水泥攪拌樁加固堤防工程的設計及優化研究

滕娟　劉穎　吳澤昊

摘? 要：伴隨我國堤防工程施工技術不斷發展，“水泥攪拌樁技術”作為現階段我國提防工程施工較為常見方法，其重要性不言而喻。通過近年來大多研究發現，“水泥攪拌樁技術”的科學性與創新性對堤防工程項目質量、效率影響頗大。本次研究將對水泥攪拌樁加固堤防工程的設計及優化進行分析，為下一步工作開展提供依據參考。

關鍵詞：水泥攪拌樁;堤防工程;質量控制;水泥

中圖分類號：TV871? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）07-0096-02

Abstract： With the continuous development of dike construction technology in our country， "cement mixing pile technology" is adopted as a common method of prevention engineering construction in our country at the present stage， and its importance is self-evident. Through most studies in recent years， it is found that the scientific and innovative nature of "cement mixing pile technology" has a great impact on the quality and efficiency of dike projects. This study will analyze the design and optimization of cement mixing pile strengthening dike project， and provide reference for further work.

Keywords： cement mixing pile; dike engineering; quality control; cement

1 水泥土攪拌樁方案具體設計

1.1 項目概述

該案例河道工程占地面積約0.9km2，在城市規劃中將該區域擬建為都市海景休閑度假區。主要建設項目包括：星級酒店、休閑娛樂設、高檔住宅小區等。通過資料調查后發現其區域原部分堤防工程防洪標準為4級，且堤防填筑土料質量相對較差，容易產生塌方、滑坡、裂縫等情況。在歷年洪水災害侵襲中經常出現“漫頂”現象。并根據巖土工程勘察報告得出，其區域堤防基礎土層由淤泥、中細砂、填土、淤泥質粉砂等物質構成。而淤泥材料的承載力特征值為70kPa、壓縮模量為3.75MPa、層厚2.36m，中細砂的承載力特征值為140kPa、壓縮模量為6MPa、層厚13.05m，淤泥質粉砂的承載力特征值為75kPa、壓縮模量為2.57MPa、層厚8.59m。

1.2 方案具體設計

在水泥土攪拌樁方案設計中需要對該案例河道施工現場、施工目的進行考察分析，根據實際情況對加固技術進行針對調整。水泥土攪拌樁技術不是單一片面的簡單流程，而是更為科學、合理的系統布局。需要從多方面、多角度對其進行全面設計。水泥攪拌樁技術在案例河道工程施工中，適用于淤泥土質、處理淤泥、粉土土質等松軟地基。可以與周邊土體形成一定的承受豎向荷載力，即復合型地基。在具體技術應用中需要的參數進行合理設計，以深層攪拌樁為案例，其參數包括：樁體長度、置換率、水泥摻入量等，其具體設計方案如下：

（1）攪拌樁設計

攪拌樁設計是該案例河道堤防加固工程施工的重要前提，合理的攪拌樁設計可以起到極為重要的保障效果。攪拌樁設計前需要對工程河堤進行觀察分析。主要是由于海水起伏高度與海水沖擊角度會對河堤造成的影響。海水可能含有大量的硫酸根離子，在與水泥進行接觸過程中容易對水泥造成侵蝕。導致水泥攪拌樁體出現裂縫、破損等情況發生。使其承受力與硬度遭受嚴重破壞。因此，針對該問題現狀，在設計過程中一定要對水泥中的組織物質進行考量。建立選擇礦渣及普通硅酸鹽水泥。其號標它通常大于42.5，并對水泥中出現的膨脹結晶體數量進行科學控制，即在標準范圍之內。其目的是加強水泥土的抗腐蝕、抗侵蝕性。

（2）樁長具體設計

通過對水泥土攪拌樁技術分析后發現，該樁裝底在對軟弱土層進行穿透過程中極易形成較強的持力層。即出現樁端阻力，使樁體沉降量明顯縮小。通過現場觀察后發現，該堤防工程主要為淤泥層之下，即（埋深12cm），其土質結構特點為層位穩定、厚度頗大、性質較好、黏土結構等。出于防止樁體出現懸浮情況。應選擇下臥黏土層為其底持力層。所以，設計其樁體深入土層為1.0m，樁底大致高程為-12.0m。樁頂高程應該為原堤頂標準高度，應設計樁長為15.0m[1]。

1.3 堤防加固設計方案優化措施

在實際堤防加固攪拌樁施工過程中極易對地下淤泥產生攪動效果，這樣就影響了因施工造成的問題出現。使淤泥強度參數大幅度降低。影響性主要體現在堤防施工過程中出現局部失穩狀況。因此，基于該問題現狀建議對堤外側進行兩級反壓平臺建造。并在海堤完全穩定的情況下進行攪拌樁。同時，通過相關測試與試驗方法，將原工藝中的四攪兩噴模式轉變為四攪四噴模式，使樁體在水泥中的均勻性大幅度提升。在對樁體無側限抗壓強度進行檢測中發展，其強度為0.5MPa之上，其復合地基豎向承載力為189kPa之上。

