水泥搅拌桩在河堤加固工程中的应用

王健军

摘 要：水泥搅拌桩在正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、性土等软土地基处理中，能够达到良好的加固效果。基于此，文章首先对水泥搅拌桩进行了介绍，然后以某河堤工程为例，对水泥搅拌桩在河堤加固施工中的应用进行详细探究，以为类似工程提供借鉴。

关键词：水泥搅拌桩 加固施工 盾构隧道

1.引言

在河堤加固施工过程中，水泥深层搅拌桩是其基础性建设内容，其建设质量能够在很大程度上影响加固效果。水泥深层搅拌桩单桩工程量小，施工连续性强、时间短，施工难度较大，因此，对水泥搅拌桩施工技术及其应用方式进行详細探究至关重要。

2.水泥搅拌桩概述

水泥搅拌桩、桩间土及褥垫层共同组成复合地基。褥垫层设置在水泥搅拌桩及桩间土上，它的主要作用是对应力起到扩散作用，使水泥搅拌桩和桩间土共同构成整体受力，形成复合地基。水泥搅拌桩在荷载作用下反作用力的合力和桩间土在荷载作用下的反作用力，两者承担路基荷载的比例由水泥搅拌桩间距、桩间土性质等共同确定，当桩间土较好，桩间距较大，P2承担荷载比例相应较大。

3.工程概况

3.1挡土墙裂缝原因分析

某河道担负某水库排洪及两岸片区的排涝功能。该河道于2012年开展河道整治工作，整治后河道护岸采用直立式扶壁挡土墙，墙高7m左右。该河道防洪标准为50年一遇（P=2%），相应洪水位为4.83m，流量为502m3/ s，工程主要水工建筑物为3级。2014年快速轨道交通线隧道穿越该河道，隧道线路与河道挡土墙斜交，与右侧河道交角约34°～54°，隧道采用盾构法施工，穿越河道后导致右侧挡土墙自终点处约60m范围内，出现不同程度的变形，其中变形较大的挡土墙长约18m。左岸挡土墙未发生明显异常。河道右侧挡土墙向河道内发生明显倾斜，在分缝处错开达50cm，变形导致挡土墙顶部栏杆脱落，挡土墙墙后土体发生沉降。

挡土墙采用扶壁式结构，该处地质情况从上至下主要为填土、淤泥质土、中砂以及基岩。挡土墙基础采用搅拌桩复合地基，搅拌桩桩径为Φ0.5m，间距为1.0m，正方形布置，桩底高程约为-8.8m，进入到中砂层。盾构隧道由南向北顶进，由于在河道右岸约150m处设立车站，隧道线路在河道范围内呈爬升状态，河道左岸隧道顶高程约为-9m，河道右岸隧道顶高程约为-6.9m，导致部分搅拌桩基础被切断，切断最为严重位于河道右岸，根据分析，挡土墙发生严重变形的原因主要是盾构隧道切除了挡土墙的部分基础，导致搅拌桩断裂或倾斜，以及右侧挡土墙发生严重倾斜，而河道左岸由于基本未破坏原基础，因此挡土墙未发生明显变形。

3.2河堤加固工程设计

根据现场情况，确定上部结构加固方案为：上部结构加固主要针对右岸挡土墙，变形较大处拆除重建，长度约为19m，西侧靠桥梁段挡土墙发生脱空的顶部拆除重建，长度约为9.5m，挡土墙墙趾处增加宽度约1.0m的混凝土底板，目的是尽量减小墙底应力，新旧结构之间采用锚筋连接。地基处理方面，采用水泥搅拌桩加固施工技术。其余在两岸挡土墙变形较小处进行灌浆处理，为避免对隧道的影响，隧道范围内灌浆深度位于隧道顶上方1m左右。

3.3复合地基承载力计算

加固后，地基承载力计算仅考虑搅拌桩，旋喷钢管桩作为安全储备。搅拌桩单桩承载力按《建筑地基处理设计规范》中推荐公式（1）进行计算：

计算得到搅拌桩单桩承载力Ra=98kN。

搅拌桩复合地基承载力按公式（2）计算，考虑到搅拌桩被隧道切除部分，桩底高程取-5.9m，即桩长按4.1m考虑。

按公式（1）、（2）计算，得到搅拌桩复合地基承载力为110kPa。3.4挡土墙地基应力复核

挡土墙土压力按朗肯主动土压力，通过计算，抗滑位移安全系数为1.396，抗倾覆稳定按系数为2.527，均能满足要求。墙趾加宽1m后，基底应力分布较为均匀，基底平均应力为92kPa，最大基底应力位于墙踵处，为97kPa，承载力复核可以满足要求。

