水泥攪拌樁在水利施工中的應用研究

彭佩芳

摘 要：水泥攪拌樁在水利工程建設中廣泛地應用，可以作為水閘基礎防滲墻，也可以作為淺層基礎開挖擋土墻，還可以增強軟基承載力。在軟粘土地基施工中，水泥攪拌樁施工水利水電是常見的處理方法之一，水泥攪拌樁技術逐漸成為了這些水利施工中首選的基坑開挖方法。利用深層攪拌機械，在地基處將水、固化劑和沙或軟土拌合在一起，形成水泥土加固體，從而產生具有較高承載力的復合地基。

關鍵詞：水泥攪拌樁；水利施工；應用

隨著我國近年來水利施工條件和施工技術的快速發展，水泥攪拌樁在水利施工中的應用范圍得到了廣泛的拓展。水泥攪拌樁不僅僅能夠應用于復合地基的施工中，更是一種經濟性較高的基坑圍護結構，并得到了廣泛的應用，通常比灌注樁的施工方法要節省30%～50%。所以，近幾年以來，水泥攪拌樁技術在水利工程中得到了廣泛的推廣與應用。水泥攪拌樁的復合地基在水利工程中的運用主要體現在提高地基土的承載能力和抗壓強度。

1 水泥攪拌樁加固原理

1.1 概述

水泥攪拌樁是一種應用較廣泛的地基加固方法，是一種用于加固飽和軟土地基的常用軟基處理技術，它將水泥作為固化劑與軟土在地基深處強制攪拌，由固化劑和軟土產生一系列物理化學反應，使軟土硬結成一定強度的水泥加固體，從而提高地基土承載力和增大變形模量。根據施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用水泥漿和地基土攪拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土攪拌。

1.2 加固機理

地基軟土經水泥攪拌法施工后所形成的承載實體為“水泥加固土”，設計時，根據上部荷載要求，摻入7%-20%的固化劑（水泥）及少量化學添加劑與軟土強制攪拌形成水泥土復合地基，水泥土強度的產生來自于固化劑和軟土間的復雜物理化學反應。

2 水泥攪拌樁施工過程

2.1 施工前準備

2.1.1 施工技術材料。主要包括施工場地水泥攪拌樁樁位設計圖、土工實驗報告、室內配比試驗結果、控制點坐標和位置的測量結果、高程數據表、建筑物平面布局圖以及工程地質報告等相關材料。

2.1.2 成樁試驗。試樁通常在5根以上。經過試樁，能夠對單位時間噴入量、噴氣壓力、攪拌速度、提升速度和鉆進速度等相關的技術參數進行準確確定。

2.1.3 依據施工設計圖。設計樁位平面布局圖，在施工場地確定每根水泥攪拌樁的具體位置，并進行標記。

2.1.4 平整場地。將施工場地內阻礙成樁的腐泥、雜草、有機質、樹根等軟質雜物，以及石塊、混凝土塊等硬質雜物清除，回填平整凹凸不平的施工地面。如果場地平整度不符合行走機械的要求，則可適當鋪設碎石層和砂土層。

