水泥土搅拌桩在软土地基上的水闸中的应用

魏叶敏

【摘 要】随着经济的发展，促进了水利工程的建设发展，水闸是水利基础设施的重要组成部分，水闸作为一种既能当水又能泄水的水工建筑物，能满足防洪、灌溉、排涝及城市景观等各种需求，在水利工程建设中应用非常广泛。在闸址选择时，有时无法避免软土地基，而水泥土搅拌桩作为一种新兴的施工工艺，是进行软土地基处理的有效形式，目前在水闸软基处理工程中得到广泛应用。本文对确定水泥掺入量配比及泥土搅拌桩工艺试验的必要性、水泥土搅拌桩在软土地基上水闸中的施工应用以及水泥搅拌桩在软土地基上水闸施工的注意事项进行了论述分析。

【关键词】水泥土搅拌桩；水闸；配比；工艺试验；施工应用；注意事项

当前许多水闸防洪工程存在软土地基，这些软基具有天然孔隙比大、压缩性高、渗透性低、抗剪强度低等不利的工程性质，使得水闸地基承载力无法满足工程设计的需要。因此，水闸软土地基加固处理工作就显得十分重要了。以下就水泥土搅拌桩在软土地基上的水闸中的应用进行论述分析。

一、确定水泥掺入量配比及泥土搅拌桩工艺试验的必要性

水泥土搅拌桩属于复合地基处理方法中较常用的一种，是通过专用搅拌设备，将固化剂（水泥或石灰）与地基土就地强制搅拌后，并在一定的时间通过水泥水化物与地基土间一系列的化学物理作用，从而形成有一定强度的水泥土固结体。随着我国基础建设设施的发展进步，这种技术已经得到了广泛应用。水闸软基处理中应用水泥土搅拌桩首先要确定水泥掺入量配比以及进行工艺试验

1、确定水泥掺入量配比。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。

2、水泥土搅拌桩工艺试验的必要性.在室内配比试验完成的前提下进行水泥土搅拌桩工艺试验，工艺试验的目的是验证并确定设计提出的施工技术参数和要求，验证所选用的施工设备和施工工艺对该工程地质条件的可行性和施工质量的可靠性，根据实际工效调整、优化资源配置。

二、水泥土搅拌桩在软土地基上水闸中的施工应用

水泥土搅拌桩具有施工简单、造价低廉、质量控制好等优点，特别适用于处理淤泥、淤泥质土、沙土、人工填土和有机质粘土等复杂土质，目前在水闸软基处理中得以推广应用。

1、施工场地的整理。水泥土搅拌桩施工在机械设备进场前，必须对场地进行平整，主要包括平整场地、清除障碍、布置排水沟和集水井以及修建供水供电设施、施工道路等。当场地表层较硬需注水预搅施工时，应在四周开挖排水沟，并设集水井，其位置以不影响深层搅拌桩机施工为原则。排水沟和集水井应经常清除沉淀杂物，保持流水畅通。主排水沟设在闸室上游侧，其他区域设辅助排水沟将水集中排至主排水沟，由主排水沟汇流至集水井后统一外排，集水井设在闸室、上游围堰之间。当场地过软不利于深层搅拌桩机行走或移动时，应铺设粗砂或碎石垫层，也可铺设钢板。施工平台高程误差控制在±15cm之内。在主场地之外设置后台（用作灰浆台），用于临时存放水泥及制浆设备，灰浆的水平输送距离控制在50m以内。

2、水泥浆液制备。深层搅拌机具备开始施工条件时，后台按要求拌制水泥浆液。

3、水泥土攪拌桩施工的测量放线。水泥土搅拌桩施工的测量放线，必须按设计给出的坐标控制点采用全站仪引至施工现场控制点，由现场控制点放线确定出每个施工部位轮廓，轮廓点采用木桩定位，沿定位桩拉线后采用长度不小于50m钢卷尺量测出每一根搅拌桩桩位中心，再打木桩作出标记。放线完成后，由现场监理工程师按设计图纸进行检查验收。单排联体、单桩桩位偏差控制在±5cm之内。

