水泥搅拌桩在水闸工程的应用探讨

水泥搅拌桩在水闸工程的应用探讨

水闸的应用，有效地实现了人类对水的合理控制，减少了洪闹、干旱灾害对人类的危害，给人们的生产生活带来了诸多益处。然而水闸建造地方多淤泥软土，如何对这些地方进行加固处理，防止水闸地基出现滑坡失稳现象，成为了当前水闸建设加工工程的重点和难点。本文以我国沿海地区为例，对该地区的水闸工程进行了分析，探讨了水泥搅拌桩在水闸工程的具体应用。

标签：水泥搅拌桩；水闸工程；应用

1、工程概况

本文以新龙湾水闸工程为例，探讨了水泥搅拌桩在水闸建设工程中的具体应用及最终效果。下面对该工程做简要介绍：

新龙湾水闸工程共占地44.75亩，主要用于防洪、引水、通航以及改善水环境等，位于广东番禹区沙湾镇龙湾村内，是一个多功能水利枢纽工程。工程地区岩土情况较为复杂，根据其具体成因可分为以下9类：（1）弱风化细砂岩或黄冈岩，（2）强风化花岗岩，（3）全风化土层，（4）黏土—淤泥质黏土，（5）含泥细沙，（6）淤泥质粉质粘土，（7）淤泥质粘土，（8）粉质粘土，（9）素填土。

根据该地区的地理土质状况，由于该地区地基土质层主要以淤泥、粉土为主，工程技术人员经过论证决定采用水泥桩搅拌法对地基进行处理。在前期的水泥搅拌桩室内配比实验中证实，该区域环境对混凝土结构没用腐蚀等危害因素，因此，该方法适宜。

2、施工准备

室内实验：在工程实施前，需对该地区的土质进行水泥加固室内实验，验证工程实施方案的可行性。首先采集相关土样，确定水泥土配比，并对不同水泥土配比的期龄、水泥參入比、成品抗压强度等进行测定，确保找到最佳的配比方案。经过实验证实，采用425#普通硅酸盐水泥按20%的参入量进行配置，其综合工程技术指标最佳。

搅拌桩施工设计：搅拌桩直径为600mm，桩底至全风化岩层，闸室桩间距1.10m；设计搅拌桩90d单轴抗压强度应大于1.8MPa且改桩纵向承载力为152.8KN，首桩间距保持为0.8m，墙桩间距为1.20m，闸坝地基承载力12.8kPa，下游副导墙桩地基承载力为149kPa。

3、施工过程

3.1 工艺原理

水泥搅拌桩法是加固饱和软粘土地基的一种新方法。其主要利用水泥浆固化的作用，通过搅拌机械，边钻进边向软土喷射水泥浆液，并利用机械搅动强制进行均匀混合，由水泥浆和软土产生一系列物理化学作用，最终形成抗具有较强抗压强度、整体性、水稳性的水泥加固土桩柱体复合地基，并由桩柱和周围土基共同承受上部载荷。该方法施工简单，经济性好，因此在水闸建设工程中被迅速推广。

3.2 工艺流程

搅拌桩技术总的工艺为按喷浆工艺和四搅二喷工艺施工，其具体流程如下：

表层清理，①平整场地→②测定桩位→③桩机就位→④配置水泥浆液→⑤开钻下搅拌杆→⑥喷浆搅拌、提升钻杆→⑦重复下搅拌杆和喷浆提升过程→⑧复拌→⑨提升搅拌杆至地表→⑩移至下一桩。其中开钻下搅拌杆的过程要保持钻杆正向旋转钻进至设计标高。喷浆搅拌、提升钻杆的过程中要注意桩底喷浆时间应保持30秒，且提升钻杆时反向旋转并匀速喷浆上升，至设计桩顶高度时保持喷浆30秒。复拌过程中杆和提杆搅拌时间与前面一直，但不喷浆。

3.3 工艺要求

（1）孔位布置：根据施工图纸设计要求，严格测放施工轴线和孔位，水泥桩位实际位置与设计位置误差应控制在3cm之内。同时，桩机平台平整度与导向架垂直度误差应在1%以内。

（2）设备：严格按照施工设安装要求进行，成桩设备安装应保障其稳固平整，保证施工过程中施工平台的稳固，从而确保工程质量。与此同时，应在桩架上安装深度和斜度测试仪，确保桩架质量。

（3）水泥浆液制备：根据前期室内实验测定的最佳配比制备水泥浆液，根据工程实际桩长计算出所需浆量，将相关材料放入搅拌机中制备水泥浆，检验合格后输入蓄浆池为下一步做准备。制备好的水泥浆储存时间不能超过2小时，否则作废。

（4）搅拌机预搅下沉：该过程中禁止冲水下沉。搅拌桩施工期间应随时注意基础加固区的沉降变形程度，为以后的效果评定和维护过程提供科学依据。

（5）喷浆成桩：启动灰浆泵，待喷嘴连续稳定出浆时，开启装机，向下旋转钻进喷浆成桩。同时，控制输浆速度，是注浆泵出口压力保持在0.4至0.6Mpa，保持搅拌速度和输浆速度一致，当水泥浆液到达出浆口后，喷浆30秒直至浆液达到桩端。

（6）提升搅拌：严格控制桩头施工质量，当喷浆口接近地面时，停止提升，搅拌数秒，确保桩头质量。

（7）成桩：完成以上工序后，即可完成一根桩的施工工作，清晰灰浆泵后，进行下一更桩的施工工作。

（8）保护工作：状体完工28天后，为了保证工程质量，桩顶以上的0.4米土层需进行人工开挖。

4、质量监控

重量是工程的生命线，因此，在整个工程中要把质量关，确保水闸工程质量。严格检查施工所需各项材料，所用材料必须符合施工设计要求和质检要求。对出现质量问题的材料应直接作废。

注浆搅拌时要选择适当的速度，保证喷浆均匀，对于地质结构复杂的地方，应采取针对性的措施进行处理，例如在对桩顶和桩底喷浆时，应进行重复多次喷浆法等，加强桩身强度。

加强管理，严格把关施工工程中的各项信息，对出现的问题及时处理，定期检查相关设备，防止施工过程中设备出现故障，影响施工质量。同时，加强相关检测工作。

5、施工效果

5.1 质量检测

芯样检测：主要是检测搅拌桩的长度和结构密度是够符合设计要求。所抽取的6根芯样，密度均匀，长度合标。压板载荷试验：该试验主要是对桩身强度进行检测，在所抽取的6根芯样总，2根29-51d龄期的抗压强度值达到1.8MPa，其余4根48-53d龄期的芯样抗压强度在0.97至2.34MPa。单桩承载实验：经检验，个单桩极限承载均大于310KN，符合设计要求。

5.2 效果评价

根据检验结果，水泥搅拌桩实际性能已远超设计标准，大幅提高了水闸基础加固效果。

6、结束语：

水泥搅拌桩技术在水闸工程中的运用，极大提高了水闸基础的稳固性，是一种工艺简单，经济合理的施工方案。但在具体施工过程中，要严格施工程序，控制工程质量。

参考文献：

[1]陈志坚.水泥搅拌桩在水闸基础中的应用[J].经营管理者，2012，15：367.

[2]罗进仕.水泥搅拌桩在水闸基础工程中的应用[J].四川水利，2011，03：24-26.

[3]黄炳华.深层水泥搅拌桩在水闸工程中的应用[J].西部探矿工程，2013，09：31-33.

作者简介：刘昌颢（1984-01），男，湖北汉川人，大专，助理工程师，从事水利工程设计、管理等工作。