1、水泥土搅拌桩在水闸软基处理工程中的应用 摘要：随着技术的革新，水泥土搅拌桩是一种有效的软基处理技术，其应用也十分广泛。笔者结合水闸软基处理工程，对水泥土搅拌桩的设计、施工、质量控制及质量检测作了简单介绍，对于同类工程的应用具有参考价值。 关键词：水泥土搅拌桩；水泥掺入量；布置形式；施工；质量检测 我省存在较多软弱地基，在工程施工中，导致地基承载力往往不能满足工程设计的要求，因此，需要对软基进行处理。目前，水泥搅拌桩技术在处理软基上是比较广泛的。水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，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
2、整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。下面，就介绍水泥土搅拌桩在水闸软基处理工程中的应用。 1工程简述 某水闸工程软基处理主要工作内容包括：水泥搅拌桩、塑性混凝土防渗墙、灌注桩等工程项目。其中重点的施工项目为水泥搅拌桩。闸基下部分布的粉质壤土、粉质薪土透镜体承载力低，且具中等一高压缩性，存在不均匀变形及沉降问题。水泥土搅拌桩施工是在基坑内覆盖层全新统原粉细砂地质条件下进行，枢纽建筑物底部粉细砂层呈中密状态，承载力特征值160180kPa，作为天然地基不能满足泄水闸闸基底应力要求，承载力偏低，且在枢纽投人使用后存
3、在基础液化可能，须对地基采取加固处理。 3 设计要求 为保证泄水闸基础塑性混凝土与覆盖层具有相近的物理弹性模量，在外力作用下发生相同的形变，避免较大的相对位移、沉降，及防止液化造成闸结构的破坏，该工程对水泥掺入量、各种设计指标有很高的要求。 （1）水泥桩桩径600mm； （2）渗透系数Ki10-6cm/s； （3）水泥搅拌桩单轴28天抗压强度不小于2.5MPa； （4）渗透破坏比降J50；桩间搭接15cm。 4水泥土水泥掺入量配比确定 水泥土搅拌桩水泥采用强度等级为P.O42.5的普通硅酸盐水泥，根据设计要求，在进行生产性试验施工前，委托具备相应资质的试验机构进行室内配合比试验。配比试验主要以
4、现场原状土按不同浆液比级、不同水泥掺入量进行配比试验。第一次试验掺灰量不小于15%的设计要求，选定15%、18%、20%三种掺灰量进行试验配比，其试验结果见表1。 表1 水泥土28天试验结果 室内进行原状土湿密度为1.54g/cm3（取样部位为地下水位上部），11水灰比下的三种水泥掺入量的配比试验（见表1）。试验成果表明：掺灰量为20%时各项指标满足设计要求，并经监理部门批准后在生产性试验施工中使用。 5该工程水泥土搅拌桩布置型式 该工程水泥土搅拌桩布置型式见图1。 图1 单排联体桩布置图 6水泥土搅拌桩施工技术措施 6.1 喷浆搅拌 深层搅拌机下沉至地面高程以下40cm后，开启灰浆泵输送水泥
5、浆液，待搅拌、喷浆至座底305后，再按设计确定的提升速度边喷浆、边提升深层搅拌机。第一次下沉和提升搅拌机时均喷浆，两次喷浆量为60%；重复搅拌机下沉、提升并喷浆，喷浆量为40%，提升完成后该桩搅拌方告结束（多排联体桩浆液溢出孔口方可结束）。每次下沉和提升喷浆时均距地面高程以下40cm。结合工艺试验及水泥掺人量情况，搅拌机下沉提升最大速度定为0.61m/min。 6.2遇硬土层处理 搅拌中遇有硬土层，搅拌钻进困难时，应启动加压装置加压，或边输人浆液边搅拌钻进成桩，也可采用冲水下沉搅拌。采用后者钻进时，喷浆前应将输浆管内的水排尽。 6.3桩与桩搭接 桩与桩搭接时，相邻桩施工的间隔时间不应大于24h
6、。如间隔时间太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。 6.4桩间接头处理 根据施工图所示的搅拌桩布置特点，合理确定施工程序、施工顺序、机械配置，避免桩间形成冷接缝。对于要求搭接的桩孔，根据工艺试验桩与桩的搭接时间不大于2h，如因特殊原因超过上述时间，对最后一根桩先进行空钻留出桦头以待下一批桩搭接；如间歇时间过长（如停电等），与后续桩无法搭接时，采取局部补桩或注浆措施。具体为针对格栅桩、单排联体桩由于特殊原因超过22h，无法在规定时间内搭接的情况，根据施工计划，采取两种处理方法：一是在喷浆后的桩体达到初凝状态后，于相邻两侧需要搭接的桩位采用单头设备喷水搅拌至原浆液松散留出桦头，待继续施
7、工时自桦头处桩位继续喷浆搅拌施工（图2）；二是已经确定在允许时间内不能完成搭接的桩体采用不喷浆方式预留出此桩位，待相邻桩体达到初凝状态后喷水搅拌未喷浆桩体，即对需搭接的15cm进行搅拌留出桦头，待继续施工时自桦头处搭接施工。如未达到初凝状态时进行喷水搅拌，将对已经搅拌完成的浆液形成破坏，造成原桩体浆液流失。 图2 喷浆方式搭接 6.5桩位控制 按单元划分表、图进行指导施工，并下发至现场值班员、每个施工班组，通过单元划分表控制每根桩的桩顶、桩底高程，每施工完成一根桩或一组桩后即在单元划分图上标注，工程部现场值班员按图跟踪检查，并做到每施工完成一根桩或一组桩后即在施工进度图上标注，通过以上控制，有
