水泥攪拌樁在水利施工中的應(yīng)用研究

彭佩芳

摘 要：水泥攪拌樁在水利工程建設(shè)中廣泛地應(yīng)用，可以作為水閘基礎(chǔ)防滲墻，也可以作為淺層基礎(chǔ)開挖擋土墻，還可以增強軟基承載力。在軟粘土地基施工中，水泥攪拌樁施工水利水電是常見的處理方法之一，水泥攪拌樁技術(shù)逐漸成為了這些水利施工中首選的基坑開挖方法。利用深層攪拌機械，在地基處將水、固化劑和沙或軟土拌合在一起，形成水泥土加固體，從而產(chǎn)生具有較高承載力的復(fù)合地基。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；水利施工；應(yīng)用

隨著我國近年來水利施工條件和施工技術(shù)的快速發(fā)展，水泥攪拌樁在水利施工中的應(yīng)用范圍得到了廣泛的拓展。水泥攪拌樁不僅僅能夠應(yīng)用于復(fù)合地基的施工中，更是一種經(jīng)濟性較高的基坑圍護結(jié)構(gòu)，并得到了廣泛的應(yīng)用，通常比灌注樁的施工方法要節(jié)省30%～50%。所以，近幾年以來，水泥攪拌樁技術(shù)在水利工程中得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。水泥攪拌樁的復(fù)合地基在水利工程中的運用主要體現(xiàn)在提高地基土的承載能力和抗壓強度。

1 水泥攪拌樁加固原理

1.1 概述

水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法，是一種用于加固飽和軟土地基的常用軟基處理技術(shù)，它將水泥作為固化劑與軟土在地基深處強制攪拌，由固化劑和軟土產(chǎn)生一系列物理化學反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成一定強度的水泥加固體，從而提高地基土承載力和增大變形模量。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。

1.2 加固機理

地基軟土經(jīng)水泥攪拌法施工后所形成的承載實體為“水泥加固土”，設(shè)計時，根據(jù)上部荷載要求，摻入7%-20%的固化劑（水泥）及少量化學添加劑與軟土強制攪拌形成水泥土復(fù)合地基，水泥土強度的產(chǎn)生來自于固化劑和軟土間的復(fù)雜物理化學反應(yīng)。

2 水泥攪拌樁施工過程

2.1 施工前準備

2.1.1 施工技術(shù)材料。主要包括施工場地水泥攪拌樁樁位設(shè)計圖、土工實驗報告、室內(nèi)配比試驗結(jié)果、控制點坐標和位置的測量結(jié)果、高程數(shù)據(jù)表、建筑物平面布局圖以及工程地質(zhì)報告等相關(guān)材料。

2.1.2 成樁試驗。試樁通常在5根以上。經(jīng)過試樁，能夠?qū)挝粫r間噴入量、噴氣壓力、攪拌速度、提升速度和鉆進速度等相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進行準確確定。

2.1.3 依據(jù)施工設(shè)計圖。設(shè)計樁位平面布局圖，在施工場地確定每根水泥攪拌樁的具體位置，并進行標記。

2.1.4 平整場地。將施工場地內(nèi)阻礙成樁的腐泥、雜草、有機質(zhì)、樹根等軟質(zhì)雜物，以及石塊、混凝土塊等硬質(zhì)雜物清除，回填平整凹凸不平的施工地面。如果場地平整度不符合行走機械的要求，則可適當鋪設(shè)碎石層和砂土層。

