水泥搅拌桩在河堤加固工程中的应用

胡宏川

摘    要：在淤泥质软基施工中水泥搅拌桩施工技术应用越来越广泛，能够有效的提升软基的承载能力，而且施工速度快，对周围环境的破坏也较小，在河堤加固施工中也起到了决定的作用，对此本文将进行简要论述。

关键词：水泥搅拌桩;堤坝;施工;质量;控制

1  引言

在河堤加固工程施工中，水泥深层搅拌桩施工技术是使用较多的，其施工质量在很大程度上能够影响到河堤的加固效果。水泥搅拌桩施工具有较强的技术性，施工难度也较大，所需的时间短，因此需要对水泥搅拌桩施工技术进行研究，以提高施工技术水平，为水利工程建设打下坚实的基础。

2  水泥搅拌桩施工质量控制措施

2.1  施工前质量控制

2.1.1  地层性质分析

软基施工前应熟悉土层的基本物理力学性质，为设计水灰比、水泥用量、下沉及提升速度等施工参数提供理论基础。首先查阅项目的勘察报告，熟悉主要处理土层分布规律、各土层的物理力学指标、软土分布范围和厚度变化情况，同时核查软基处理设计图纸，了解桩型及桩位布置情况。必要时选择有代表性的区域进行静力触探试验、十字板剪切试验判别土层的软弱情况或钻孔取样（软土应取原状样）进行含水量、有机质、pH值等参数测试。

2.1.2  施工设备和原材料的检查

（1）施工设备。检查计量装置（流量计、深度计、电压表、喷浆压力表等）的完好性;检查设备主要参数（机架高度、电机功率等）是否满足要求。

（2）原材料。委托第三方检测机构对水泥关键指标（密度、比表面积、标准稠度用水量、凝结时间、胶砂强度等）进行检测，满足要求方能使用。水泥现场应堆放于干燥的库房内，并做好防雨、防潮措施。严禁使用受潮、结块的水泥。

2.1.3  处理土配合比试验

为了经济、合理地确定水泥搅拌桩加固地基的技术参数，确定与地基土加固相适应的水泥品种、标号和掺量，委托第三方专业机构对典型地段的主要处理土层钻探取样进行室内配合比试验。配合比一般由养护龄期和固化剂（水泥）掺量决定，如养护龄期通常分为7，28及90d，水泥掺量按施工图设计文件要求取中值、}1%和一1%进行试验，地质情况较复杂时，可在此基础上适当增加+200}-2%等水泥掺量进行试验。采用外掺剂时，根据设计文件或业主要求选择外掺剂的种类和掺量。

2.2  试桩质量控制

2.2.1  施工参数设计

在水泥搅拌桩大面积施工前，根据场地土层情况、室内配合比试验结果及类似工程经验进行现场工艺性试桩，验证室内配合比，掌握适用于该区段的成桩经验，检验机具性能及施工技术参数（搅拌次数、下沉和提升速度及泵送压力等）。同一工程地质条件下试桩数不少于3根。

2.2.2  过程监督和效果验证

试桩期间，对每根试桩全程进行监督旁站，重点核查配合比、水泥用量及相关施工工艺参数，如出现偏差及时纠正，并对整个过程做好详细记录。达到龄期后采用抽芯检测法进行效果验证。

2.2.3  工艺总结

综合分析检测结果、钻孔芯样及土层情况，对试桩工藝进行全面评价，对试桩施工中存在的问题提出整改意见和建议，确定水泥用量和相关施工工艺参数，形成处理路段水泥搅拌桩施工工艺指南指导下一阶段的大面积施工。

3  工程实例分析

3.1  工程背景

某水库主要由大坝、溢洪道和灌溉洞等建筑物组成，2009年该水库已经完成除险加固工程，防洪标准为50年一遇。为保证河道行洪安全对河道堤坝进行治理，工程治理河道长988m，溢流堰均采用浆砌石结构，内嵌混凝土防渗墙。河道两侧设12m宽亲水平台，平台以下利用浆砌石护坡，以上边坡维持现状。

3.2  地基处理

根据地质资料，本工程蓄水堰基础坐落在轻粉质砂壤土上，具有中高压缩性，较软，土层地基承载力为90kPa～100kPa，由于溢流堰较高，经计算个别工况地基承载力或地基应力不均匀系数无法满足要求，故需要进行地基处理。

水利工程中常用的地基处理方法有：强夯法、换填法、振冲碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）以及水泥搅拌桩等。水泥搅拌桩以水泥为固化剂，通过特别机械在地基深处原位将软土和水泥强制搅拌后，使土体硬结改性，提高土的强度，降低其压缩性及渗透性。水泥搅拌桩具有施工无噪音、无振动、施工方法及机具简单，施工速度快、成本不高等优点。综合分析，水泥搅拌桩更适合本工程。

依据《建筑地基基础设计规范》（GB5007）中复合地基相关公式进行计算。

fspk=λm（Ra/Ap）+β（1-m）fsk

式中：

fspk——复合地基承载力特征值（kPa）;

fsk——处理后桩间土承载力（kPa）;

λ——单桩承载力发挥系数，按地区经验取值;

Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）;

Ap——桩的截面积（m2）;

β——桩间土承载力发挥系数，按地区经验取值。

Ra=up∑（i=1～n）qsilpi+αpqpAp

式中：

up——桩的周长（m）;

qsi——桩周第i层的侧阻力特征值（kPa），按地区经验确定;

lpi——桩长范围内第i层土的厚度（m）;

αp——桩端阻力发挥系数，按地区经验取值;

qp——桩端端阻力特征值（kPa）。

根据《建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）》的相关规定，处理后的桩间土承载力特征值fsk可取天然地基承载力特征值，桩间土承载力发挥系数λ，对淤泥、淤泥质土和流塑状态软土等处理土层，可取0.1～0.4，其他土层可取0.4～0.8，本工程基础为土层为轻粉质砂壤土，λ取0.70，桩端阻力发挥系数αp，取为0.4～0.6，本工程取0.50。经计算，确定桩径600mm，桩间距1.5m，桩体呈等边三角形布置。桩长7m或深入碎石土层0.5m，桩顶铺设中粗砂垫层厚200mm。处理后地基达到中等坚实地基，承载力为150kPa，满足了堰体承载力的要求。基底摩擦系数及地基应力不均匀系数允许值均有所提高，达到设计要求。

3.3  结论及处理效果

水泥搅拌桩在水利工程的地基处理方法中应用较为广泛，其适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质士、素填土、黏性土（较软）、粉土、粉细砂、中粗砂（松散、稍密）以及饱和黄土等土层;不适用于杂填土（含大块块石较多且不易清除）、欠固结的淤泥质土和淤泥、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂性土以及渗流影响成桩质量的土层。

4  结语

本工程采用水泥搅拌桩对于软弱土层进行处理后达到了预期效果，各蓄水建筑物沉降量观测值均在规范允许范围之内，工程整体运行良好。

参考文献：

[1] 钱国玉，郭克诚，陈磊. 多向水泥砂浆搅拌桩在高填方地基加固中的应用[J].铁道建筑，2010（8）：100～103.

[2] 郭克诚，陈磊.多向水泥砂浆搅拌桩复合地基在高铁地基加固中的试验研究与应用[J].建筑结构，2010（S2）：611～614

[3] 齐善忠.郑俊篧.地质条件对水泥搅拌桩桩体强度影响的试验研究[J].黄河水利职业技术学院学报.2018（30）4.