針對上述問題，對該水泥攪拌樁進行科學優化與重新布置，提升了經濟比。經過優化后，該水泥攪拌樁由原來的6排變成了5排。其橫向間距為1.26m，該縱向間距為1.6m，并需要將樁體無側限抗壓強度設置為小于0.5MPa，該樁長打入淤泥穿過粉質黏土為0.5m，施工方案優化前后樁位布置見圖1。

2 提升水泥攪拌樁加固堤防工程質量相關對策

2.1 進行精細化管理

在案例河道工程水泥攪拌樁加固堤防施工過程中建議采用“精細化”管理模式，精細化管理是提升樁體施工質量的重要基礎。另外，形成樁體質量成因主要在于對“施工細節”的程度重視，在攪拌、設計、下樁過程中往往會因細節問題的忽視，導致質量事故的出現。所以，基于該問題現狀，建立施工質量精細化管理模式，起到了細節控制、環節鞏固、質量提升的實際作用，具體如下：第一、加強對水泥攪拌樁加固堤防工程施工的精細化管理，主要包括：攪拌作業質量檢測、澆筑作業質量檢測、混凝土比例質量檢測、泥漿材料質量檢測等，如發現問題堅決給予嚴肅處理。第二、細化施工流程，構建標準施工評比機制，對水泥攪拌樁加固堤防施工細節進行標準制定，每一項步驟、施工環節、材料應用、機械作業等必須以“標準機制”進行規范，并對其進行評比，如無質量問題給予表揚及經濟獎勵，如發現質量問題，必須進行嚴肅處理。

2.2 進行科學攪拌

混凝土攪拌應嚴格按配合比備料，計量準確，其允許誤差控制在：水泥、水、外加劑及其他混合材料±1%，具體標準要求如下：第一、原材料控制。混凝土作為重要原材料，在投入現場之前必須對其出廠合格證進行檢查，一定要避免其出廠日期超過2個月以上的水泥及相關變質結塊等水泥進行采用。水泥、砂子等原材料按照相關規定進行見證取樣，并送具有資質的試驗檢測機構進行試驗。第二、配合比設計與控制。根據計算的配合比制作混凝土試塊，第一時間將其送檢到相關實驗機構進行檢測，并提供基準配合比。第三、噴漿料的計量攪拌控制。攪拌上料次序：先上符合標準的砂，后上水泥。交班時間不得少于3分鐘[2]。

2.3 提升施工技術人員專業素質

第一、應該對施工技術人員進行集中培訓，不斷深化職業道德及核心素養，并明確責任機制，即定崗定位，如出現問題可以第一時間進行追查。同時，通過思想教育可以幫助施工人員樹立責任心，在培訓過程中可以穿插質量控制及施工保障等相關內容。其次，開展全面的專業理論知識學習，以“保質量、提效率”為主，并對施工理論知識及施工技巧進行傳授，讓施工技術人員可以在較短時間內了解及掌握施工技巧。同時，應該加強施工人員的實際工作經驗，讓其多工作、多實踐，通過水泥攪拌樁加固堤防施工經驗積累，為日后施工質量提升打下重要基礎。第二、應該從工程整體質量出發，建立校企合作模式，大力吸引水泥攪拌樁加固堤防施工技術人才，只有技術人才的高端化才能滿足當下堤防工程需求[3]。

3 結束語

綜上所述，通過對水泥攪拌樁加固堤防工程的設計及優化進行分析研究，主要包括： 水泥攪拌樁加固樁堤防工程的重要性、水泥土攪拌樁方案具體設計，其包括水泥土攪拌樁方案具體設計、攪拌樁設計、樁長具體設計、堤防加固設計方案優化措施、提升水泥攪拌樁加固堤防工程質量相關對策，其包括精細化質量控制、科學攪拌、提升施工人員綜合素質等，從多方面、多角度對水泥攪拌樁加固堤防工程的設計及優化進行闡明，為下一步工作開展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]郭濤.水泥攪拌樁加固堤防工程的設計及優化[J].赤峰學院學報（自然科學版），2012（10）：49-51.

[2]吳芳.淺議水泥攪拌樁與壓密注漿技術在京杭大運河（蘇州段）堤防加固工程中的應用[J].中國水運，2019，609（02）：64-65.

[3]賓斌，蔣厚良，王雪龍，等.導水布袋復合壓密注漿樁技術在軟土質堤防加固處理中的應用研究[J].水利與建筑工程學報，2015（4）：183-187.