水闸软基处理中水泥搅拌桩的运用探讨梁国秋

梁国秋

摘要：随着时代的发展与科技的进步，水泥搅拌桩在水闸工程软基处理中越发重要并发挥着巨大的作用。本文就此领域，阐述了水泥搅拌桩的作用、施工的要求与设计以及在实际工程的应用。

关键词：水闸；软基处理；水泥搅拌桩；运用

水泥搅拌桩的主要固化剂是水泥，为增强地基的承载力与强度，固化的主剂与地下的软土通过使用搅拌的装备进行充分的搅拌，此方法在软基处理中特别是水闸工程领域得到广泛应用。水泥搅拌机利用特殊的搅拌器在水闸软基深处以水泥做固化主剂将其与软土进行搅拌，以增加软土的硬度，也就是强度和承载力。水泥搅拌机可以处理粉土、黏土、淤泥等软土，根据水闸的要求将软土进行相应的硬化，还可以是软基呈现壁状或块状等形状，有较好的效果。为了避免在施工场地中出现池塘或者低洼的情况，要求在水闸工程软基处理中，严格把关施工的场地及地面。若遇到以上问题要及时进行挖沟排水，对淤泥及垃圾杂物进行彻底清除。填充一些土料可以确保水闸工程水泥搅拌桩在软基处理的正常运作。

1.水泥搅拌桩的作用

1.1促进围护结构的止水

水泥搅拌桩的作用有很多其中最主要的是促进围护结构的止水，在施工过程中存在许多不符合要求的方面，比如说喷浆料不多，喷浆与搅拌不充分不均匀甚至存在搅拌桩搭接问题。水泥搅拌桩施工工艺简单，造价低廉，在水闸工程中处理软基时大大促进了围护结构的止水，特别遇到池塘和洼地时将水泥作为固化剂的主剂发挥其止水桩的作用，主要包括两种类型，一种是中间不插型钢，只用来止水，如果需要挡土则要结合其他的工艺来完成，另一种就是既可以用来止水有可以用来挡土墙，主要适用于较浅的基坑，这种是在搅拌桩状体内插H型钢，相对来说此桩身的强度低一些。

1.2加强桩身和软基，提高地基承载力

一种非常有效的形式当属于水闸工程软基处理中水泥搅拌桩，此方式是通过搅拌桩机中将水泥喷入土体中混合后并进行了充分的搅拌，混合后会使得土与水泥发生化学反应，从而可以使得土体变硬进而提高地基的承载力。水泥搅拌桩以桩的方式加固土桩体和软弱地基并对其加强巩固，对土中的高应力区来说大大增大，从而极大提高土桩体和地基的承载力。

1.3减少地基不均匀沉降

减少地基不均匀沉降主要是通过水泥的水解、水化反应以及水泥混合物与粘土的碳酸化反应和物理化学反应，其所形成的复合地基是桩体与桩周软土掺在一起的。这种地基相对来说强度比较高，对地基的承载力有所提高，从而对水闸的稳定性有所加强以及减少地基不匀称沉降的作用。

2.水泥搅拌桩的设计

（1）水泥搅拌桩垂直长度的确定

为确定垂直水泥搅拌桩的长度，应首先考虑上述结构的承载力和变形要求，确定是否能够穿透松软的土层达到相对比较高的承载力土层。要求桩长必须超过2米以上的危险滑弧是为了提高水泥搅拌桩的抗滑稳定性。湿法应考虑是否限制了机械性能，对于干法来说加固的深度应小于等于15米。

（2）承载力的特征值

承载力的特征值对于符合地基的竖向水泥搅拌桩来说可以按照规范的公式进行估算，通过单桩或多桩复合地基现场荷载试验，可以确定其取值，大小应该小于或等于180KPa。

（3）设计变掺量

设计变掺量是在竖向承载搅拌桩的桩长超过10米的情况下，可对其进行设计。确保在不改变全桩总水泥含量的前提下，可在桩身上部三分之一范围内增加搅拌次数和水泥含量，桩身下部三分之一范围内，可采用减少适当水泥掺量的方法。

