水利工程軟基中水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)及施工探討

黃一帆 劉艷

摘要：水利工程大多建設(shè)在軟土地基上，如果不妥善處理會(huì)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量和使用安全帶來巨大隱患。水泥攪拌樁是以水泥作為固化劑，通過水泥攪拌機(jī)械設(shè)備，將土與水泥強(qiáng)制攪拌形成增強(qiáng)體的復(fù)合地基，其適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭及粉土等軟土地基。通常地基處理方法不僅取決于加固效果和地質(zhì)參數(shù)，還與工程造價(jià)、處理工藝、現(xiàn)場(chǎng)要求等息息相關(guān)?；诖耍酒恼聦?duì)水利工程軟基中水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;軟基;水泥攪拌樁;設(shè)計(jì)及施工

引言

對(duì)于水泥攪拌樁而言，其在水利工程建設(shè)中經(jīng)常使用，一般應(yīng)用在加固飽和軟土地基之中，將水泥作為硬化劑，依托專業(yè)攪拌設(shè)備，利用基礎(chǔ)深層攪拌力，促使軟土與水泥實(shí)現(xiàn)混合效果?；旌现膬?yōu)勢(shì)是強(qiáng)度較高，有效優(yōu)化變形性能，增強(qiáng)水穩(wěn)定性，達(dá)到改善地基承載力與減少基礎(chǔ)沉降的功效。在水利項(xiàng)目規(guī)模與數(shù)量不斷增大的環(huán)境下，水泥攪拌樁建設(shè)也更為常見，發(fā)揮其成本低、施工方便等優(yōu)勢(shì)，達(dá)到對(duì)軟土地基問題的有效解決。

1水利工程質(zhì)量管理的重要性

在水利工程建設(shè)的過程中，施工的質(zhì)量直接影響著施工的效果，也會(huì)影響水利工程的使用壽命和使用交易。在施工前期階段，高質(zhì)量的施工能夠減少后期的改進(jìn)與維修，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。一旦水利工程出現(xiàn)問題，就會(huì)影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也會(huì)給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?cái)產(chǎn)安全帶來威脅。為此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)水利工程質(zhì)量管理的控制，減少施工過程中存在的安全隱患，完善制度保障，利用制度約束工作人員的行為，提高管理的效果，并加強(qiáng)對(duì)工作人員的能力素質(zhì)的培養(yǎng)，不斷提高綜合素質(zhì)和能力。水利工程的施工建設(shè)直接影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也會(huì)影響人們正常的生產(chǎn)生活，為此，應(yīng)該加大對(duì)水利工程施工管理的研究，減少在使用過程中可能存在的安全隱患，將經(jīng)濟(jì)損失降到最低。

2水泥攪拌樁加固軟基的基本原理

水泥攪拌樁借助深層攪拌機(jī)，促使硬化劑、軟土地基與外加劑混合，達(dá)到硬化土壤、改善物理性質(zhì)的作用?；诖?，反應(yīng)速度加快，構(gòu)建更具穩(wěn)定強(qiáng)度的水泥，土壤與堅(jiān)硬土硬化效果實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建全新的軟土地基，水利工程基礎(chǔ)強(qiáng)度提升。這種方法成本不高、操作簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染較小，優(yōu)勢(shì)突出。

3水利工程軟基中水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)及施工

3.1布設(shè)方案

工程區(qū)域的地基基礎(chǔ)基本上是淤泥基礎(chǔ)，全線分布且厚度較大，根據(jù)工程的實(shí)際情況，結(jié)合堤防加固斷面形式，工程擬采用水泥土攪拌樁法。水泥土攪拌樁是利用水泥作為固化劑和軟土之間發(fā)生反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的復(fù)合地基。具有安全、可靠性較好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但施工工藝復(fù)雜，施工周期長?？紤]到節(jié)省投資，對(duì)于本工程的堤身均采用水泥攪拌樁處理地基。

3.2施工材料、設(shè)備

（1）材料。該工程所用水泥為普通硅酸鹽水泥，施工用水從附近河道抽引河水至集水箱，處理后供施工使用。（2）主要設(shè)備。根據(jù)樁長和樁徑，選用PH-5型深層攪拌機(jī)，采用液壓步履運(yùn)行方式。包括：1臺(tái)55kW主電機(jī)、1臺(tái)7.5kW進(jìn)提鉆電機(jī)，1臺(tái)7.5kW油泵電機(jī)，攪拌軸和輸漿管、攪拌頭、3.5kW的空壓機(jī)、水泥罐（直徑×高為0.9m×1m）及其配套設(shè)備。該工程PH-5型深層攪拌機(jī)配套機(jī)械主要有：1套PM2-15型灰漿計(jì)量配料裝置、2臺(tái)容積為500L的灰漿拌制機(jī)、1個(gè)容積為500L的集料斗、1臺(tái)單杠150L注漿泵、1套電磁流量計(jì)。