4、预搅下沉。启动深层搅拌机电机、放松钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌下沉，下沉速度由电器控制装置的电流监测表控制，工作电流不应大于额定值。

5、喷浆搅拌。在下沉时，开启灰浆泵输送水泥浆液，开始喷浆（或喷水），待搅拌、喷浆至孔底30s后，再按试验确定的提升速度边喷浆边提升搅拌机。重复以上工序完成四次喷浆四次搅拌。

6、水泥土搅拌桩施工技术的措施。（1）深层搅拌机下沉时，开启灰浆泵输送水泥浆液，待搅拌、喷浆至孔底30s后，再按设计确定的提升速度边喷浆、边提升搅拌机。（2）搅拌中遇有硬土层，搅拌钻进困难时，应启动加压装置加压钻进或采用冲水下沉搅拌。采用后者钻进时，喷浆前应将输浆管内的水排尽。（3）搅拌桩机喷浆时应连续供浆，上提喷浆时因故停浆，须立即通知操作者。此时为防止断桩，应将搅拌桩机下沉至停浆位置以下0.5m（若下沉时则应提升0.5m），待恢复供浆时再喷浆施工。（4）当喷浆口被提升到桩顶设计标高时，停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。（5）施工时，停浆面应高出桩顶设计标高0.3m，开挖时再将超出桩顶标高部分凿除。

7、水泥土搅拌桩施工的桩头开挖。考虑到桩体强度较高、搅拌桩施工机械工作面问题等因素，根据设计技术要求及现场搅拌桩施工实际情况，桩头清除部分待搅拌桩工程施工完毕28天所有检测项目合格后，进行桩头凿除。在桩间粉细砂开挖完成后，根据施工区测量控制点，利用水准仪对每根桩凿除底部高程部位进行测量放线，并做好明显的标识。分两次凿除桩头：第一次凿除40cm，采用轻型挖掘机进行；第二次凿除至设计桩顶高程，采用风压不超过4.0MPa空压机风镐及电动风镐人工凿除桩头。分层凿除，每次不超过10cm依次进行，严格控制设计桩头高程，不得因此造成减少有效桩长。如造成有效桩头减少而达不到设计要求时，采取与设计要求指标相同的砂浆填充。

三、水泥搅拌桩在软土地基上水闸施工的注意事项

1、设备选型的注意事项。水泥搅拌桩在软土地基上水闸施工中，由于受到影响因素较多，例如泄水闸地层为密实细颗粒状粉细砂，含泥量较少，局部夹板结状泥质透镜体。由于粉细砂地层遇浆、水自密性较强，产生胶结板结状况，搅拌桩机在提升过程中遇到了较大的阻力，致使提升困难、频繁铸钻、发生掉钻头事故，相应施工功效低下。针对此因素，应该对深搅设备进行了系统全面的考察，选择合适的设备。

2、施工时的注意事项。水泥搅拌桩在软土地基上水闸施工中，一般深层搅桩机适应松散的土层。例如粉细砂地层，施工中受粉细砂遇浆水板结、胶结，摩擦力、附着力、阻力增大等影响，在深搅桩机提升过程中电流经常超过额定电流，粉细砂层成桩后变为了水泥砂浆桩体。必须采取以下措施：（1）对深搅设备钻头进行改造，减少钻头在粉细砂中自身的阻力。（2）施工前进行工艺试验，研究出粉细砂中深搅施工的工艺及设备的适应能力。

结束语

水泥土搅拌桩适用于处理软土，可根据需要将地基加固成块状、圆柱状、壁状、格栅状等形状的水泥土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，适应快速施工要求。水泥土搅拌桩最大限度地利用了原土，在施工中无噪音、无振动，对环境无污染，在软土地基上的水闸中得到广泛应用。

参考文献

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[3]崔伯华.水泥土搅拌桩加固处理水闸软基的质量检测[J].中国农村水利水电.2004