论文部分内容阅读
摘要：水泥搅拌桩在水利工程施工中应用广泛，本文结合通过一拦河水闸地基施工，加深了对水泥搅拌法的了解，熟练掌握了其施工工艺，丰富了施工经验，对今后水泥搅拌桩施工有极大的帮助和指导作用。
关键词：水闸基础；水泥搅拌桩；施工质量
引言
水泥搅拌桩是通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法施工工艺在软基处理上有非常明显的优越性，在承载力不大或者深层防水工程的基础处理上应用前景广阔。其不足之处是在质量控制方面有一定难度。下面是笔者结合水闸软基处理工程中对水泥搅拌桩施工质量控制总结出来的一些具体措施和方法。
1工程概况
某拦河水闸为闸门控制的平底开敞式水闸，共设9孔泄洪闸，每孔净宽为12m，总净宽为108m，闸顶高程为6.2m，闸底板高程为-1.5m。由于建筑物坐落在淤泥、淤泥质软土地基上，所在区域地震基本烈度为8度，如何保证软弱土地基上的建筑物在强地震作用下的安全，成为本水闸建设的关键。
工程地质条件。闸建基面高程为-3.1m，开挖深度为1～3m，建基面为第四系深厚冲积层，（2-2）层中粗砂（厚1～2m），下部广泛分布有第（3）层的淤泥、淤泥质软土层，埋深约20m，大部分建基面为第（3）层软土层，地面以下埋深13.5～24.64m。第（2-2）层中粗砂易产生闸基渗漏和绕闸渗漏现象；第（3）层淤泥、淤泥质软土层含水量大、渗透性差、压缩性高和强度低等特点，易产生较大沉降变形和不均匀沉降现象，且抗滑稳定性差，未经处理不宜作天然地基基础。根据勘察结果和设计方案对比表明，水泥搅拌桩复合地基更经济，因此本工程地基处理方案选择水泥搅拌桩复合地基方案。
2现场工艺性试桩
为更科学的指导施工，严格控制水泥搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行工艺性试桩，其目的是：
1）验证室内配合比。
2）确定钻头进入硬土层电流变化程度。
3）确定水泥浆液密度。
4）确定合适输浆泵的输浆量。
5）掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等参数。
6）了解施工中冒浆情况及采用下沉喷浆和提升喷浆的不同效果。
3施工程序
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0·3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
4施工前准备工作的质量控制
1）搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。
2）水泥搅拌桩应采用袋装R32.5级普通硅酸盐水泥，以便于计量。
3）配土试验。采用了32.5级水泥，按水泥掺量10%、12%、13%、14%共做了4组配土试验。在取得30d龄期试验结果后，按经验公式推算出90d设计龄期强度。在征得设计等有关部门的同意后，决定采用偏于保守的13%掺量进行工艺性试验。工艺性试桩完成了3d后的轻型触探试验和30d后的取芯试验，结果都满足了设计要求，待90d设计龄期结果出来后，将最佳水泥掺量调整为12%。
4）水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制。
5施工中的质量控制
1）施工现场应事先平整，清除桩位处地上地下一切障碍物（包括大块石、树根及生活垃圾等）。场地低洼时应回填黏性土料，不得回填杂草填土。
2）搅拌桩机开机前必须调试，检查机械运转和输浆管畅通情况，确保施工顺利。
3）根据施工经验，深层搅拌桩在施工到顶端0.5m范围内时，因侧向土压力较小，搅拌质量较差，因此，施工前应将基土挖到各底板底高程加0.5m超高，搅拌桩仍施工到地面，待开挖基坑时，再将上部0.5m的桩身质量较差的部分挖去。
4）為保证桩端施工质量，当水泥浆达到出浆口后，需喷射一定数量的水泥浆（具体数量视其长度及断浆量而定，如喷浆口到钻头底端距离为0.6m，断浆量120L/m，则该部分桩长的理论喷浆量V=72L）。
5）搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位偏差不得大于5cm。
6）在施工过程中，若由于电压过低或其它原因造成停机使成桩中断时，当搅拌机重新启动时，为了防止断桩，至少将搅拌机下沉50cm再继续制桩。
7）施工中派专人负责对每根成型的搅拌桩的水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数等项目进行检查。
8）当预搅下沉时，遇到较硬的土层而使下沉速度过慢，可适量冲水，但必须考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
