搅拌桩是软土地基处理的一种常用技术措施。水泥搅拌桩由于其工艺简单、便于施工且经济效益明显，在软弱地基加固处理中得到了广泛的应用，从1981年在国内首次应用以来，搅拌桩至今已经发展为成熟的海陆两用、粉浆两用、水灰两用的软土地基处理技术。

水泥搅拌桩的质量，主要取决于两个：第一是设备与工艺，第二是固化材料。多年来，在设备与工艺上研究较多，主要是解决搅拌效率和搅拌质量，后者更多的是解决固化土搅拌的匀质性。由于土层在竖直方向上的不均匀，某个土层的水泥搅拌土质量就会成为桩承载力的短板，而搅拌不均匀会加剧这种质量缺陷，从而使得其他部分强度再高也发挥不了作用。因此，双向搅拌、整体搅拌技术、双轮铣等设备和工艺被陆续开发与应用。

水泥仍然是目前工程界最广泛使用的岩土固化剂（胶凝材料）。《水泥土搅拌加固技术的发展综述》文中指出：传统固化材料的波特兰水泥(PC)主要存在下列问题：(1)资源和能源消耗严重；(2)CO2排放和大气污染严重；(3)固化土强度增长较慢。进而提出：一是以工业副产品或废料代替PC作为固化材料；二是开发低能耗、低CO2排放的新型固化剂。

通俗地说，每生产1吨水泥约排放1吨的CO2气体，因此水泥作为一种高碳排放量的工业产品已经在一定程度上被限制产能。而水泥用于搅拌桩具有较好的通用性。但对于淤泥质土，水泥总体上不是较好的胶凝材料方案。2020年9月，本人在广州、佛山周边进行调研，当地一些道路工程项目通常采用单轴搅拌桩机，地铁项目或地质灾害较为严重的路段通常采用三轴搅拌桩机。基本情况如下表1所示。

表1 水泥搅拌桩的调研情况

以单轴水泥搅拌桩为例，经过估算，每立方米搅拌后的水泥土，需要水泥约330kg，而加固地基的设计强度仅要求0.8MPa。除了考虑地层的不均匀以及搅拌工艺的匀质性问题外，水泥固化淤泥质土本身具有天然的缺陷是一个重要原因。由于淤泥质软土含水量高、孔隙比大、强度低、变形大、固结时间长等特点，水泥在土中水化环境恶劣，难以形成致密、稳固的胶凝性水化产物，强度上存在严重不足，导致有效桩长相对较短，这在一定程度上制约了水泥搅拌桩的设计和应用。水泥用于固化细粒土则效果一般甚至没有效果，特别是在高含水率状态下（如搅拌桩）时，更加不适用。

表 2 固化剂与水泥用于高含水率淤泥质土的固化效果对比

注：所用淤泥取自珠海，含水量为 35%，固化剂掺量占湿土质量的 20%，固化剂与水按照水灰比 1.2 搅拌成浆液，加入淤泥搅拌。拌和水用海水拌制，成型，3d 脱模后，浸泡在海水中养护，到龄期测试无侧限抗压强度。

以工业废渣为主要成分的，高效岩土固化剂取代水泥用于搅拌桩将是未来的一个重要发展方向。这不仅是“碳达峰”新形势下减排的要求，更是提升搅拌桩质量的必要手段。另外，目前的搅拌桩，水灰比高是制约固化土强度提升的一个重要因素。未来采用材料和工艺措施，有效降低搅拌桩的用水量或者说水灰比，将是提升搅拌桩质量的重要手段。

作者简介：

周永祥，博士/研究员，研究生导师。中国建筑科学研究院固废处置与资源化研究中心主任，国家建筑工程技术研究中心建材研究部主任，CCPA岩土稳定与固化技术分会秘书长，中国建筑学会建筑材料分会副理事长兼秘书长，中国岩石力学与工程学会岩土地基工程分会副理事长等。清华大学、北京交通大学、武汉大学、湖南大学、山东大学等校外导师。

研究方向：岩土稳定固化、混凝土及固废利用，涉及基础研究、标准规范和工程应用技术与产品开发。15801570532，xiangzizhou2006@126.com

附件二：《水泥土搅拌加固技术的发展综述》