3.3施工要求

施工采用濕法施工方式施工，“兩噴四攪”工藝成樁。水泥攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)施工前應(yīng)予以平整，清除地上和地下的障礙物。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位、樁型、樁徑、樁長，復(fù)勘場(chǎng)地地質(zhì)條件，選擇施工機(jī)具設(shè)備。攪拌樁施工前平整至設(shè)計(jì)高程，形成打樁平臺(tái)，上部空樁只攪不噴;樁基施工時(shí)跳樁施工，并隨時(shí)注意監(jiān)測(cè)基坑底部與邊坡的變形，如發(fā)現(xiàn)變形應(yīng)立即停止施工，采取臨時(shí)措施進(jìn)行支護(hù)。停漿（灰）面高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm，在開挖基坑時(shí)，應(yīng)將樁頂以上土層及樁頂施工質(zhì)量較差的樁段，采用人工挖除。

3.4施工前準(zhǔn)備

在施工之前，準(zhǔn)備工作要做到位。首先，要對(duì)建筑工地進(jìn)行平整，清除障礙物，及時(shí)用粘土進(jìn)行回填，避免使用混合土。選擇強(qiáng)度與等級(jí)質(zhì)量達(dá)到要求的水泥，而后將其送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢查。對(duì)施工涉及的設(shè)備等進(jìn)行安排，配備監(jiān)控設(shè)備，以有效地控制水泥漿的量。工程機(jī)械要保持狀態(tài)良好，確保穩(wěn)定運(yùn)行。在使用之前，需要經(jīng)過嚴(yán)格檢查與審批。

3.5施工工藝流程

水泥攪拌樁工藝流程：定位→預(yù)拌下沉→制備水泥漿→噴漿攪拌提升→重復(fù)上下攪拌→清洗→移位。（1）定位。樁基施工前采用反鏟將表層雜土清除干凈，平整場(chǎng)地后，深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中已標(biāo)注樁位，樁位偏差不大于30mm。確保機(jī)身水平，導(dǎo)向架垂直。（2）預(yù)拌下沉。深層攪拌機(jī)正式使用之前需要進(jìn)行冷卻水循環(huán)，循環(huán)正常之后可以攪拌切土下沉。漿液主要利用輸漿管從集料斗向下傳輸。下沉的速度不能過快也不能過慢，一般控制在0.38～0.75m/min范圍內(nèi)。（3）制備水泥漿。待深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)定深度后，開始制備水泥漿。水泥漿的制備需按照試樁確定的配比進(jìn)行。（4）噴漿攪拌提升。攪拌機(jī)的主要工作過程為邊噴漿邊攪拌，攪拌機(jī)從預(yù)定的設(shè)計(jì)深度開始向上提升，提升過程當(dāng)中漿液從中心管不斷涌入地基。其提升速度一般控制在0.3～0.5m/min范圍內(nèi)的均勻速度提升。（5）重復(fù)上下攪拌。為了有效提高水泥漿液攪拌的均勻度，采用上下反復(fù)攪拌的方式。攪拌機(jī)從設(shè)計(jì)深度底部提升至頂部之后，集料斗中的水泥剛好處于滿載狀態(tài)。此時(shí)，可以使攪拌機(jī)繼續(xù)向下旋轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)深度底部后再向上提升。通過上下反復(fù)攪拌，形成柱狀加固體。（6）清洗。集料斗使用完成之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行及時(shí)清洗，防止水泥漿液固化對(duì)集料斗造成破壞。向集料斗中注入清水并開啟灰漿泵，直至基本干凈。（7）移位。重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一根的施工。

3.6質(zhì)量檢查措施

在水泥攪拌樁完成七天之后，發(fā)揮輕便觸探法的作用，對(duì)樁體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。一般情況下，使用輕便觸探器的勺鉆在樁體中鉆孔取樣，觀察顏色變化情況，考察攪拌混勻程度，分析水泥強(qiáng)度等參數(shù)，保證水泥攪拌樁的整體強(qiáng)度能夠滿足水利工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。具體講，這種探法的深度一般要高于4米。在成樁之后，需要保證橫向承載水泥土28天后、豎向承載水泥土90天后，采取鉆芯取樣的方式檢查樁體完整性、攪拌均度、樁基整體強(qiáng)度、樁體垂直度等方面參數(shù)。

結(jié)束語

總而言之，水泥土攪拌樁處理地基具有不均勻沉降小，承載力高且施工過程對(duì)周邊環(huán)境影響小等特點(diǎn)而得到了推廣應(yīng)用。堤防達(dá)標(biāo)加固工程中采用水泥攪拌樁處理軟土地基符合工程要求，樁體設(shè)計(jì)實(shí)施方案及計(jì)算復(fù)核方法對(duì)水利工程軟土地基處理具有借鑒意義，在選用處理方法時(shí)應(yīng)堅(jiān)持因地制宜，綜合考慮地質(zhì)條件、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)效益，持續(xù)探索新工藝和新方法以實(shí)現(xiàn)地基處理效果最優(yōu)化。

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