關(guān)于水泥土攪拌樁在水利工程中的應(yīng)用

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摘要：水泥土攪拌樁是一種常用軟土地基處理方法，用于改良地基土承載力和滲透性等，廣泛應(yīng)用于水利工程中。文章針對深層水泥攪拌樁的施工的技術(shù)方法進(jìn)行探討，并結(jié)合實(shí)例對水泥攪拌樁在水利工程中應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；地基處理；施工；應(yīng)用

引言

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種方法。它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液狀）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度，增加飽和松散土等軟土地基加固處理。深層攪拌樁技術(shù)傳入我國后，迅速在水利、公路、建筑、市政等行業(yè)得到推廣應(yīng)用，目前已成為處理軟土一類地基的重要方法。

1.深層攪拌樁技術(shù)特點(diǎn)、施工方法與技術(shù)要求

1.1 深層攪拌樁技術(shù)特點(diǎn)

深層攪拌樁技術(shù)特點(diǎn)除了費(fèi)用低、工效高以外，可以用功能強(qiáng)、適用范圍廣、形式多樣來描述。攪拌樁既可用于防滲，還可用于加固地基，土樁套接可形成連續(xù)的防滲帷幕，與地基土形成復(fù)合地基，可提高地基承載力。按照防滲加固結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用樁、墻、格柵、塊狀等多種形式。適用于黏土、砂土、粉土、淤泥、含少量小直徑礫石等多種地層。施工形式多樣，可干法（噴射水泥粉成樁），也能濕法（噴射水泥漿液成樁），但由于濕法更易于控制、質(zhì)量穩(wěn)定，所以在水利工程中應(yīng)用更廣泛；攪拌頭有單頭、雙頭、多頭之分，多頭小直徑深層攪拌樁是在傳統(tǒng)單頭、雙頭攪拌樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的較新技術(shù)，可以做不足30cm厚的薄防滲墻；攪拌葉型分翼片型和螺旋葉片型；噴漿方式分葉片噴漿和中心管噴漿，等等。

1.2 施工方法與工藝

深層攪拌樁施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)和現(xiàn)場工藝性試樁。從現(xiàn)場挖取原位土樣，測定其性能參數(shù)，再與施工備選水泥配制試塊，選出適宜的水泥土理論配比，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)場試樁。工藝性試樁除了驗(yàn)證室內(nèi)配比是否符合現(xiàn)場地質(zhì)要求以外，還可進(jìn)一步核實(shí)地層狀況，并確定施工參數(shù)。攪拌樁施工分為施工準(zhǔn)備、漿液制備、噴漿攪拌、清洗移位幾個(gè)工序。施工準(zhǔn)備包括清基、場地平整、測量放樣和設(shè)備定位等內(nèi)容。清基是指清除施工地面與地下的障礙物。再依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場放樣，一般要求孔位偏差≯2cm。漿液制備應(yīng)采用新鮮未受潮的普硅水泥配制，水泥強(qiáng)度等級一般不低于32.5，并嚴(yán)格按照工藝要求控制水灰比和攪拌時(shí)間，漿液制備好應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完，否則應(yīng)棄置或降級處理。噴漿攪拌是施工的主要環(huán)節(jié)，按照目前的設(shè)備和工藝要求分為兩噴四攪、四噴四攪、三噴四攪、兩噴兩攪、一噴兩攪等多種形式，應(yīng)根據(jù)試樁結(jié)果并從保持施工連續(xù)性、成樁質(zhì)量、合理水泥用量出發(fā)，選擇最適宜的形式。噴漿攪拌包括預(yù)攪（噴漿）下沉、噴漿攪拌提升、重復(fù)攪拌下沉、重復(fù)攪拌上升等步驟。完成一個(gè)樁位的噴漿攪拌后，需要用清水清洗全部管路，以避免堵塞管路，然后移機(jī)到下一樁位。

1.3 技術(shù)要求與質(zhì)量控制

深層攪拌樁主要工藝參數(shù)包括水泥摻入量、水灰比、攪拌時(shí)間、攪拌次數(shù)、注漿壓力、注漿量、提升與下降速度等。施工過程中，必須嚴(yán)格控制這些參數(shù)，沒有特殊情況不得任意調(diào)整和更改它們。計(jì)量器具和壓力表等要校驗(yàn)合格才能用于施工，設(shè)備管道也應(yīng)定期維修和保養(yǎng)。此外，還應(yīng)根據(jù)地層特征和施工條件采用合理的施工措施，例如處理含水量很高的淤泥層時(shí)，攪拌樁早期強(qiáng)度低是一個(gè)嚴(yán)重問題，可以在水泥中摻入一定比例的外加劑加以改善，其中石膏粉（摻入水泥比例4%～5%）能提高早期強(qiáng)度，木鈣粉可減水并提高漿液流動(dòng)性，粉煤灰也能改善漿液性能。由于水泥漿液與地基土攪拌混合過程中，樁身水泥含量實(shí)際上變化的，為了保證樁身水泥含量一致，應(yīng)使攪拌成樁速度與供漿速度匹配，也就是應(yīng)采用變量法供漿。