2.2 施工方法

現(xiàn)階段，在水利施工中應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)通常使用四攪兩噴法施工、跳打法工序，具體施工方法為：第一，定位放線。依據(jù)測定的控制點，逐孔向施工方位測定水泥攪拌樁樁位，為了避免施工過程對樁位造成損壞，每次進行20個孔位的測放，以1d的施工量為標準，使用竹簽釘入土中進行樁位的定位，樁孔間距的要符合施工設(shè)計標準。第二，鉆機定位。水泥攪拌機達到設(shè)定樁位后，將測放點與中心管垂直對準，垂直偏斜度在1%以下，穩(wěn)定安放鉆機后，保持設(shè)備水平，鉆機主軸的垂直誤差在1%以內(nèi)。第三，預(yù)攪下沉。水泥攪拌機中的冷卻水正常循環(huán)后，將電機啟動，攪拌頭正常運轉(zhuǎn)后，將起吊鋼絲繩放松，保證攪拌機沿導(dǎo)向下沉的同時進行攪拌，使用電氣控制設(shè)備的電流監(jiān)測儀對下沉速度進行監(jiān)測。第四，灰漿配制輸送。水泥攪拌機下沉預(yù)攪過程中，依據(jù)預(yù)定的水灰比進行水泥漿攪拌；灰漿攪拌過程中，首先加水再加添加劑和水泥，灰漿攪拌時間每次在2分鐘以上，充分攪拌均勻水泥漿后，過濾水泥漿，將水泥硬塊完全剔除，后在集料斗中倒入灰漿進行壓漿。第五，提升噴漿攪拌。下沉攪拌機至預(yù)定深度后，將灰漿泵打開，在地基中壓入水泥，并連續(xù)30s在柱底進行攪拌，從而確保柱底部的質(zhì)量，然后依據(jù)試驗所設(shè)定的速度，在攪拌機提升的同時進行噴漿，保證充分拌合土體和漿液，超過樁頂高度約0.5cm后，噴漿停止，確保樁頭密實均勻，同時，全部排空集料斗中的灰漿。第六，重復(fù)下沉攪拌和提升。為保證漿液與軟土的充分均勻攪拌，再將水泥漿倒入集料斗內(nèi)，并下沉攪拌機，達到預(yù)定深度后，攪拌機在攪拌的同時噴出漿液，并將其提升至地面。操作過程中要連續(xù)供應(yīng)水泥，若因故中斷，需下沉攪拌頭至停漿面下0.5cm，供漿恢復(fù)后繼續(xù)提升攪拌頭，以避免發(fā)生斷樁。第七，清洗。將適量的清水注入集料斗中，將灰漿泵開啟，徹底清除管道中殘留的水泥漿，同時洗凈攪拌頭上附著的軟土。

3 水利施工中的水泥攪拌樁技術(shù)應(yīng)用

3.1 用于水利工程的基坑工程中

因為水泥土的擋土墻屬于不透水的支護結(jié)構(gòu)，所以，水泥土擋土墻既能夠擋土又能夠擋水。而水泥攪拌樁屬于重力式結(jié)構(gòu)，依靠本身的重量就可以抵抗側(cè)向力保持穩(wěn)定，不需要其他結(jié)構(gòu)的支撐，也不需要過多的拉錨。基坑內(nèi)面積較大，便于基坑內(nèi)機械挖土和地下結(jié)構(gòu)的施工，水泥攪拌樁在基坑的應(yīng)用，使得基坑的施工簡便快速，效率大大提高，而成本費用則大幅降低，所以，具有非常好的社會經(jīng)濟效益。水泥攪拌樁還是加固基坑被動區(qū)土體經(jīng)濟有效的技術(shù)措施，它能防止被動區(qū)土體破壞和管涌現(xiàn)象等。

3.2 在水利工程中應(yīng)用于防滲帷幕

水泥土的滲透系數(shù)通常都比原狀土降低數(shù)倍以至幾十倍，抗?jié)B性能、抗?jié)B功效大大提高。所以，通常在水利工程中，都將水泥土樁搭接施工組成連續(xù)的水泥土帷幕墻，并且在粉土、夾砂層、砂土地基的基坑防滲及堤壩防滲等工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

在水利工程中，水泥攪拌樁與水泥土樁的組合使用，收到了非常好的效果。近年來，水泥攪拌樁與水泥土樁的組合應(yīng)用范圍在不斷地擴展，比如這對組合可以與其他類型的樁共同組成復(fù)合地基；可以與其他材料結(jié)合組成復(fù)合支護型樁墻，如在水泥土樁中插入預(yù)制鋼筋混凝土樁或角鋼，與鉆孔灌注樁、樹根樁、土層錨桿等組成復(fù)合式支護結(jié)構(gòu)，廣泛用于深度大于5m的基坑支護。

4 結(jié)語

水泥攪拌樁在軟土基礎(chǔ)處理應(yīng)用方面，技術(shù)上完全可行、成熟，質(zhì)量是可靠、有保證的；既能有效地加固軟土基礎(chǔ)，滿足防洪工程、河涌整治的建設(shè)標準，又在一定程度上節(jié)約建設(shè)投資。同時，由于水泥攪拌樁的施工過程中無振動、無噪音、無污染，對鄰近建筑物及周圍環(huán)境影響較小。當然，水泥土攪拌樁的設(shè)計指標還需進一步優(yōu)化，施工中還缺少現(xiàn)代化監(jiān)測設(shè)備，不利于施工過程的數(shù)據(jù)化控制。

參考文獻

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