水泥搅拌桩施工技术在水利工程建设中应用

水泥搅拌桩施工技术在水利工程建设中应用

孙兆森 

中国电建市政建设集团有限公司      300384

摘  要：作为水利工程建设的重要保障，基础施工质量关系上部结构稳固性，强化有效基础处理技术应用，改善软基的承载性显得尤为重要。本文立足水利工程建设现状，对水泥搅拌桩施工技术的应用要点进行了重点讨论，旨在支持国内水利事业能够健康发展。

关键词：水利工程；水泥搅拌桩；施工技术

在社会飞速发展的今天，为了满足大众日益增加的用水需求，水利工程建设项目不断增多。其中基础施工是水利工程建设中一个重要组成部分，其施工质量关系基础的承载性，进而会对上方水利工程结构稳定性产生直接影响而水泥搅拌桩施工技术以混凝土为主要的施工材料，借助深层钻孔后灌注固化剂和周边土体之间有效结合来构成完整桩体，以此构成复合桩基来改善基础承载性。因此，如何有效利用水泥搅拌桩施工技术加固软基值得深入讨论。

一、水泥搅拌桩施工技术概述

水泥搅拌桩施工技术是一种广泛应用于“软基”处理领域的施工技术，主要是在深层搅拌装置的支持下，采取强行搅拌的方式将软土、固化剂以及掺和剂量等这些物质进行搅拌处理，促使土体和各种固化剂之间发生物化反应，期间能够形成具有一定强度的固态物质与水黏土，保证加固处理的“软基”发生硬化变化，显著改了基础的强度。对其应用的流程图而言，主要见图1。

对该种施工技术而言，其成桩中可以采取如下几种施工工艺：其一，泥浆混合构成桩体。主要是在地面之上利用水泥进行水浆制备，之后将这些浆液通过设置的管道向地下运送，使它们和基础土之间开展拌合处理，这样在搅拌完毕后能够使得基础出现逐步固化变化，显著改善了“软基”物理性质。其二，在混凝土中掺入水泥浆构成桩体。在压缩空气作用下，经由管道可以将干燥、松散的水泥粉送入地下，它们能够和基础土一同开展拌合处理，借助软土层中包含的孔隙水能够出现水化反应，这样就能够逐步固化，也可以改善“软基”物理性质。其三，水泥土桩压实。选择一种特定的土壤材质，在特定配比下将它们和水泥进行搅拌处理，之后再在桩身形成中灌入搅拌完毕的水泥土，最后可以再对它们进行压实处理，这样就构成了一个良好的水泥土桩。

图1 水泥搅拌桩施工流程图

二、水利工程建设中水泥搅拌桩施工技术的应用价值

地基工程是水利工程建设的重要组成部分，具有复合、繁杂特征，相应施工难度相对较高，对施工处理技术有苛刻的要求。而水泥搅拌桩施工技术则可以很好地解决上述地基施工的难题，该技术能够将形成的桩结构和周边土层紧密结合起来，保证周边的复合作用与各项应力在桩体与土层结构之中均衡分布，这样的复合地基处理模式可以显著改善地基承载性、强度与抗压性，避免地基结构发生崩塌与塌陷等质量病害。比如，在各类添加剂与固化剂的支持下，整个施工周期大大缩短。此外，基于该技术，能够对基坑以及地基等建设期间的许多环节与程序进行简化，如不再需要利用其他支护结构保证地基施工稳定性，也不需要进行降水施工等，施工安全风险大大减少。但该施工技术却具备较强的防水防渗透性能，极大提高了水利工程建设质量。特别是随着基础施工难度的增加，该技术能够灵活改进与调整施工模式与方案，保证能够借助有效的施工方案满足预定的施工要求与标准，提高了整体“软基”处理的效果，保证基础承载性能够得到显著提升。

三、水利工程建设中水泥搅拌桩施工技术的应用要点

3.1 施工准备技术要点

在水泥搅拌桩施工之前，需要采取一些必要的施工技术与措施来为后续正式施工做好准备，避免因为施工技术应用中的准备工作不足而给后续埋下质量隐患，具体的施工准备技术要点如下：

（1）施工场地准备要点。在现场施工技术应用之前，要对施工场地进行有效处理，确保场地保持良好整洁性，且需要符合“三通一平”要求，即要保证场地平整的同时，还要确保供水、供电与道路三方的畅通性与流畅性。与此同时，要认真清理施工阶段中场地存在的各种障碍物，做好地下勘察工作，对场地地下是否存在障碍物或管线等进行仔细检验，一旦发现需要针对性制定妥善应对策略。

（2）测量放线与地质勘查要点。为了科学设计施工技术应用方案，需要在施工前做好地质勘查工作，借助勘察工作详细了解现场的地质条件、水文条件等必要的资料，以此可以针对性设计整个施工技术应用方案，保证满足规定标准与要求。与此同时，要灵活应用全站仪等一些专门测量仪器在现场开展测量放线作业，包括标注各项关键的施工位置等，如要对桩的边线位置、桩距大小、高度等相关测量参数进行测定，保证后续水泥搅拌桩施工作业能够顺利开展。