2.深層攪拌樁防滲技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概況

某水庫總庫容約1.6×107m3，壩體為均質(zhì)土壩，壩長約6.4km，最大壩高僅6m。建壩時(shí)壩體填筑不實(shí)，碾壓不均勻，并且壩基為中粗砂、粉細(xì)砂、角礫層，壩腳及壩坡均有較嚴(yán)重的滲漏。為了減少大壩滲漏，并防止?jié)B透破壞，決定在大壩迎水坡腳進(jìn)行防滲處理，經(jīng)過對大壩地質(zhì)條件和水頭差的分析，最終確定采用多頭小直徑攪拌樁防滲墻方案。

2.2 施工方法

首先在現(xiàn)場進(jìn)行了3個(gè)施工單元的試樁，樁深達(dá)到14.9m，工程量近40m2。通過試樁，確定鉆頭直徑380mm，可以滿足設(shè)計(jì)最小墻厚200mm的要求。其他參數(shù)為：每個(gè)施工單元長度定為880mm，樁間搭接60mm，相鄰單元之間搭接140mm。漿液采用水泥P.C 32.5配制，水灰比為1：6，密度1.34g/cm3。攪拌樁水泥摻入量為15%。施工采用型號(hào)為BJC-18Y的多頭小直徑攪拌樁機(jī)，并配置SYJC型自動(dòng)記錄儀。施工工藝為：測量放樣→樁機(jī)定位、調(diào)平→漿液配制→下沉攪拌噴漿至設(shè)計(jì)深度→噴漿復(fù)攪提升至設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高停漿→樁機(jī)移至下一樁位。測量放樣時(shí)每20～50m設(shè)立檢查點(diǎn)進(jìn)行校核。樁機(jī)定位以鉆桿中心進(jìn)行控制。制漿時(shí)先放入定量的水，再加入所需的水泥量。每桶正反向攪拌時(shí)間均≮2min，并且漿液隨用隨配。注漿采用一次連續(xù)注漿，并由自動(dòng)監(jiān)測記錄儀記錄注漿量。中途出現(xiàn)堵管、斷漿現(xiàn)象時(shí)，立即停泵處理；若因故停泵超過0.5h，立即清洗泵體和管路。控制定位偏差≯5cm，控制垂直度≯0.3%。開始鉆進(jìn)速度0.6m/min，中下段1.0m/min。提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。鉆桿到設(shè)計(jì)深度后，稍停留再慢速提升，以保證樁底質(zhì)量。成樁15d進(jìn)行開挖檢驗(yàn)、取芯試驗(yàn)，芯樣室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28d后做強(qiáng)度和滲透試驗(yàn)，另外還包括注水試驗(yàn)和地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測。檢驗(yàn)結(jié)果顯示成墻良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.施工常見質(zhì)量問題及處理辦法

（1）噴漿阻塞：原因可能是水泥受潮結(jié)塊或制漿池濾網(wǎng)破損或者是清漿不徹底。處理措施應(yīng)改善現(xiàn)場水泥存儲(chǔ)環(huán)境，及時(shí)清渣并時(shí)常檢查濾網(wǎng)的破損狀況。

（2）噴漿不足：原因可能是輸漿管彎折、外壓、泄漏或輸漿管道過長，沿程壓力損失大。處理措施應(yīng)及時(shí)檢查、維護(hù)管道并選擇適當(dāng)?shù)奈恢瞄_挖制漿池。當(dāng)場地條件不具備時(shí)，可適當(dāng)調(diào)增泵送壓力。

（3）進(jìn)尺受阻：原因可能是地下存有尚未清除的孤石、樹根或其它。處理措施應(yīng)停機(jī)排除障礙或移位。

（4）速度失穩(wěn)：原因可能是設(shè)備自身控制系統(tǒng)問題或機(jī)組人員操作不規(guī)范、不熟練。處理措施做到不合要求的設(shè)備不得進(jìn)場，制定完善明確的責(zé)任制并搞好崗前培訓(xùn)。

4.結(jié)束語

深層攪拌樁技術(shù)成墻造價(jià)不足高噴灌漿的一半，具有很高的性價(jià)比。然而，一些地區(qū)由于人為因素影響，成樁質(zhì)量無法保證，甚至有些地區(qū)明令限制此技術(shù)的應(yīng)用，因此在施工中運(yùn)用好技術(shù)，嚴(yán)格控制影響質(zhì)量的因素，這樣才能保障工程質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

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