關于水泥土攪拌樁在水利工程中的應用

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摘要：水泥土攪拌樁是一種常用軟土地基處理方法，用于改良地基土承載力和滲透性等，廣泛應用于水利工程中。文章針對深層水泥攪拌樁的施工的技術方法進行探討，并結合實例對水泥攪拌樁在水利工程中應用進行分析。

關鍵詞：水泥攪拌樁；地基處理；施工；應用

引言

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種方法。它是利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液狀）強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度，增加飽和松散土等軟土地基加固處理。深層攪拌樁技術傳入我國后，迅速在水利、公路、建筑、市政等行業得到推廣應用，目前已成為處理軟土一類地基的重要方法。

1.深層攪拌樁技術特點、施工方法與技術要求

1.1 深層攪拌樁技術特點

深層攪拌樁技術特點除了費用低、工效高以外，可以用功能強、適用范圍廣、形式多樣來描述。攪拌樁既可用于防滲，還可用于加固地基，土樁套接可形成連續的防滲帷幕，與地基土形成復合地基，可提高地基承載力。按照防滲加固結構的需要，可靈活地采用樁、墻、格柵、塊狀等多種形式。適用于黏土、砂土、粉土、淤泥、含少量小直徑礫石等多種地層。施工形式多樣，可干法（噴射水泥粉成樁），也能濕法（噴射水泥漿液成樁），但由于濕法更易于控制、質量穩定，所以在水利工程中應用更廣泛；攪拌頭有單頭、雙頭、多頭之分，多頭小直徑深層攪拌樁是在傳統單頭、雙頭攪拌樁基礎上發展起來的較新技術，可以做不足30cm厚的薄防滲墻；攪拌葉型分翼片型和螺旋葉片型；噴漿方式分葉片噴漿和中心管噴漿，等等。

1.2 施工方法與工藝

深層攪拌樁施工前應根據設計要求進行室內配比試驗和現場工藝性試樁。從現場挖取原位土樣，測定其性能參數，再與施工備選水泥配制試塊，選出適宜的水泥土理論配比，以此為基礎進行現場試樁。工藝性試樁除了驗證室內配比是否符合現場地質要求以外，還可進一步核實地層狀況，并確定施工參數。攪拌樁施工分為施工準備、漿液制備、噴漿攪拌、清洗移位幾個工序。施工準備包括清基、場地平整、測量放樣和設備定位等內容。清基是指清除施工地面與地下的障礙物。再依據設計圖紙在現場放樣，一般要求孔位偏差≯2cm。漿液制備應采用新鮮未受潮的普硅水泥配制，水泥強度等級一般不低于32.5，并嚴格按照工藝要求控制水灰比和攪拌時間，漿液制備好應在規定時間內用完，否則應棄置或降級處理。噴漿攪拌是施工的主要環節，按照目前的設備和工藝要求分為兩噴四攪、四噴四攪、三噴四攪、兩噴兩攪、一噴兩攪等多種形式，應根據試樁結果并從保持施工連續性、成樁質量、合理水泥用量出發，選擇最適宜的形式。噴漿攪拌包括預攪（噴漿）下沉、噴漿攪拌提升、重復攪拌下沉、重復攪拌上升等步驟。完成一個樁位的噴漿攪拌后，需要用清水清洗全部管路，以避免堵塞管路，然后移機到下一樁位。

1.3 技術要求與質量控制

深層攪拌樁主要工藝參數包括水泥摻入量、水灰比、攪拌時間、攪拌次數、注漿壓力、注漿量、提升與下降速度等。施工過程中，必須嚴格控制這些參數，沒有特殊情況不得任意調整和更改它們。計量器具和壓力表等要校驗合格才能用于施工，設備管道也應定期維修和保養。此外，還應根據地層特征和施工條件采用合理的施工措施，例如處理含水量很高的淤泥層時，攪拌樁早期強度低是一個嚴重問題，可以在水泥中摻入一定比例的外加劑加以改善，其中石膏粉（摻入水泥比例4%～5%）能提高早期強度，木鈣粉可減水并提高漿液流動性，粉煤灰也能改善漿液性能。由于水泥漿液與地基土攪拌混合過程中，樁身水泥含量實際上變化的，為了保證樁身水泥含量一致，應使攪拌成樁速度與供漿速度匹配，也就是應采用變量法供漿。

