水泥搅拌桩在莲沟闸地基加固处理中的质量控制

2023-11-06冯永军

治淮 2023年10期

冯永军

（宿州市河道管理处埇桥新汴河管理中心，安徽宿州 234000）

1 工程概况

莲沟闸是安徽省包浍河治理工程（宿州段）建设内容之一，位于宿州市埇桥区浍河左岸（桩号：54+500），拟建闸址距离河口40m，集水面积41.5km2，设计流量66.8m3，结构形式为胸墙式，规模为3×4.5m×4.6m（孔×宽×高）。莲沟闸有防洪、排涝、蓄水功能，主体结构由闸室、消能防冲设施、防渗排水设施、两岸翼墙连接建筑物、砼道路、观测设施等组成。

莲沟闸闸址位置自上而下主要地层分布及各层地基承载力情况见表1。

①1层和①3层重粉质壤土，压缩性较高，强度一般，可作为天然地基；①2层淤泥质重粉质壤土，高压缩性，强度低，不可直接作为天然地基；其下②3层轻粉质壤土、③3层粉细砂和④层重粉质壤土，压缩性较低，强度较高，是良好的基础下卧层。

闸底板高程15.3m，座落于①1层中，该层强度低，工程地质条件一般，建基面地基承载力标准值为120kPa；①2层淤泥质重粉质壤土在闸中心线上为下卧层，在闸两侧为持力层，该层地基承载力标准值为80kPa，不论作为持力层还是下卧层，均存在承载力不足和沉降量过大的问题，地基承载力不能满足水闸上部结构荷载要求，需要进行地基加固处理。针对本闸地质构造，采用水泥搅拌桩地基处理措施进行地基加固处理。

2 水泥搅拌桩设计

莲沟闸水泥搅拌桩布置在水闸控制段和上下游翼墙处，桩径500mm，桩中心间距800mm，梅花型布置，共1493 根，桩底高程6.3m，桩顶高程为13.60～12.80m，桩长为7.30～6.50m。桩体28d 无侧限抗压强度不小于1.5MPa。单桩设计荷载承载力88kN，处理后复合地基承载力148kPa。

3 成桩参数的确定

在搅拌桩施工之前，应进行工艺性试验桩施工确定搅拌桩的工艺参数，包括搅拌桩桩机钻头下沉及提升速度、水灰比、浆泵工作压力、每米搅拌桩水泥浆用量等。

莲沟闸试验平台选在闸右岸施工区外空地上，平台高程14.80m。采用SYB-Ⅲ型深层搅拌桩机（双轴双向）进行试验桩施工，单头直径500mm。安排工艺试验桩3 组：水灰比为0.5 的工艺试验桩2 组，工艺流程2 喷2 搅和2 喷4 搅各1 组；水灰比为0.55的工艺试验桩1 组，工艺流程2 喷4 搅，桩长8.5m。

4 工艺性试验成果

（1）成桩桩身均匀性检查。成桩3d 采用轻型动力触探方法检查上部桩身的均匀性，3 组试验桩无蜂窝麻面，均匀性较好，均满足要求。

（2）成桩桩体质量检验。成桩7d 采用浅部开挖检查的方法进行成桩桩体质量检验，现场开挖深度3m 进行桩体质量检查，经检查3 组试验桩桩体无蜂窝、空洞，测量桩径为500mm，均满足设计要求。现场比对，2 喷4 搅桩身观感明显好于2 喷2 搅桩身。

（3）成桩无侧限抗压检测。成桩28d 采用取芯室内无侧限抗压检测，施工单位委托淮河流域水工程质量检测中心进行检测，所检测的3 组试桩水泥土芯样试件抗压强度代表值分别为1.5MPa、1.53MPa、1.54MPa，抗压强度均满足设计要求。