2.2 施工方法

現階段，在水利施工中應用水泥攪拌樁技術通常使用四攪兩噴法施工、跳打法工序，具體施工方法為：第一，定位放線。依據測定的控制點，逐孔向施工方位測定水泥攪拌樁樁位，為了避免施工過程對樁位造成損壞，每次進行20個孔位的測放，以1d的施工量為標準，使用竹簽釘入土中進行樁位的定位，樁孔間距的要符合施工設計標準。第二，鉆機定位。水泥攪拌機達到設定樁位后，將測放點與中心管垂直對準，垂直偏斜度在1%以下，穩定安放鉆機后，保持設備水平，鉆機主軸的垂直誤差在1%以內。第三，預攪下沉。水泥攪拌機中的冷卻水正常循環后，將電機啟動，攪拌頭正常運轉后，將起吊鋼絲繩放松，保證攪拌機沿導向下沉的同時進行攪拌，使用電氣控制設備的電流監測儀對下沉速度進行監測。第四，灰漿配制輸送。水泥攪拌機下沉預攪過程中，依據預定的水灰比進行水泥漿攪拌；灰漿攪拌過程中，首先加水再加添加劑和水泥，灰漿攪拌時間每次在2分鐘以上，充分攪拌均勻水泥漿后，過濾水泥漿，將水泥硬塊完全剔除，后在集料斗中倒入灰漿進行壓漿。第五，提升噴漿攪拌。下沉攪拌機至預定深度后，將灰漿泵打開，在地基中壓入水泥，并連續30s在柱底進行攪拌，從而確保柱底部的質量，然后依據試驗所設定的速度，在攪拌機提升的同時進行噴漿，保證充分拌合土體和漿液，超過樁頂高度約0.5cm后，噴漿停止，確保樁頭密實均勻，同時，全部排空集料斗中的灰漿。第六，重復下沉攪拌和提升。為保證漿液與軟土的充分均勻攪拌，再將水泥漿倒入集料斗內，并下沉攪拌機，達到預定深度后，攪拌機在攪拌的同時噴出漿液，并將其提升至地面。操作過程中要連續供應水泥，若因故中斷，需下沉攪拌頭至停漿面下0.5cm，供漿恢復后繼續提升攪拌頭，以避免發生斷樁。第七，清洗。將適量的清水注入集料斗中，將灰漿泵開啟，徹底清除管道中殘留的水泥漿，同時洗凈攪拌頭上附著的軟土。

3 水利施工中的水泥攪拌樁技術應用

3.1 用于水利工程的基坑工程中

因為水泥土的擋土墻屬于不透水的支護結構，所以，水泥土擋土墻既能夠擋土又能夠擋水。而水泥攪拌樁屬于重力式結構，依靠本身的重量就可以抵抗側向力保持穩定，不需要其他結構的支撐，也不需要過多的拉錨。基坑內面積較大，便于基坑內機械挖土和地下結構的施工，水泥攪拌樁在基坑的應用，使得基坑的施工簡便快速，效率大大提高，而成本費用則大幅降低，所以，具有非常好的社會經濟效益。水泥攪拌樁還是加固基坑被動區土體經濟有效的技術措施，它能防止被動區土體破壞和管涌現象等。

3.2 在水利工程中應用于防滲帷幕

水泥土的滲透系數通常都比原狀土降低數倍以至幾十倍，抗滲性能、抗滲功效大大提高。所以，通常在水利工程中，都將水泥土樁搭接施工組成連續的水泥土帷幕墻，并且在粉土、夾砂層、砂土地基的基坑防滲及堤壩防滲等工程中得到越來越廣泛的應用。

在水利工程中，水泥攪拌樁與水泥土樁的組合使用，收到了非常好的效果。近年來，水泥攪拌樁與水泥土樁的組合應用范圍在不斷地擴展，比如這對組合可以與其他類型的樁共同組成復合地基；可以與其他材料結合組成復合支護型樁墻，如在水泥土樁中插入預制鋼筋混凝土樁或角鋼，與鉆孔灌注樁、樹根樁、土層錨桿等組成復合式支護結構，廣泛用于深度大于5m的基坑支護。

4 結語

水泥攪拌樁在軟土基礎處理應用方面，技術上完全可行、成熟，質量是可靠、有保證的；既能有效地加固軟土基礎，滿足防洪工程、河涌整治的建設標準，又在一定程度上節約建設投資。同時，由于水泥攪拌樁的施工過程中無振動、無噪音、無污染，對鄰近建筑物及周圍環境影響較小。當然，水泥土攪拌樁的設計指標還需進一步優化，施工中還缺少現代化監測設備，不利于施工過程的數據化控制。

參考文獻

[1] 徐新躍.水泥土攪拌樁的現場試驗研究與分析[J].勘察科學技術，2001（05）.

[2] 葛廣州.深層水泥攪拌樁地基加固技術[J].華章，2009（23）.