关于水泥土搅拌桩在水利工程中的应用

关于水泥土搅拌桩在水利工程中的应用

王鹏

王鹏

中山市水利水电勘测设计咨询有限公司广东，中山528400

摘要：水泥土搅拌桩是一种常用软土地基处理方法，用于改良地基土承载力和渗透性等，广泛应用于水利工程中。文章针对深层水泥搅拌桩的施工的技术方法进行探讨，并结合实例对水泥搅拌桩在水利工程中应用进行分析。

关键词：水泥搅拌桩；地基处理；施工；应用

引言

水泥搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法。它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度，增加饱和松散土等软土地基加固处理。深层搅拌桩技术传入我国后，迅速在水利、公路、建筑、市政等行业得到推广应用，目前已成为处理软土一类地基的重要方法。

1.深层搅拌桩技术特点、施工方法与技术要求

1.1深层搅拌桩技术特点

深层搅拌桩技术特点除了费用低、工效高以外，可以用功能强、适用范围广、形式多样来描述。搅拌桩既可用于防渗，还可用于加固地基，土桩套接可形成连续的防渗帷幕，与地基土形成复合地基，可提高地基承载力。按照防渗加固结构的需要，可灵活地采用桩、墙、格栅、块状等多种形式。适用于黏土、砂土、粉土、淤泥、含少量小直径砾石等多种地层。施工形式多样，可干法（喷射水泥粉成桩），也能湿法（喷射水泥浆液成桩），但由于湿法更易于控制、质量稳定，所以在水利工程中应用更广泛；搅拌头有单头、双头、多头之分，多头小直径深层搅拌桩是在传统单头、双头搅拌桩基础上发展起来的较新技术，可以做不足30cm厚的薄防渗墙；搅拌叶型分翼片型和螺旋叶片型；喷浆方式分叶片喷浆和中心管喷浆，等等。

1.2施工方法与工艺

深层搅拌桩施工前应根据设计要求进行室内配比试验和现场工艺性试桩。从现场挖取原位土样，测定其性能参数，再与施工备选水泥配制试块，选出适宜的水泥土理论配比，以此为基础进行现场试桩。工艺性试桩除了验证室内配比是否符合现场地质要求以外，还可进一步核实地层状况，并确定施工参数。搅拌桩施工分为施工准备、浆液制备、喷浆搅拌、清洗移位几个工序。施工准备包括清基、场地平整、测量放样和设备定位等内容。清基是指清除施工地面与地下的障碍物。再依据设计图纸在现场放样，一般要求孔位偏差≯2cm。浆液制备应采用新鲜未受潮的普硅水泥配制，水泥强度等级一般不低于32.5，并严格按照工艺要求控制水灰比和搅拌时间，浆液制备好应在规定时间内用完，否则应弃置或降级处理。喷浆搅拌是施工的主要环节，按照目前的设备和工艺要求分为两喷四搅、四喷四搅、三喷四搅、两喷两搅、一喷两搅等多种形式，应根据试桩结果并从保持施工连续性、成桩质量、合理水泥用量出发，选择最适宜的形式。喷浆搅拌包括预搅（喷浆）下沉、喷浆搅拌提升、重复搅拌下沉、重复搅拌上升等步骤。完成一个桩位的喷浆搅拌后，需要用清水清洗全部管路，以避免堵塞管路，然后移机到下一桩位。

1.3技术要求与质量控制

深层搅拌桩主要工艺参数包括水泥掺入量、水灰比、搅拌时间、搅拌次数、注浆压力、注浆量、提升与下降速度等。施工过程中，必须严格控制这些参数，没有特殊情况不得任意调整和更改它们。计量器具和压力表等要校验合格才能用于施工，设备管道也应定期维修和保养。此外，还应根据地层特征和施工条件采用合理的施工措施，例如处理含水量很高的淤泥层时，搅拌桩早期强度低是一个严重问题，可以在水泥中掺入一定比例的外加剂加以改善，其中石膏粉（掺入水泥比例4%～5%）能提高早期强度，木钙粉可减水并提高浆液流动性，粉煤灰也能改善浆液性能。由于水泥浆液与地基土搅拌混合过程中，桩身水泥含量实际上变化的，为了保证桩身水泥含量一致，应使搅拌成桩速度与供浆速度匹配，也就是应采用变量法供浆。

2.深层搅拌桩防渗技术应用

2.1工程概况

某水库总库容约1.6×107m3，坝体为均质土坝，坝长约6.4km，最大坝高仅6m。建坝时坝体填筑不实，碾压不均匀，并且坝基为中粗砂、粉细砂、角砾层，坝脚及坝坡均有较严重的渗漏。为了减少大坝渗漏，并防止渗透破坏，决定在大坝迎水坡脚进行防渗处理，经过对大坝地质条件和水头差的分析，最终确定采用多头小直径搅拌桩防渗墙方案。

2.2施工方法

首先在现场进行了3个施工单元的试桩，桩深达到14.9m，工程量近40m2。通过试桩，确定钻头直径380mm，可以满足设计最小墙厚200mm的要求。其他参数为：每个施工单元长度定为880mm，桩间搭接60mm，相邻单元之间搭接140mm。浆液采用水泥P.C32.5配制，水灰比为1：6，密度1.34g/cm3。搅拌桩水泥掺入量为15%。施工采用型号为BJC-18Y的多头小直径搅拌桩机，并配置SYJC型自动记录仪。施工工艺为：测量放样→桩机定位、调平→浆液配制→下沉搅拌喷浆至设计深度→喷浆复搅提升至设计墙顶标高停浆→桩机移至下一桩位。测量放样时每20～50m设立检查点进行校核。桩机定位以钻杆中心进行控制。制浆时先放入定量的水，再加入所需的水泥量。每桶正反向搅拌时间均≮2min，并且浆液随用随配。注浆采用一次连续注浆，并由自动监测记录仪记录注浆量。中途出现堵管、断浆现象时，立即停泵处理；若因故停泵超过0.5h，立即清洗泵体和管路。控制定位偏差≯5cm，控制垂直度≯0.3%。开始钻进速度0.6m/min，中下段1.0m/min。提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。钻杆到设计深度后，稍停留再慢速提升，以保证桩底质量。成桩15d进行开挖检验、取芯试验，芯样室内养护28d后做强度和渗透试验，另外还包括注水试验和地质雷达监测。检验结果显示成墙良好，达到了设计要求。

3.施工常见质量问题及处理办法

(1)喷浆阻塞：原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底。处理措施应改善现场水泥存储环境，及时清渣并时常检查滤网的破损状况。（2）喷浆不足：原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆管道过长，沿程压力损失大。处理措施应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压力。

（3）进尺受阻：原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其它。处理措施应停机排除障碍或移位。

（4）速度失稳：原因可能是设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范、不熟练。处理措施做到不合要求的设备不得进场，制定完善明确的责任制并搞好岗前培训。

4.结束语

深层搅拌桩技术成墙造价不足高喷灌浆的一半，具有很高的性价比。然而，一些地区由于人为因素影响，成桩质量无法保证，甚至有些地区明令限制此技术的应用，因此在施工中运用好技术，严格控制影响质量的因素，这样才能保障工程质量稳定可靠。

参考文献

[1]吕汉增，张玉成，杨光华，等.某水闸基础处理中搅拌桩成桩质量偏低及改善桩身质量的措施[J].广东水利水电，2014（01）

[2]吴晓峰.多头深层小直径搅拌桩防渗墙施工技术[J].水电与新能源，2013（04）

[3]黄晓东，李杰.软土地基水泥土搅拌桩的施工及质量控制[J].沈阳大学学报，2005（02）.