2.深層攪拌樁防滲技術應用

2.1 工程概況

某水庫總庫容約1.6×107m3，壩體為均質土壩，壩長約6.4km，最大壩高僅6m。建壩時壩體填筑不實，碾壓不均勻，并且壩基為中粗砂、粉細砂、角礫層，壩腳及壩坡均有較嚴重的滲漏。為了減少大壩滲漏，并防止滲透破壞，決定在大壩迎水坡腳進行防滲處理，經過對大壩地質條件和水頭差的分析，最終確定采用多頭小直徑攪拌樁防滲墻方案。

2.2 施工方法

首先在現場進行了3個施工單元的試樁，樁深達到14.9m，工程量近40m2。通過試樁，確定鉆頭直徑380mm，可以滿足設計最小墻厚200mm的要求。其他參數為：每個施工單元長度定為880mm，樁間搭接60mm，相鄰單元之間搭接140mm。漿液采用水泥P.C 32.5配制，水灰比為1：6，密度1.34g/cm3。攪拌樁水泥摻入量為15%。施工采用型號為BJC-18Y的多頭小直徑攪拌樁機，并配置SYJC型自動記錄儀。施工工藝為：測量放樣→樁機定位、調平→漿液配制→下沉攪拌噴漿至設計深度→噴漿復攪提升至設計墻頂標高停漿→樁機移至下一樁位。測量放樣時每20～50m設立檢查點進行校核。樁機定位以鉆桿中心進行控制。制漿時先放入定量的水，再加入所需的水泥量。每桶正反向攪拌時間均≮2min，并且漿液隨用隨配。注漿采用一次連續注漿，并由自動監測記錄儀記錄注漿量。中途出現堵管、斷漿現象時，立即停泵處理；若因故停泵超過0.5h，立即清洗泵體和管路。控制定位偏差≯5cm，控制垂直度≯0.3%。開始鉆進速度0.6m/min，中下段1.0m/min。提升速度控制在1.0m/min～1.5m/min。鉆桿到設計深度后，稍停留再慢速提升，以保證樁底質量。成樁15d進行開挖檢驗、取芯試驗，芯樣室內養護28d后做強度和滲透試驗，另外還包括注水試驗和地質雷達監測。檢驗結果顯示成墻良好，達到了設計要求。

3.施工常見質量問題及處理辦法

（1）噴漿阻塞：原因可能是水泥受潮結塊或制漿池濾網破損或者是清漿不徹底。處理措施應改善現場水泥存儲環境，及時清渣并時常檢查濾網的破損狀況。

（2）噴漿不足：原因可能是輸漿管彎折、外壓、泄漏或輸漿管道過長，沿程壓力損失大。處理措施應及時檢查、維護管道并選擇適當的位置開挖制漿池。當場地條件不具備時，可適當調增泵送壓力。

（3）進尺受阻：原因可能是地下存有尚未清除的孤石、樹根或其它。處理措施應停機排除障礙或移位。

（4）速度失穩：原因可能是設備自身控制系統問題或機組人員操作不規范、不熟練。處理措施做到不合要求的設備不得進場，制定完善明確的責任制并搞好崗前培訓。

4.結束語

深層攪拌樁技術成墻造價不足高噴灌漿的一半，具有很高的性價比。然而，一些地區由于人為因素影響，成樁質量無法保證，甚至有些地區明令限制此技術的應用，因此在施工中運用好技術，嚴格控制影響質量的因素，這樣才能保障工程質量穩定可靠。

參考文獻：

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