（3）保障“材机”质量。在施工阶段由于涉及到较多的施工材料与机械设备，为了保证整体施工作业质量，就需要在施工之前对它们的质量、性能等进行有效控制。比如，水泥是整个水泥搅拌桩施工作业中最主要的一种施工材料，强化其质量控制显得尤为重要。在采购水泥期间，要对水泥性能进行提前校核，保证它们满足后续施工规定与要求，如要控制强度等满足规定要求，避免它们出现受潮、硬化等质量问题，这样方可为后续的正常施工做好铺垫。与此同时，整个施工阶段需要各种各样施工机械设备支持，故要在正式的施工前对它们的使用性能进行有效维护，力求最大成度展现出它们的性能和优势，保证整个施工作业的安全。如针对桩机要控制其垂直性满足规定要求，并且钻杆、钻头等的性能与质量等都需要符合施工作业要求，避免因为施工作业所用机械问题而造成施工误差，甚至会直接影响整个施工作业的顺利开展。

（4）安全安装桩机设备。在安装水泥搅拌桩机之后，要做好其调整工作，保证将其调整到最佳的施工状态来为后续作业做好必要的工作：其一，要保证钻杆长度、钻头直径等满足规定设计要求；其二，要对水泥浆输送的导管是否存在堵塞或渗漏问题进行仔细校核，检查水泥制浆罐性能，看它们是否能够顺利运作；其三，要连接桩机电路和外接电源、发电机等，合理调整桩机本身的机身竖直度，如要保证机身拉杆保持良好竖直度；合理调整液压位置支撑脚，保证整个机身维持横向竖直状态等等。

3.2 施工阶段技术要点

在水泥搅拌桩施工作业阶段，为了保证整个施工技术能够高质量应用，就需要切实重视如下一些方面的应用要点控制：

（1）工艺性试桩。在大面积施工作业之前，有关人员可以结合设计要求与施工标准等提前开展成桩试验，具体的成桩根数一般不少于5根，并且要对试桩数据进行有效整合与分析后得到更为精准的施工技术应用关键参数。具体如下：其一，保证和水泥用量设计阶段的各项施工技术应用参数保持一致，具体涵盖了钻进与搅拌等方面速度控制；其二，立足现场施工作业视角，科学制定一套经过优化处理后的规范施工技术应用流程，包括场地平整、放样测量、桩机就位、水泥浆制备与搅拌、喷浆作业和成桩作业等等，保证能够对整体的水泥搅拌桩施工技术应用质量进行有效控制。

（2）提高水泥浆配置效果。在成桩施工作业中，制备水泥浆的品质高低关系整体成桩施工质量，所以施工人员要注意强化制备水泥浆过程的质量监管。可以采取试验的方式来优化水泥浆制备阶段的配合比，并且要结合有关设计规定来科学开展水泥浆配置，减少配置误差出现的情况。与此同时，要注意在水泥浆液搅拌期间做到适量、均匀，且需要在2h之内用完配置完毕的水泥浆。当水泥浆液出现结块或离析等比较严重的“质变”问题之后，要禁止将它们继续应用于后续的施工作业当中。为了保障水泥浆配置的质量，水泥掺入比一般需要结合设计要求与土壤性质等进行合理确定，通常可以控制在15%-20%范围内；水灰比则可以控制在0.4-0.5范围之内。

（3）有效控制泵送浆液质量。在泵送制备的浆液之前，要确保泵送浆液所用的管路维持湿润状态，以此方便浆液的顺利输送。在浆液泵送期间，要保证泵内压力维持良好的稳定性与充足性，使得整个浆液的泵送保持持续性，搅拌要注意保证做到均匀有序。在管道内泵送的浆液因为硬结问题而出现堵塞问题之后，需要拆除泵送管道之后对其进行认真清理，保证管道输送的流畅性，避免堵塞问题而危及了整体的浆液泵送质量。

（4）桩的长度控制。首先可以借助电子电动记录控制的方式对桩自身长度进行有效控制，如可以为各台钻机都相应配备一个电子电动记录仪，在它们开展钻孔施工期间打开相应的记录仪。这样就可以对钻进的数据进行详细记录，保证钻孔中钻头转入深度以及复搅拌深度等实际数据能够得到有效控制，避免桩长不满足设计规定与要求而直接影响了整体施工技术应用的质量。

