌工程的操作中又不断加强技术支持，由多方合作单位共同合作成功研制水泥搅拌固化法(CMC)，研究结果在钢铁施工中被普遍应用，在加固深度方面要优于以往的水平，加固深度高达 32 米。该方法在工程施工中不仅可以提高施工效率，减少不必要的人力资源，还可以加强下放深度，增加工程安全性，此后深层搅拌法在日本得到广泛应用。我国人口众多，建筑行业领域迅速发展，在上个世纪七十年代末期，住房等建筑行业需求不断增加，我国也开始对冶金等建筑材料领域加强重视程度，进行了一系列的室内试验和机械研制工作，1980 年在软土地及加固工程中首次获得成功。在此之后，我国软土地以及其他工程领域不断向前推进。
在施工过程中，较为完善的搅拌方法，可以提高施工的粘合度，保证工程质量，在建筑领域，瑞典工程师为了提高搅拌方式，在上个世纪六十年代末期提出了相关石灰搅拌方式，这种方式是利用石灰搅拌桩进行基础的方式，对软土地基的深度范围从 15 米的深度范围中进行设想，其设想在 1971 年利用当时可以借助的工具进行具体操作。1972 年，瑞典工程师斯德哥尔摩，在具体操作中发现一种其他的操作搅拌形式，不断对深基坑边坡进行相关稳定措施调整，除了相关研究人员的努力外，瑞典的 Linden-Alimat 公司还生产出专门用于成桩施工机械，这种柱子的大小可以高达 500 mm，其深度也达到 13 米左右，差别范围在 2 米以内。
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第 2 章 双向搅拌桩的施工工艺
2.1 依托工程概况
本文选取的两条道路位于浙江省瑞安市境内。
疏港公路作为瑞安市城市交通“五纵六横”路网规划中的重要“一横”，见图 2-1，为东部沿海新城和丁山围垦区提供了一条通往瑞安中心区域的快速通道，大大拉近了东部沿海地区与城市中心区的距离，而且也大大缓解了瑞八线的交通压力，使港口和各物流园区的衔接更为紧密。同时，本项目作为沿海区域对外交通路网的组成部分，向北可连温州市区，向西南可接平阳县，向西北连接瑞安市区，项目建成后将承担大量的区间客货运集疏散任务，承载着瑞安东部沿海地区的中短途对外交通的功能。因此，本项目的建设对促进瑞安港区的发展建设，充分发挥瑞安港集疏运系统整体效益，凸显港区区位优势，完善区域公路网络布局，实现瑞安市发展为海洋经济强市具有积极作用。
文华路设计为城市次干道Ⅰ级，全长约 1.16 km，宽度 32 m，设计时速 40 km/h，桥头段软基采取普通水泥浆搅拌桩处理，工程量约 6600 m。
疏港公路设计为一级公路技术标准，全长 5.769 km，宽度 42 m，设计时速 80 km/h，桥头软基处理采用双向粉喷搅拌桩处理，工程量约 61.7 万米。
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2.2 施工工艺分析
2.2.1 普通湿式搅拌桩施工工艺
湿式搅拌桩俗称浆喷桩，通过喷压水泥浆进入土体并拌和成型，施工流程为：定位→制拌水泥浆→边喷浆边搅拌下沉至设计标高→提升喷浆搅拌→重复下沉上升搅拌→成桩。
规范对施工的要求：
1、水泥浆液应严格按照设计要求选用水泥牌号和外加剂，并对水泥和外加剂抽样送检，同时对压力表和喷浆计量设备进行标定。根据设计提供的配比范围，经试验确定施工配合比，在开工前进行试桩，验证配合比是否满足设计要求。
2、制备的水泥浆液不得离析，也不得长时间放置，超过 2 h 的浆液应废弃。浆液倒入集料斗前应经筛网过滤，避免浆内块状物损坏或堵塞管道和泥浆泵。
3、钻头下钻速度一般不大于 0.8 m/min，首次下钻至设计标高时，宜停留拾数秒保持喷浆，确保桩底质量。提升钻杆、喷浆搅拌时，应使钻头反向边旋转、边喷浆、边提升，提升速度宜控制在 0.5～0.8 m/min，压浆泵压力不小于 5 MPa，并严格控制喷浆量。在使用钻头的过程中，当钻头离地面 1 米左右时，应该把提升速度进行降低，防止出现偏差。
4、对设计要求进行系统分析当地面深度控制在合理的范围时，需要进行重复搅拌，搅拌的速度也需要随时控制。
5、在施工中，为了确保施工过程的稳步进行，需要对喷浆压力进行不定期的记录，以及钻进的速度，花费时间长短等有关参数变化随时进行了解。在施工过程中，如果出现相关问题导致因故停工，需要让搅拌头下沉至停浆面以下 0.5 m，等到达到理想状态时才可以继续进行。
6、对内部使用时，还需要进行不定期的清理，桩机移位前，打开内部结构，加入水进行全面的清理，对内部管路中残留的浆液，直至管体干净，并将搅拌头清洗干净后，方可移位。