8、效地保证不出现漏桩现象。 6.6水泥控制 搅拌桩的主要原材料为水泥，控制好水泥用量即基本控制住了成本。本项目按设计要求桩顶0.5m 需要凿除，由此将造成部分水泥浪费，经充分论证后，将桩顶高程降低了0.4 m，控制了水泥用量，降低了施工成本。 7搅拌桩施工的难点及解决方法 由于人为因素，搅拌桩现场控制非常难，如控制不严极易成为“水货桩”，造成工程质量低下甚至工程失败。 7.1施工难点 一般深搅桩机适应松散的土层，在砂层中施工存在一定的难度。本项目受粉细砂地层影响，施工中受粉细砂遇浆水板结、胶结、摩擦力、附着力、阻力等影响，在深搅桩机提升过程中电流超过额定，并且水泥土搅拌桩成桩后成为了“水泥砂浆”
9、桩体。 7.2解决措施 （l）对深搅设备钻头进行了改进，由以前平面搅拌叶片改进成带30左斜角度，以减少钻头在粉细砂中自身的阻力，并在两轴轴夹板上部加焊搅拌叶，通过切削砂体来减少两轴轴夹板上提时带来的阻力。 （2）对设备桅杆进行加固，以防因提升力原因继续造成桅杆折弯现象。 （3）对搅拌桩机易损部件多加备库，防止因设备损坏造成停等时间过长。 （4）在喷水泥浆以前，先喷水将原始地层搅拌松散后再进行喷浆作业； （5）施工前有针对性的进行工艺性试验，摸索适应粉细砂中深搅施工的工艺及设备适应能力。受温度高影响，桩体初凝较快及设备出现故障后，如果不能连续施工，格栅桩搭接将不能实现（设计要求桩体搭接15cm）
10、，为此，经过与设计、监理部门沟通，对于个别不能实现搭接的桩体采用相切形式连接。 8施工质量的控制 本项目由于深搅工程量较大，共有42万根桩组成。施工高峰时，现场布置了30余台深搅桩机，这就对现场施工安排、质量控制提出了较高的要求，稍有疏忽即可能发生漏桩、问题桩，且如果安排不当，将出现设备停等窝工现象。施工中首先对每台桩机进行编号，按每台桩机排定进度计划，并且设立项目经理、副经理值班，每天早晚由一位经理在现场召开由工长、机班长、施工员、质检员参加的班前会，对当班的施工及现场出现的突发情况进行安排，由于措施得当、安排合理，施工中基本未出现窝工现场。 为保证不出现漏桩、问题桩，对每一根桩均设立了“身
11、份证”台账，每完成一根桩均要记录在案、有据可查；绘制每一个单元部位的详图，做到完成一根桩涂黑一根，对质检员、监理认定的问题桩作出涂红记录，处理完成后在台账中记录。施工中真正做到了无漏桩，问题桩均得到了妥善处理。 针对外协搅拌桩施工人员质量意识淡薄，存在弄虚作假现象，分配安排了每一名值班工程师专盯两台机组，实行责任制，从搅拌桩深度、直径、搅拌次数、浆液密度等方面全方位监控；值班工程师不定时测量浆液密度及抽查桩深等；给予值班工程师一定奖惩权利，发现弄虚作假现象即进行处罚。 为保证施工进度，调动施工人员积极性，项目部制定了奖惩措施，设立了流动红旗，按每星期评比一次并现场发放奖金及流动红旗，有效地保证
12、了施工节点。 9桩体质量检测、检查结果 施工过程中必须随时检查施工记录，并对照预定的施工工艺对每根工程桩进行质量评定，对于不合格的工程桩根据其位置、数量等具体情况，分别采取补桩或加强附近工程桩等措施。 施工过程中，必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。搅拌桩体的施工作业过程质量检验包括桩位，桩顶、桩底高程，桩身垂直度，浆液水灰比，桩身水泥掺人比，水泥用量，搅拌头上提喷浆的速度，复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等每桩施工作业全过程的检验。 （l）动力触探法。本工程共完成总桩数35085根，按照总桩数的1%检查，所有采用（N10）检查桩体均符合设计要求。 （2）
13、钻孔取芯检查。按照检验数量为总桩数的0.5%总计钻孔取芯197根。抽样强度最大值9.7MPa，最小值4.2MPa；检测渗透系数范围在1.510-79.410-7，；允许比降均J50；所有检查项目均符合设计及规程规范要求。 （3）开挖检查。按照总桩数的5%进行检查，所有开挖检查桩体的外观质量好，无蜂窝、孔洞；桩与桩间切割搭接满足设计要求；量测成桩直径；搅拌的均匀性，桩整体性强。 （4）承载力检验。承载力检验采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。检验数量为桩总数的0.5%；经逐级加载试验最终沉降值在6.5425.2mm区间，满足设计及质量要求。 10结语 综上所述，水泥土搅拌桩在软基处理方面，技术上可行、质量上可靠。既能有效加固工程施工中的软土，又能满足工程的建设标准，因此，在一定程度上也降低了工程的资金投入。当然，水泥土搅拌桩的设计和施工还需要进一步优化，加强施工中质量监测，还是值得不断探索和研究的。 参考文献： 1王良发.水泥搅拌桩施工质量控制及检测方法J.科技视界，2012年10期 2刘韶华；聂维岭；赵忠宽；李彬.浅谈水泥土搅拌桩施工过程中的质量控制检验方法J.科协论坛（下半月），2012年12期第 8 页 共 8 页
