水利工程軟基中水泥攪拌樁的設計及施工探討

黃一帆 劉艷

摘要：水利工程大多建設在軟土地基上，如果不妥善處理會對工程建設質量和使用安全帶來巨大隱患。水泥攪拌樁是以水泥作為固化劑，通過水泥攪拌機械設備，將土與水泥強制攪拌形成增強體的復合地基，其適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭及粉土等軟土地基。通常地基處理方法不僅取決于加固效果和地質參數，還與工程造價、處理工藝、現場要求等息息相關?；诖?，本篇文章對水利工程軟基中水泥攪拌樁的設計及施工進行研究，以供參考。

關鍵詞：水利工程;軟基;水泥攪拌樁;設計及施工

引言

對于水泥攪拌樁而言，其在水利工程建設中經常使用，一般應用在加固飽和軟土地基之中，將水泥作為硬化劑，依托專業攪拌設備，利用基礎深層攪拌力，促使軟土與水泥實現混合效果?；旌现膬瀯菔菑姸容^高，有效優化變形性能，增強水穩定性，達到改善地基承載力與減少基礎沉降的功效。在水利項目規模與數量不斷增大的環境下，水泥攪拌樁建設也更為常見，發揮其成本低、施工方便等優勢，達到對軟土地基問題的有效解決。

1水利工程質量管理的重要性

在水利工程建設的過程中，施工的質量直接影響著施工的效果，也會影響水利工程的使用壽命和使用交易。在施工前期階段，高質量的施工能夠減少后期的改進與維修，避免造成不必要的經濟損失。一旦水利工程出現問題，就會影響區域經濟發展，也會給當地人民群眾的生命財產安全帶來威脅。為此，應該加強對水利工程質量管理的控制，減少施工過程中存在的安全隱患，完善制度保障，利用制度約束工作人員的行為，提高管理的效果，并加強對工作人員的能力素質的培養，不斷提高綜合素質和能力。水利工程的施工建設直接影響著國家經濟的發展，同時也會影響人們正常的生產生活，為此，應該加大對水利工程施工管理的研究，減少在使用過程中可能存在的安全隱患，將經濟損失降到最低。

2水泥攪拌樁加固軟基的基本原理

水泥攪拌樁借助深層攪拌機，促使硬化劑、軟土地基與外加劑混合，達到硬化土壤、改善物理性質的作用?；诖?，反應速度加快，構建更具穩定強度的水泥，土壤與堅硬土硬化效果實現，構建全新的軟土地基，水利工程基礎強度提升。這種方法成本不高、操作簡單，對環境污染較小，優勢突出。

3水利工程軟基中水泥攪拌樁的設計及施工

3.1布設方案

工程區域的地基基礎基本上是淤泥基礎，全線分布且厚度較大，根據工程的實際情況，結合堤防加固斷面形式，工程擬采用水泥土攪拌樁法。水泥土攪拌樁是利用水泥作為固化劑和軟土之間發生反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的復合地基。具有安全、可靠性較好、價格便宜等優點，但施工工藝復雜，施工周期長?？紤]到節省投資，對于本工程的堤身均采用水泥攪拌樁處理地基。

3.2施工材料、設備

（1）材料。該工程所用水泥為普通硅酸鹽水泥，施工用水從附近河道抽引河水至集水箱，處理后供施工使用。（2）主要設備。根據樁長和樁徑，選用PH-5型深層攪拌機，采用液壓步履運行方式。包括：1臺55kW主電機、1臺7.5kW進提鉆電機，1臺7.5kW油泵電機，攪拌軸和輸漿管、攪拌頭、3.5kW的空壓機、水泥罐（直徑×高為0.9m×1m）及其配套設備。該工程PH-5型深層攪拌機配套機械主要有：1套PM2-15型灰漿計量配料裝置、2臺容積為500L的灰漿拌制機、1個容積為500L的集料斗、1臺單杠150L注漿泵、1套電磁流量計。