9）桩身较长的水泥搅拌桩的复搅:一般来说，复搅下沉的深度与喷浆下沉的深度基本一致，才能使水泥土得到充分搅拌。当水泥搅拌桩桩长大于7m时，由于提钻喷浆和复搅下沉的时间间隔比较大，很难复搅到位。为保证水泥搅拌桩复充分，在施工中采用二次喷浆和二次复搅的办法，即钻机先提喷到5m左右，进行复搅下沉，再提钻到5m左右时继续喷浆至桩顶。
10）特别需要注意的是，设计桩长是按照地质钻探资料推算的，而地质钻孔资料只能说明其具有一定的代表性，幷不能完全反映土层的真实情况，因此在施工实际中设计桩长只能作为施工参照。在本工程实际施工中，根据操作人员的施工经验，按照以下标准控制施工桩长:钻到一定深度时，继续往下钻钻机开始摇晃，工作电流达到正常工作电流的120%甚至以上，在整个钻进过程中桩机工作电流高居不下，说明桩机处于超负荷工作状态，此时应停止钻进，可以提升喷浆搅拌。通过资料对比表明，实际施工桩长与设计桩长基本相符，说明该桩长控制方法可行。
6施工后质量检验
（1）检验方法
1）水泥搅拌桩成桩7d采用轻便触探法进行桩身质量检验。
2）检验搅拌均匀性。用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。
3）水泥搅拌桩成桩28d后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。特别对闸首段的水泥搅拌桩进行加密取样，每根桩取出的芯样选定相对均匀部位，送实验室做8d龄期的无侧限抗压强度试验。对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
4）如果某段水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。
（2）外观鉴定
1）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。
2）搅拌均匀，凝体无松散。
3）群桩桩顶齐，间距均匀。
7结语
本工程软弱土地基覆盖层厚、处理面积大，工程量大，在施工工期短、造价要求经济、实用，同时能达到相应处理效果的情况下水泥搅拌桩是一种非常好的处理方法。水泥搅拌桩复合地基不但能提高地基土的承载力、减少建筑物的沉降量，对于地震区地基抗液化、震陷及抗渗均有很好的处理效果。
参考文献:
[1] GB 50007-2002,建筑桩基础技术规范[S].
[2]钟良旺.水泥搅拌桩在红石涌水闸基础处理中的应用[J].广东水利水电，2008,3.
[3]王果.水泥搅拌桩在新坝船闸地基加固中的应用[J].中国水运，2007,7.
[4]王桂杰.水泥搅拌桩在软弱地基处理中的应用[J].广东建材,2010,4.
[5]王凯光.水泥搅拌桩施工过程中的控制要点[J].山西建筑，2007,5.
关键词：水闸基础；水泥搅拌桩；施工质量
引言
水泥搅拌桩是通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法施工工艺在软基处理上有非常明显的优越性，在承载力不大或者深层防水工程的基础处理上应用前景广阔。其不足之处是在质量控制方面有一定难度。下面是笔者结合水闸软基处理工程中对水泥搅拌桩施工质量控制总结出来的一些具体措施和方法。
1工程概况
某拦河水闸为闸门控制的平底开敞式水闸，共设9孔泄洪闸，每孔净宽为12m，总净宽为108m，闸顶高程为6.2m，闸底板高程为-1.5m。由于建筑物坐落在淤泥、淤泥质软土地基上，所在区域地震基本烈度为8度，如何保证软弱土地基上的建筑物在强地震作用下的安全，成为本水闸建设的关键。
工程地质条件。闸建基面高程为-3.1m，开挖深度为1～3m，建基面为第四系深厚冲积层，（2-2）层中粗砂（厚1～2m），下部广泛分布有第（3）层的淤泥、淤泥质软土层，埋深约20m，大部分建基面为第（3）层软土层，地面以下埋深13.5～24.64m。第（2-2）层中粗砂易产生闸基渗漏和绕闸渗漏现象；第（3）层淤泥、淤泥质软土层含水量大、渗透性差、压缩性高和强度低等特点，易产生较大沉降变形和不均匀沉降现象，且抗滑稳定性差，未经处理不宜作天然地基基础。根据勘察结果和设计方案对比表明，水泥搅拌桩复合地基更经济，因此本工程地基处理方案选择水泥搅拌桩复合地基方案。
2现场工艺性试桩
为更科学的指导施工，严格控制水泥搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行工艺性试桩，其目的是：
1）验证室内配合比。
2）确定钻头进入硬土层电流变化程度。
3）确定水泥浆液密度。
4）确定合适输浆泵的输浆量。
5）掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等参数。
6）了解施工中冒浆情况及采用下沉喷浆和提升喷浆的不同效果。
3施工程序
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0·3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
4施工前准备工作的质量控制