（5）保障成桩作业质量。为了保障水泥搅拌桩的成桩质量，要注意切实做好如下几个方面质量控制工作：其一，在钻机对位期间，要注意对其竖直度进行持续优化和调整，保证搅拌桩能够持续保持良好的垂直性，钻杆垂直方向的偏差度要控制在1%-1.5%范围之内；其二，在搅拌钻机开启的条件下，钻机需要维持同步旋转和下钻的运行状态，并且要将压力泵启动，保证它能够维持同步钻进和喷浆作业状态；其三，在钻入深度满足有关设计标准的情况下，可以将搅拌桩机关闭，终止钻进施工作业；其四，在搅拌桩机再次开启的条件下，需要确保钻头维持相反运行状态，并且在旋转过程中还要注意同时开展提升机喷浆作业，保证钻进期间的土体内部中喷入的水泥浆能够持续维持在初步搅拌的状态；其五，在将搅拌机提升的高度到达距离地面1m的位置后，要注意控制提升速度，经过放慢其速度使得喷浆口逐步暴露于地面后方可终止提升操作，保证搅拌施工作业工序的合理性，期间需要仔细观察桩头是否存在停浆问题，期间要使得搅拌机停浆面高于设计桩顶0.5m，在供浆完毕之后即可开展提升施工作业，避免整个施工阶段出现缺浆或断桩等施工质量问题，否则这些都会对整体成桩施工作业质量带来不利影响。成桩作业质量控制关键施工技术参数（详见表1）。

表1 水泥搅拌桩成桩中的关键施工技术参数

如果施工阶段发生了喷浆量不足的问题，需要结合有关规范与要求来对整个水泥搅拌桩开展复搅拌和复喷操作。如果施工阶段出现了不可控制的情况而打断了喷浆作业的进度，此时需要记录下相应的深度值，之后要在12h之内完成补喷操作，否则超过12h之后就需要开展补桩作业，这样方可全面保障水泥搅拌桩施工作业的质量。

3.3 施工完毕技术要点

在搅拌桩施工完毕之后，还需要切实做好施工技术应用质量的检测工作，保证其质量满足施工规定，否则需要进行重新进行搅拌施工。归结起来，施工完毕之后的技术要点主要体现如下：

（1）质量检测。在检测水泥搅拌桩的质量期间，可以采取如下两种主要检测方法：其一，轻型动力检测法，主要是施工队伍依据5%的频率，在成桩施工完毕后的5d时间之内，借助轻型动力触探仪试验设备对成桩的水泥桩质量进行检测，看其是否合格。如果检测过程中锤击的次数不小于标准规定的锤击数，那么意味着制作的水泥桩强度满足标准，否则其属于不合格的桩。其二，抽取芯样检测法。该检测法主要是在水泥桩成桩完毕的28d时间之内开展取样操作。鉴于时间因素的影响，该种检测技术能够对水泥搅拌桩施工过程中的喷浆均匀性进行准确监测，同时也可以明确判定水泥桩桩身的完整性与强度等实际情况，保障借助该种质检技术的有效应用来全面保障水泥搅拌桩施工作业质量。

（2）质量评定。质量评定主要是对基于水泥搅拌桩施工技术应用后得到的水泥桩的质量进行基本评估和判断。在评定搅拌桩的质量期间，一般可以采取如下几种评定方案：单桩评定方法，主要是借助逐一检测的方法来评定搅拌桩的质量，并且单桩评定中的结果又可以进一步划分为不同的几种情况，即：针对优良桩而言，主要是指其长度是否完全满足一开始设计需求，不存在任何问题，在喷浆施工期间不会出现断问题，在重复搅拌过程中相应搅拌桩所构成的桩芯能够保持良好的完整性，并且可以从中取出非常完整的柱状芯样，确保所构成搅拌桩强度可以满足有关规定与要求，符合有关的质量检测要求与标准。针对合格型桩主要是长度能够符合设计要求，但是在喷浆作业阶段面临不均匀情况，但是却不存在断浆问题，在反复搅拌过程中能够使得其芯样的大部分都保持完整性，以及可以满足相应强度测试规定，复搅拌过程中的强度可以满足最初设计需求，但是整个施工阶段也可能会出现一些小问题，但是却不会对整体成桩的质量带来不利影响。针对不合格型桩而言，桩身长度不满足设计规定，并且在喷浆作业中发生了断浆问题，喷浆均匀性不足，并且在反复搅拌期间芯样存在松散不聚集的情况，大多数芯样保持断裂状态，甚至无法将芯样抽取出来，这样搅拌桩涉及到比较多的质量问题，不满足设计要求与施工规定。

总之，水泥搅拌桩施工技术能够有效解决水利工程施工阶段面临的“软基”问题，显著改善基础的承载性，保障上部结构稳固性。在水利工程施工中应用水泥搅拌桩施工技术中，要做好前期必要的施工技术应用准备工作的同时，对整个施工阶段进行全流程质量控制，并且在施工完毕后要做好质量检测和评定工作，保障全面提升施工质量。

参考文献：

[1]刘锦泽.不同地质条件下水泥搅拌桩施工技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2023,42(8):180-181.

[2]杨猛,钟黎雨.水利施工的水泥搅拌桩施工工艺与质量控制措施[J].水上安全,2023,11(5):140-141.

[3]曹立昊.堤坝工程中水泥搅拌桩施工关键技术研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2023,22(1):11-12.

[4]崔毅.试论水利工程水泥搅拌桩施工质量控制要点[J].绿色环保建材,2021,19(2):169-170.

[5]胡永安.水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工探讨[J].工程建设与设计,2020,26(3):126-127.