水泥粉喷桩在水闸淤泥基础处理中的运用

2021-11-24吴裕君

黑龙江水利科技 2021年11期

吴裕君

(东莞市运河治理中心，广东东莞 523000)

水泥粉喷桩技术具有技术成本低且功效较好的特点，能有效强化软弱地层的应用效果，借助水泥土桩体提高工程项目的承载力，最大程度上降低沉降，为工程项目经济效益和安全效益的共赢提供保障。

1 案例

文章以潼湖围陈屋边水闸重建工程项目为例，该水闸始建于20世纪60年代，由于当时的技术水平局限，以及水闸运行多年，经水工安全鉴定，水闸存在安全隐患，因此纳入全国大中型病险水闸除险加固系列，实施原址、原规模、原功能拆除重建。工程项目属Ⅲ等中型工程，但主要建筑物穿越2级潼湖围大堤，因此，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为4级。建设内容为拆除原水闸及管理楼，新建水闸与管理设施等。原水闸坐落在谢岗涌石马河出口河床上，经技术部门在对工程项目地基进行地质分析后发现，存在水闸淤泥基础，属软土地基，需配合必要的加固手段。

工程部门设计了2种方案：①土工布配合砂垫层铺设；②水泥粉喷桩结构。在进行对比分析后了解到，方案一承载力参数不满足设计标准，存在沉降量较大的问题，为此，工程部门决定采取水泥粉喷桩结构强化地基基础质量，维护整个工程项目的综合效果[1]。

具体参数如下：①全程复合搅拌桩，有效结节水泥土和下卧黏土层黏连的问题；②总桩数为7010根；③设计基础桩长为15-20m；④复合搅拌桩桩底入黏土层或含砾粗砂层下1m；⑤施工工艺采用粉喷施工工艺，原材采用水泥强度等级42.5R以上矿渣水泥，水泥惨入量约60kg/m；⑥搅拌桩桩身强度(现场抽芯)要求≥1.5MPa。

2 水泥粉喷桩工艺性试桩试验

为了保证水泥粉喷桩工艺应用的合理性，要落实对应的试桩试验操作。本工程的基础设计方案中，对10根水泥粉喷桩进行工艺性试桩处理，2根设为一个组，对应设置的距离为进入第二层黏土层0.5m和1m，借助半程复搅和全程复搅的方式予以测定，主要的测量参数包括钻进的速度、钻进的提升速度、喷灰的时间以及钻机电流参数等，在进行试桩试验7d之内，全面了解钻孔取芯的情况和数据。依据相应的试桩试验分析获取最适宜的操作要求，具体参数吐下：

1)桩身进入到下层黏土层的具体距离为0.5m，此时，对应的钻机电流要控制在65A范围内。

2)钻进的实际应用过程中，钻进速度和提升速度都要控制在1m/min以下。

3)成桩结构在实际应用中要配合使用全程复搅处理。

4)钻头到整个水泥粉喷桩的桩底要维持原地旋转1min，并且配合灰罐的处理，间隔10s后提升钻杆结构。

基于此，配合施工部门以及监理部门的具体要求，完善量化指标的应用管理机制，提高整个水泥粉喷桩施工的综合水平[2]。

3 水泥粉喷桩在水闸淤泥基础处理中的运用方案

在确定基础参数后，就要配合对应的处理机制提高应用效果，维持水泥粉喷桩的处理水平，提高水闸淤泥基础处理效果。

3.1 基本工艺

在水泥粉喷桩施工工艺中，要按照“两喷四搅”的基础要求落实工艺处理方案，并且依据实际工程项目的操作要求对水泥总用量和喷浆次数等进行集中管控，强化淤泥的处理效果[3]。而在施工参数确定的过程中，要结合工程基础情况落实匹配的方案，基础淤泥层较厚，抗剪强度较低，含水量大，因此，要结合设计要求完成现场试桩处理，参数见表1。

表1 水泥粉喷桩施工具体参数一览表

3.2 具体施工环节

1)在粉喷桩施工下沉钻头开展钻进处理的过程中，要结合施工环境土质的基本情况选择对应的档位，确保能及时了解电流参数的变化程度，及时更换适宜档位，避免应用不当造成的安全事故。

2)要结合喷粉搅拌的应用要求，逐步完成提升操作，一般是慢档提升，维持均匀搅拌的效果。例如，每次提升15mm，搅拌的轴转动频率也要控制在1周以内，从而避免管道堵塞等问题[4]。

3)避免粉喷的不均匀性，确保灰量参数符合基本设计要求。并且，送灰工作人员要结合电子秤的显示数据对阀门以及风压参数等予以调整，最大程度上维持应用的合理性和规范性。

4)在实际操作中，为了保证深层搅拌桩能和地面维持垂直关系，要匹配对应的处理方案，确保机架和钻杆的实际垂直程度，且整体偏差数值要控制在1.0%桩长范围内。

5)水泥粉喷桩在实际操作中要维持喷粉施工的连续性，若是因为一些原因中途停止，再次进行时要保证搅拌头能下沉到停止喷射点的1m以下，从而避免喷射质量不满足要求，提高喷粉的时效性。

6)在桩顶和桩底进行喷粉处理的过程中，要利用复搅和复喷等方式维持质量水平，尤其是在关键位置喷粉时，要确保原位搅拌时间在30s左右，从而一定程度上打造更加有效的施工效果[5]。

3.3 质量控制方案

为了有效提升水泥粉喷桩施工的综合水平，要结合质量控制方案落实全过程管理机制，提高施工的综合水平。本工程项目水闸是Ⅱ等大(2)型工程，因此，要从建设环节、设计环节以及监理环节等方面落实综合质量管控方案。

1)各部分各司其职。①设计部门要常驻工地，配合施工部门及时了解施工进度，针对设计效果和施工水平的匹配度予以及时关注，从而提高综合施工的水平。若是出现设计环节和实际施工不符的内容，就要配合施工部门、监理部门落实相应的处理工序，提升管控效果和综合水平。②施工部门要成立以项目经理为组长的基础领导小组，并且配合具体的施工要求践行全过程施工管理方案，按照设计规范落实科学化施工操作，提升整体施工效果。③项目的监理部门要建立全程旁站监理机制，确保能及时发现问题并予以纠正，发挥水泥粉喷桩施工的优势，提高水闸淤泥环境的固定效果。

2)要在施工方案结束后进行对应的施工质量检测，对桩体予以试验分析。①对桩结构的轻便程度和触探效果进行检测，在桩身7h后对30cm位置的贯入度进行击打测试，满足设计要求。②抽芯测试，设计要求对水泥粉喷桩90天龄期的试件抗压强度进行分析为1.64MPa，数值在1.5MPa以上，整体桩身强度满足设计规范标准。③静载试验测试，为了进一步提高对粉喷桩加固效果的了解程度，要对其单桩结构进行竖向承载力的抽样测试，对龄期为28d的桩结构予以分析，参数为186.2kPa，高于140kPa，且对应的最大沉降量在15mm以下，满足质量规范标准[6]。