4.河堤加固工程水泥搅拌桩施工

4.1钻机就位

（1）施工单位应根据堤防工程建设实际选择适宜的深层搅拌桩桩机，之后按照方案要求将其移动到相应位置，并做好对中。（2）桩机就位后企业应严格依据相关规范做好其安装工作。为此，先利用枕木将机底垫平垫实，以此确保其能够水平稳固，随后根据要求将其标高控制线量出及红漆做机架深度标志，之后利用线锤对机架正、侧面、搅拌管以及桩架垂直度进行测量，务必确保这四者与水平地面成90°，并使得搅拌头对准桩位。

4.2搅拌桩下沉及水泥浆制作

（1）在搅拌桩下沉处理上，不仅需要利用机械自身重量外，而且还应该开动钻头以10～15mm/圈及800mm/min推进速度开展下沉，另外桩机旋转方向应为沿着导向架下沉到加固深度即可。（2）在水泥浆制作上，需要根据之前试桩所定下来的配合比制作水泥浆，随后在搅拌机预搅下沉过程中，后台拌制固化浆液并将制好待用浆液放在集料池。

4.3搅拌提升

（1）确保预先搅拌下沉深度与设计图纸要求相同。（2）将灰浆泵坐浆启动30s，把水泥浆压至软土层中，并维持速度在800mm/min来完成搅拌、提升、水泥喷浆等作业，以确保能够让土体与水泥浆拌合均匀、充分。（3）必须保证首次提钻停留在桩底部的时间在30s以上，以确保水泥搅拌桩桩身、桩端以及桩顶的作业质量。

4.4重复上下搅拌、喷浆

应当采用一样的方法来完成二次搅拌下沉、喷水泥浆提升，以确保能够全面搅拌均匀水泥浆与软土层。简单来说就是重复将搅拌机进行搅拌下沉，喷浆提升，且作业要求与之前相同。

4.5破桩头

由于搅拌桩利用原地面作为打桩平台，完成施工后才进行基础土方开挖，为避免开挖对桩基造成破坏，一般在搅拌桩完成施工，成桩7d后才进行基础土方开挖，并尽量采用小型开挖机械进行基础土方开挖。破桩头也采用小型挖掘机开挖，人工配合。

5.施工质量控制措施

（1）在桩位控制方面，需要严格依据工程设计图进行放样测量，确定施工桩位，在实际施工过程中，应该安排专业技术人员对桩位进行测量，保证水泥搅拌桩施工位置的准确性。（2）在水泥搅拌桩施工中，水泥是十分重要的施工原材料，必须保证所有水泥批次都具有出厂合格证，并对水泥进行分批抽样检测，检验合格后方可投入使用。（3）搅拌水泥浆时应严格按每根桩用量一次性装放，并确保施工每根桩的水泥用量不低于设计掺入比的要求。（4）不同厂家及不同标号的水泥必须注意禁止在同一水泥搅拌桩施工中应用。（5）在桩机实际应用中，应该注意对准桩位，并且采用线锥水平尺对平桩机进行调整，确保成桩桩位的准确性，同时保证桩身垂直度，将桩位偏差控制在5cm以内，将垂直偏差控制在1%以内。（6）在实际施工过程中，应该注意随时对送浆的连贯性进行监测，并且将接桩长度控制在1.0m以上。（7）工程施工质检人员需要随时对施工质量进行监督管理，保证水泥搅拌桩施工质量符合工程需要。（8）水泥搅拌桩施工完成后，在机械开挖基坑至桩头部位时必须改用人工开挖、清理桩头至基础底面标高。（9）技术人员对施工资料及时归档整理。

6.结束语

综上所述，通过对水泥搅拌桩在河堤加固施工中的应用方式进行详细探究，在实际施工中，由于受到隧道施工的影响，挡土墙部分基础被切断，导致其发生严重变形，通过现场勘查，综合考虑工程实际需要，采用水泥搅拌桩加固施工技术，并且加大挡土墙截面宽度，通过加固处理后，河堤挡土墙未发生变形，加固效果较好，实践证明该工艺值得推广应用。

参考文献：

[1]范俊奇，杨群晓，郭隧军，等.复合土钉技术及在某河堤复原工程中的应用[J].结构工程师，2015（03）：169-173.

[2]韩红.水泥搅拌桩在高速公路软基加固中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2014（12）：57-60.endprint