5 施工参数的确定

选用SYB-Ⅲ型深层搅拌桩机（双轴双向）进行施工，水泥为普通硅酸盐水泥42.5 级，水泥掺入量18%，水灰比为0.55，18%水泥浆浆液比重为1.78，采用2 喷4 搅的施工工艺。施工流程为：预搅下沉松土→连续喷浆提升→复搅下沉至桩底→复搅提升。提升、下行喷浆速度均为0.7m/min，喷浆量为55.48L/m，每根桩的成桩时间应不少于40min，喷浆压力不小于0.4MPa。

6 搅拌桩施工质量控制

6.1 桩位控制

水泥搅拌桩施工前由施工单位在桩中心点插桩位标，现场监理对桩位进行测量校核无误后，搅拌机方可进场。搅拌机到达指定桩位后，将钻头对准桩位中心，再缓缓地调整钻机立杆，直至垂直。钻杆、钻头、桩位中心点应当保持在一条垂线上。要求垂直度偏差不得超过0.5%，桩位误差不大于50mm。

6.2 原材料的控制

水泥搅拌桩采用普通硅酸盐水泥42.5 级水泥制浆，水泥应选用旋窑年产量超过100 万吨的大型水泥企业生产的水泥，且水泥在工地贮存期不超过3个月，细度要求通过0.08mm 方孔筛的筛余量小于5%。水泥浆所用水应满足《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-2006）的规定。

6.3 浆液配制

施工前，所用浆液必须按照工艺试验桩确定的施工参数进行配制，严格控制好水泥浆配合比，应边配制边搅拌。施工中水泥浆要搅拌充分，不得出现结块。贮浆池内浆液应均匀，拌制好的浆液不得离析。

6.4 搅拌桩施工

搅拌桩施工前先进行上部基坑开挖，开挖时保证淤泥质土层上部的覆盖层厚度不小于2.0m，在上部土层开挖完成后开始进行搅拌桩施工。搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度开始应慢速钻进，钻进过程中观察钻杆位置有无偏移，当钻进深度达到1.5m 左右，缓慢加速钻进，正常搅拌下行喷浆速度控制在0.7m/min。搅拌机下沉到设计深度后，开始压浆搅拌，开启灰浆泵将水泥浆压入土基中，边喷浆边搅拌，同时按照0.7m/min 的提升速度，均匀提升搅拌头，并控制好提升速度和喷浆压力。搅拌过程中不得出现停浆现象，管道不得出现堵塞。当钻头提升至距离地面50cm 以内时，停止向孔内喷浆。为提高桩的质量应在设计规定范围内进行复搅。喷浆量达不到设计要求时重复上述步骤，直至达到设计要求。当一根桩完成后，立即提出钻头，冲洗喷浆管道和钻头并移至下一根桩的位置。

7 质量检测

成桩28d 后，第三方监测单位于2 月16 日开始对成桩进行地基承载力检验。承载力检测包括单桩承载力试验和复合地基承载力试验。承载力试验采用压重平台反力法，加载采用慢速维持荷载法，本次试验最大加载值取设计特征值的两倍。

7.1 单桩承载力检验试验情况

单桩承载力检验试验共抽检水泥搅拌桩8 根，分别位于闸室段05-16、14-20 试点，上游右岸翼墙08-04 试点，上游左岸翼墙21-06、03-03 试点，下游左岸翼墙24-03、31-04 试点，下游右岸翼墙29-04 试点。通过单桩竖向抗压静载试验结果分析，8 根单桩承载力特征值均可取88kN，检测结果满足设计要求。具体单桩竖向抗压静载试验数据见表2。

表2 单桩竖向抗压静载试验数据汇总表

7.2 复合地基承载力试验情况

复合地基承载力检验试验共抽检水泥搅拌桩7根，分别位于莲沟闸闸室段08-15、18-13 试点，上游右岸翼墙05-03 试点，上游左岸翼墙14-06 试点，下游左岸翼墙40-03 试点，下游右岸翼墙27-07、44-02试点。通过单桩复合地基静载荷试验结果分析，7 根单桩复合地基承载力特征值均可取148kPa，检测结果满足设计要求。具体单桩复合地基载荷试验数据见表3。