水泥攪拌樁在水利工程中的運用

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摘要：介紹軟土地基的特點及危害，水泥攪拌樁的優點和設計方法，通過工程實例，介紹水泥攪拌樁的施工應用，為相關工程提供參考。

關鍵詞：水泥攪拌樁；軟土地基；應用

1定義

水泥攪拌樁是軟基處理的一種有效形式，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產生的一系列物理、化學反應，使軟土固結成具有整體性、水穩定性和一定強度的地基，以達到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的[1]。

2適用范圍

該工藝主要用于軟土地基的處理。適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉性土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土的天然含水量小于30%、大于70%或地下水的pH小于4時不宜采用干法；當用于處理有機質土、塑性指數Ip大于25的黏土、地下水具有腐蝕性時及無工程經驗的地區，必須通過現場試驗來確定其適用性。

3軟土地基的特點及危害

軟土主要是指濱海相、三角洲相和湖沼相沉積的淤泥質土或者是具有高靈敏度、高壓縮性、低強度的其他類型土，其多數屬于高液限的細粒土，一般在靜水或者緩流環境中沉積下來并經生物化學作用后形成的。軟土在我國沿海地區分布較廣，而歸屬于長江三角洲的上海就是軟土地區的典型代表。軟土的天然含水率一般大于液限且孔隙比大于1，當天然孔隙比大于1.5時為淤泥，天然孔隙比大于1，小于1.5時為淤泥質土。正因為軟土具有高含水率、高壓縮性、高靈敏度、低強度等特性，容易導致加載后變形大或者產生滑動破壞等問題。

4水泥攪拌樁的優點

水泥攪拌樁的優點：（1）施工時無振動、噪聲及污染，且不會對周邊地基產生側擠效應，所以對周圍現有建筑物影響很小，可在市區內和密集建筑群中進行施工；（2）可根據上部結構的特點和對地基承載力及變形的要求，靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固方法；（3）水泥攪拌樁將固化劑和地基軟土就地攪拌混合，充分地利用了原土和地下水，且不需另加水分；（4）水泥攪拌樁形成的水泥土加固體，可作為豎向承載的復合地基、圍護擋墻、被動區加固、防滲帷幕、洞門加固等。（5）與鋼筋混凝土樁相比，能節省大量鋼材從而降低工程造價。

5水泥攪拌樁的設計

水泥攪拌樁設計主要是確定樁長、置換率及水泥摻量。水泥一般采用強度等級為32.5級及以上的水泥，對于單、雙軸水泥攪拌樁的水泥摻量的取值范圍一般為13%~15%，而對于三軸水泥攪拌樁的水泥摻量的取值范圍一般為20%~22%。對于濕法中的單、雙軸水泥攪拌樁加固深度一般不大于20m，三軸水泥攪拌樁加固深度一般不大于35m，而干法的加固深度一般不大于15m，其樁徑不小于500mm。通過上部結構對承載能力及變形要求來確定豎向水泥攪拌樁的長度及置換率，并且最好穿透軟弱土層至承載力相對高的土層。豎向水泥攪拌樁的單樁極限承載力或復合地基承載力標準值應該通過現場載荷試驗來確定，對于初設時可通過單樁極限承載力或復合地基承載力計算公式來估算，并且應該滿足由樁身材料強度確定的承載力不小于由樁周土所提供的承載力[1]。

6工程應用實例

6.1實例一

閔行區沙溪圩區茜浦涇泵閘位于茜浦涇支河入六磊塘河口處，泵閘底板底高程為-1.50m，位于灰色砂質粉土上，按該層作為持力層，經計算，所有工況下泵閘抗滑、抗浮、地基不均勻系數以及地基承載力均滿足規范要求。但是泵閘持力層下存在軟弱下臥層灰色淤泥質黏土，同時基礎下持力層厚度與基礎寬度之比小于0.5且大于0.25，故需考慮軟弱下臥層的影響。根據地質報告提供的淤泥質黏土層土的允許承載力[R]＝50kPa，經復核，地基允許承載力[R']＝66.6kPa，小于地基壓應力，不滿足地基承載力要求。故需要對泵閘基礎進行加固處理，經計算，泵閘底板基礎采用樁徑為700mm，樁間距1.50m，樁長為6.0m的水泥攪拌樁后，地基承載力大于地基壓應力，滿足規范要求，地基沉降量為45mm，小于允許值150mm，也滿足規范要求。同時泵閘基礎位于灰色砂質粉土，在水力作用下，砂質粉土極易產生流沙、管涌等不利地質條件，故在底板上下游段采用密排樁徑700mm，樁長為6.0m的水泥攪拌樁。