（4）设置褥垫层

竖向承载力水泥搅拌桩复合地基基础与桩之间的垫层，厚度在150到300毫米之间适合在刚性的条件下设置褥垫层。垫层材料通常为中粗砂和混合砾石，其中它们最大的粒径应小于或等于20毫米，它的压实系数应该大于0.94。

（5）布置搅拌桩

布置搅拌桩可以通过上部构造的特点，根据地基承载力及变形要求的加固形式，进一步对竖向承载搅拌桩进行平面设置。搅拌桩只能布置在刚性基础范围内，而对于柔性基础需要通过验算外布桩。

3.在实际工程中的应用

3.1工程概况

工程名称：广东某水利枢纽工程。本工程为枢纽工程，包括环城河节制闸一座、西江泵站一座、西江节制闸一座、西江挡墙及码头工程。由广东某水利建筑安装工程有限公司中标承建，工期为205天，计划于2017年6月10日开工建设，2017年12月31日竣工。

3.2工程各部分的强度等级

①节制闸砼强度等级：主体C25，交通桥为C40，垫层为C25；采用横拉平板钢闸门，配卧式横拉门液压启闭机；交通桥为装配式先张法预应力砼空心板梁结构。

②泵站砼强度等级：主体及垫层C25，二期为C30；采用2台600QZ-135型潜水轴流泵，干式泵室；闸门为直升平板钢闸门，配80KN单吊点螺杆启闭机；水泵出水管采用手电两用蝶阀控制出水方向；泵站两侧进水口采用钢拦污栅拦污。

③挡墙砼强度等级：底板、墙身、扶壁均为C25；采用扶壁式，底板下用C25砼封底，厚10cm；伸缩缝处设置水平止水及垂直止水，内填聚乙烯低发泡板；迎水侧▽2.3以上采用野山石贴面。

3.3水泥搅拌桩的施工程序

水泥搅拌桩的施工程序首先就是桩位放样，重点是复查控制性轴线和桩位，然后调整让钻头对准中桩位进行定位，接下来是启动电机让钻头沿轨道钻到所设计的深度，同时应注意额定电流要大于工作电流，如果有太大的阻力导致下沉慢可以通过输浆管进行加以稀释，然后就是浆液的配制，接下来当搅拌头达到设计深度时就要开启浆泵，等到浆液到喷浆口时使用均匀的速度提钻惊醒喷水泥浆，需要注意的是要控制好搅拌速度，使水泥浆与泥土混合。为了确保桩头的质量,喷浆搅拌不应低于设计桩基项50cm，关闭灰浆泵再次将钻杆下沉至所要求的深度进行充分搅拌并提升至地面,然后将杆提出呈现出桩来，最后移位钻机清理桩头再填写施工记录。

3.4地基处理

深层搅拌桩在地基中的具体应用：水泥土搅拌桩采用新规范42.5水泥制浆，水泥掺量15%；搅拌次数为2次和喷浆3次。当喷嘴即将离开地面时，停止提升，搅拌数秒；喷浆时提升速度不大于0.5m/min；垂直偏差不大于1.5%，桩位偏差不大于10cm。具体内容包括：地基处理、内外河侧联接段、闸泵室及门库、闸门及启闭机安装、交通桥工程、控制房、挡墙工程、电气设备安装调试、内外河码头等。

4.结束语

通过施工作业可以发现，水泥搅拌桩可以改善软土工程的性能，并且最大程度的提高地基的承载力和稳定性，从而达到沉降的目的，并对水闸工程的软基处理创造了尤为重要的效果。必要的是在施工前做试验桩,主要是对大面积施工质量施工参数的确定。制备的泥浆不能离析，必须连续泵送。搅拌料浆的罐数、固化剂和外加剂的用量、泵送浆液的时间等，须有专业的人员认真仔细的记录。软基处理中应用水泥搅拌桩缩短了工期，降低了造价，而且避免了对周围环境及土体的破坏，这一系列的优点在水闸工程中都发挥了很大的实质性作用。

参考文献：

[1]李皓.简论水闸软基处理中水泥搅拌桩的运用[J].水利管理，2017(8).

[2]袁东生.水泥搅拌桩在水闸软基处理中的应用分析[J].内蒙古农业大学学报，2016(6).

[3]王全兴，谢天长.水闸软基处理中水泥搅拌桩的运用探讨[J].水利研究，2015(3).