1）搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。
2）水泥搅拌桩应采用袋装R32.5级普通硅酸盐水泥，以便于计量。
3）配土试验。采用了32.5级水泥，按水泥掺量10%、12%、13%、14%共做了4组配土试验。在取得30d龄期试验结果后，按经验公式推算出90d设计龄期强度。在征得设计等有关部门的同意后，决定采用偏于保守的13%掺量进行工艺性试验。工艺性试桩完成了3d后的轻型触探试验和30d后的取芯试验，结果都满足了设计要求，待90d设计龄期结果出来后，将最佳水泥掺量调整为12%。
4）水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制。
5施工中的质量控制
1）施工现场应事先平整，清除桩位处地上地下一切障碍物（包括大块石、树根及生活垃圾等）。场地低洼时应回填黏性土料，不得回填杂草填土。
2）搅拌桩机开机前必须调试，检查机械运转和输浆管畅通情况，确保施工顺利。
3）根据施工经验，深层搅拌桩在施工到顶端0.5m范围内时，因侧向土压力较小，搅拌质量较差，因此，施工前应将基土挖到各底板底高程加0.5m超高，搅拌桩仍施工到地面，待开挖基坑时，再将上部0.5m的桩身质量较差的部分挖去。
4）為保证桩端施工质量，当水泥浆达到出浆口后，需喷射一定数量的水泥浆（具体数量视其长度及断浆量而定，如喷浆口到钻头底端距离为0.6m，断浆量120L/m，则该部分桩长的理论喷浆量V=72L）。
5）搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位偏差不得大于5cm。
6）在施工过程中，若由于电压过低或其它原因造成停机使成桩中断时，当搅拌机重新启动时，为了防止断桩，至少将搅拌机下沉50cm再继续制桩。
7）施工中派专人负责对每根成型的搅拌桩的水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数等项目进行检查。
8）当预搅下沉时，遇到较硬的土层而使下沉速度过慢，可适量冲水，但必须考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
9）桩身较长的水泥搅拌桩的复搅:一般来说，复搅下沉的深度与喷浆下沉的深度基本一致，才能使水泥土得到充分搅拌。当水泥搅拌桩桩长大于7m时，由于提钻喷浆和复搅下沉的时间间隔比较大，很难复搅到位。为保证水泥搅拌桩复充分，在施工中采用二次喷浆和二次复搅的办法，即钻机先提喷到5m左右，进行复搅下沉，再提钻到5m左右时继续喷浆至桩顶。
10）特别需要注意的是，设计桩长是按照地质钻探资料推算的，而地质钻孔资料只能说明其具有一定的代表性，幷不能完全反映土层的真实情况，因此在施工实际中设计桩长只能作为施工参照。在本工程实际施工中，根据操作人员的施工经验，按照以下标准控制施工桩长:钻到一定深度时，继续往下钻钻机开始摇晃，工作电流达到正常工作电流的120%甚至以上，在整个钻进过程中桩机工作电流高居不下，说明桩机处于超负荷工作状态，此时应停止钻进，可以提升喷浆搅拌。通过资料对比表明，实际施工桩长与设计桩长基本相符，说明该桩长控制方法可行。
6施工后质量检验
（1）检验方法
1）水泥搅拌桩成桩7d采用轻便触探法进行桩身质量检验。
2）检验搅拌均匀性。用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。
3）水泥搅拌桩成桩28d后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。特别对闸首段的水泥搅拌桩进行加密取样，每根桩取出的芯样选定相对均匀部位，送实验室做8d龄期的无侧限抗压强度试验。对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
4）如果某段水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。
（2）外观鉴定
1）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。
2）搅拌均匀，凝体无松散。
3）群桩桩顶齐，间距均匀。
7结语
本工程软弱土地基覆盖层厚、处理面积大，工程量大，在施工工期短、造价要求经济、实用，同时能达到相应处理效果的情况下水泥搅拌桩是一种非常好的处理方法。水泥搅拌桩复合地基不但能提高地基土的承载力、减少建筑物的沉降量，对于地震区地基抗液化、震陷及抗渗均有很好的处理效果。
参考文献:
[1] GB 50007-2002,建筑桩基础技术规范[S].
[2]钟良旺.水泥搅拌桩在红石涌水闸基础处理中的应用[J].广东水利水电，2008,3.
[3]王果.水泥搅拌桩在新坝船闸地基加固中的应用[J].中国水运，2007,7.
[4]王桂杰.水泥搅拌桩在软弱地基处理中的应用[J].广东建材,2010,4.
[5]王凯光.水泥搅拌桩施工过程中的控制要点[J].山西建筑，2007,5.