3.3施工要求

施工采用濕法施工方式施工，“兩噴四攪”工藝成樁。水泥攪拌樁施工現場施工前應予以平整，清除地上和地下的障礙物。應根據設計的樁位、樁型、樁徑、樁長，復勘場地地質條件，選擇施工機具設備。攪拌樁施工前平整至設計高程，形成打樁平臺，上部空樁只攪不噴;樁基施工時跳樁施工，并隨時注意監測基坑底部與邊坡的變形，如發現變形應立即停止施工，采取臨時措施進行支護。停漿（灰）面高于樁頂設計標高500mm，在開挖基坑時，應將樁頂以上土層及樁頂施工質量較差的樁段，采用人工挖除。

3.4施工前準備

在施工之前，準備工作要做到位。首先，要對建筑工地進行平整，清除障礙物，及時用粘土進行回填，避免使用混合土。選擇強度與等級質量達到要求的水泥，而后將其送到實驗室進行檢查。對施工涉及的設備等進行安排，配備監控設備，以有效地控制水泥漿的量。工程機械要保持狀態良好，確保穩定運行。在使用之前，需要經過嚴格檢查與審批。

3.5施工工藝流程

水泥攪拌樁工藝流程：定位→預拌下沉→制備水泥漿→噴漿攪拌提升→重復上下攪拌→清洗→移位。（1）定位。樁基施工前采用反鏟將表層雜土清除干凈，平整場地后，深層攪拌機到達指定樁位，對中已標注樁位，樁位偏差不大于30mm。確保機身水平，導向架垂直。（2）預拌下沉。深層攪拌機正式使用之前需要進行冷卻水循環，循環正常之后可以攪拌切土下沉。漿液主要利用輸漿管從集料斗向下傳輸。下沉的速度不能過快也不能過慢，一般控制在0.38～0.75m/min范圍內。（3）制備水泥漿。待深層攪拌機下沉到設定深度后，開始制備水泥漿。水泥漿的制備需按照試樁確定的配比進行。（4）噴漿攪拌提升。攪拌機的主要工作過程為邊噴漿邊攪拌，攪拌機從預定的設計深度開始向上提升，提升過程當中漿液從中心管不斷涌入地基。其提升速度一般控制在0.3～0.5m/min范圍內的均勻速度提升。（5）重復上下攪拌。為了有效提高水泥漿液攪拌的均勻度，采用上下反復攪拌的方式。攪拌機從設計深度底部提升至頂部之后，集料斗中的水泥剛好處于滿載狀態。此時，可以使攪拌機繼續向下旋轉至設計深度底部后再向上提升。通過上下反復攪拌，形成柱狀加固體。（6）清洗。集料斗使用完成之后應當進行及時清洗，防止水泥漿液固化對集料斗造成破壞。向集料斗中注入清水并開啟灰漿泵，直至基本干凈。（7）移位。重復上述步驟，進行下一根的施工。

3.6質量檢查措施

在水泥攪拌樁完成七天之后，發揮輕便觸探法的作用，對樁體質量進行檢測。一般情況下，使用輕便觸探器的勺鉆在樁體中鉆孔取樣，觀察顏色變化情況，考察攪拌混勻程度，分析水泥強度等參數，保證水泥攪拌樁的整體強度能夠滿足水利工程設計標準要求。具體講，這種探法的深度一般要高于4米。在成樁之后，需要保證橫向承載水泥土28天后、豎向承載水泥土90天后，采取鉆芯取樣的方式檢查樁體完整性、攪拌均度、樁基整體強度、樁體垂直度等方面參數。

結束語

總而言之，水泥土攪拌樁處理地基具有不均勻沉降小，承載力高且施工過程對周邊環境影響小等特點而得到了推廣應用。堤防達標加固工程中采用水泥攪拌樁處理軟土地基符合工程要求，樁體設計實施方案及計算復核方法對水利工程軟土地基處理具有借鑒意義，在選用處理方法時應堅持因地制宜，綜合考慮地質條件、工程建設標準和經濟效益，持續探索新工藝和新方法以實現地基處理效果最優化。

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