6.2實例二

靜安區徐家宅河泵閘位于徐家宅河入東茭涇河口處，泵閘北側為國藥集團醫藥物流有限公司，南側為DS4S店，兩側建筑物離泵閘距離均約為9m。泵閘地面高程約4.2m，其主體結構基礎底高程-0.80m，由此可知，基坑深度約5.0m，由于兩側建筑物對基礎的沉降及位移要求較高，所以本工程對基坑采取圍護措施。根據DG/TJ08-61—2010《基坑工程設計規范》的規定，基坑工程安全等級為三級，環境保護等級為三級。設計采用SMW工法支護結構型式，設計原地面按1∶2.0坡開挖至4.0m，設1排水溝，采用準850mm，間距650mm，樁長L=12m的三軸水泥攪拌樁支護，插二跳一設置H700mm×300mm型鋼，樁頂設C30鋼筋混凝土冠梁（1200mm×800mm），采用直徑609mm鋼管撐。

7水泥攪拌樁施工

7.1施工注意事項

施工注意事項包括以下幾方面：（1）施工準備。施工現場要先前做場地要整平，清除地上和地下的所有障礙物，在有明浜或者有坑洼的地方應先清淤再回填黏性土并夯實。所有機械都要合理布置，保證機械的性能。（2）成樁試驗。施工前應該根據設計要求做成樁試驗，數量不得小于2根，以確定各項施工參數。（3）施工注重點。主要是工藝流程控制，在水泥攪拌樁開鉆之前確保所有管道都干凈，不能有堵塞，所有施工都要符合規范要求，每根樁柱水泥用量，攪拌時間等都要嚴格控制。

7.2施工質量控制及質量檢驗

7.2.1質量控制。質量控制從以下幾個方面進行：（1）漿液拌制必須按預定配合比進行，拌制好的漿液應無離析現象，且放置時間不宜超過2h；（2）泵送前，應保持管路處于潮濕狀態以便漿液順利輸入，現場施工時應對漿液拌制、泵送全程進行記錄；（3）施工中供漿必須連續，如果因不可抗因素停漿，為避免斷樁，應將噴漿攪拌機放置在停漿面以下1.0m處，等供漿回復正常后再噴漿提升；（4）噴漿施工過程中，攪拌機施工至地面以下2m左右時提升速度應減慢；停漿面應高于樁頂設計標高500mm；（5）施工時如果噴漿量不足使得該樁失去設計功效時，須在旁邊補一根新樁，補樁施工與其他樁的施工質量相同；（6）施工結束并經檢驗合格后，方可進行下一道工序。7.2.2質量檢驗。質量檢驗包括以下幾個方面：（1）質檢項目。其中主控項目包括水泥及外摻劑等原料的質量、水泥摻量和漿液配比、提升噴漿速度、樁體強度、地基承載力；一般項目包括樁頂和樁底標高、樁位偏差、樁徑、垂直度及搭接長度。（2）無側限抗壓強度試驗。可在樁頭截取試塊或鉆取樁芯做無側限抗壓強度試驗，宜在樁頂以下1m處鉆取，每單元檢測數量不小于3根樁。水泥土試塊的齡期：基礎樁90d，支護樁28d；無側限抗壓強度不應低于設計值。（3）承載力檢驗。承載力檢驗可用單樁或復合地基載荷試驗方法檢驗。荷載試驗應在成樁28d后進行，檢驗點的數量不小于總樁數的1%，且每單元不得少于3點，承載力不應低于設計值。

8結語

可靠、耐久性好等優點，是一種經濟、有效的軟土地基處理方法，值得廣泛推廣應用。

參考文獻

[1]唐旭東,方萍.小議水利工程中軟基處理的水泥攪拌樁施工技術[J].中國新技術新產品,2011(2):63.

作者:葉睿 單位:上海宏波工程咨詢管理有限公司