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第 3 章 搅拌桩复合地基承载力特性 ························ 193.1 桩体强度检测手段及方案 ······················ 19
3.2 成桩强度分析 ··························· 20
第 4 章 道路软土地基工后沉降分析 ···························· 31
4.1 工后沉降观测方案 ···································· 31
4.1.1 工后沉降观测方法及规范 ······················ 31
4.1.2 工程工后沉降观测方法及频率 ····················· 32
第 5 章 结论与展望 ································ 41
5.1 结 论 ······························ 41
5.2 展 望 ····················· 42
第 4 章 道路软土地基工后沉降分析
4.1 工后沉降观测方案
4.1.1 工后沉降观测方法及规范
由于文华路采用放坡，完工后不便于进行位移观测，又因疏港公路采用钢筋砼挡墙，故本文只对二者的工后沉降观测结果进行对比分析。
由于文华路在 0#台和 3#台的纵坡分别为 2.7%和-2.3%，观测点填土高度在 2.4 m～2.6 m 之间；疏港公路在 0#台和 1#台的纵坡分别为 2.1%和 2.0%，桥台后填土高度在 2.8 m～3.0 m 之间。从两桥填土高度和纵坡指标对比看，疏港公路相对而言承载较高。
为便于对比，在两桥桥台台后 30 m 处的断面分别布设工后沉降观测点，只是文华路的工后沉降观测点是在道路沥青铺筑完成后进行，而疏港公路的工后沉降观测点的数据采集时间从道路等载预压开始.
(1) 基准点的布设
监测网基准点埋设和观测对道路工后沉降测量的质量起着至关重要的作用。针对道路工程特点，监测网由基准点和工作基点共同组成闭合导线网，其中控制网中各点为本次沉降监测高程所用。
沉降监测基准点布设于工程影响范围以外，距离工程边界不小于 200 m。此工程共布设 5 个基准点。工作中的具体操作不能完全依照理论进行，要结合具体施工工地的土质状况，对混凝土标石的埋设深度要依照土质情况进行。施工场地要有明确的工作提示标牌，提醒周边居民不可进行破坏。
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第 5 章 结论与展望
5.1 结论
本文以浙江省瑞安市文华路和疏港公路工程的软基处理为背景，通过资料调研、方案研究、现场实测数据分析等方法对两道路所采用的软基处理技术进行了对比研究。得到的主要结论有：
1、双向粉喷搅拌桩与普通水泥搅拌桩工艺相比，虽然设备造价相对高，但双向粉喷搅拌桩因工艺先进，施工效率的提高可以节省非常可观的人工和机械台班数量，从而在总体上降低了费用，经济优势明显。
2、当龄期为 28 天时，普通水泥浆搅拌桩强度为 2.364 MPa，双向粉喷搅拌桩强度为 2.002 MPa，在水泥土搅拌桩初期，双向粉喷桩的强度比水泥浆搅拌桩的强度低得多。
3、当龄期达到 90 天时：水泥浆搅拌桩强度为 2.426 MPa，双向粉喷搅拌桩强度为 2.436 MPa，双向粉喷搅拌桩的强度随龄期的增长比普通水泥浆搅拌桩的强度增长大得多，成桩强度更高。主要由于双向粉喷搅拌桩的施工工艺使水泥和土的强制搅拌更充分、水泥粉喷入土中更均匀。
4、从观测点的累计工后沉降值及其曲线图可以发现，从累计工后沉降值总体上来看，文华路分别为 167 mm 和 200 mm，而疏港公路分别为 144 mm 和 178 mm，即总体上表现为文华路的累计工后沉降值相对偏大，即普通水泥浆搅拌桩处理后道路工后沉降大。从观测点的累计工后沉降值及其曲线图还可以发现，文华路桥头工后沉降尚未趋于稳定，而疏港公路的工后沉降基本趋于稳定。说明双向粉喷桩的软基处理效果更好。
5、疏港公路采用双向粉喷搅拌桩工艺，吸收原状土内的水分，使含水量变小，改善了土体的本构关系，使其承载能力更高；水泥土搅拌更为均匀桩身强度更高，传递荷载的能力更强。疏港公路的复合地基压缩模量比文华路的复合地基压缩模量更高。
参考文献(略)