水利工程不良地基施工加固技術探討

山東天成水利建設有限公司，山東 濰坊 261325

1 水利工程中不良地基的危害

1.1 導致土坡失穩

在水利工程建設中，若發生土坡失穩，會嚴重影響水利工程的質量及安全，而不良地基的均勻性及穩定性比較差，極易引起土坡失穩現象，即在土坡平衡性比較差的情況下，會因外力沖擊土坡內部結構而發生改變，進而會使土坡某一部分順著一定方向發生下移或偏移，最終破壞土坡穩定性及整體性而引起土坡失穩。

1.2 降低地基承載力

具有良好承載力的地基是保障水利工程高效優質建設的關鍵。地基承載力是指地基所能承受上部建筑物荷載且內部結構不被破壞的能力。不良地基條件下，地基的承載力會明顯降低，這是因為不良地基土層會破壞地基內部的平衡性，削弱地基承載上部建筑物壓力的能力，進而易發生地基坍塌。若在上述情況下繼續進行水利工程施工，則會引起水利建筑的傾斜及坍塌，甚至發生更大的安全事故。

1.3 引起地基沉降

地基沉降是水利不良地基的常見危害之一。現實中引起地基沉降的因素有很多，而地基土不達標是引起地基沉降最主要的因素。地基沉降是指由于受地基土影響而內部結構穩定性不足，進而難以承載上部建筑荷載而發生的沉降。地基沉降會極大地增加水利工程施工風險，甚至會危及水利建筑安全及施工人員生命。

2 工程概況

某水利樞紐項目附屬建筑為5級，護岸擋墻選用的是扶壁式鋼筋混凝土結構，墻平均高度為11.6m。經對該項目護岸擋墻地基土進行勘測得知，自下往上的地質特征如下：①淤泥及淤質土；②粉細砂層；③黏土、沙壤土；④人工填土。

3 加固方案的選擇

水利工程中針對不良地基進行處理，常用的方法主要有灌注樁技術、強夯法、水泥攪拌樁技術、振沖碎石樁技術等。因為水泥攪拌樁技術在淤泥土、黏性土、粉土及素填土等地基條件下應用，具有施工操作簡便、效率高、周期短、噪聲低、無基土排污、環保性好及成本低等優勢，所以結合該項目地質特點，決定選用水泥攪拌樁技術對地基進行處理。

4 水泥攪拌樁技術要點

4.1 水泥攪拌樁的施工要點

（1）施工準備。為保障水泥攪拌樁技術的應用取得預期的效果，必須在正式開始水泥攪拌樁施工前做好所有的準備工作，切實為增強整個水利工程的穩定性及耐久性奠定基礎。第一，針對該項目現場施工條件做全面詳細的調查及分析，制訂合理的水泥攪拌樁施工方案及組織計劃，以便把控施工進度。第二，針對施工人員做好相應的技術及安全交底，使其掌握各施工標準及技術要求，嚴格按照持證上崗的原則選用施工人員，保證參加水泥攪拌樁施工的人員都具有豐富的經驗及較高的技術水平，確保各環節的施工質量。第三，建立完善的原材料管控體系，由專業采購人員進行原材料采購，并加強對各類原材料的質量控制，對原材料的生產日期及合格證書等資料進行嚴格全面的審核，保障采購回來的原材料都能達到施工要求，避免因材料質量不達標而影響整個工程的質量。

（2）放樣測量。放樣測量過程中，先利用全站儀精準測量出邊樁控制樁及深攪樁的軸線，待驗收都達標后，再制作控制樁，確定樁位，并利用竹筷將樁位標出來，再將樁機就位。同時，將臨時水準點布設到施工沿線外圍約50m位置，以此為標準來對樁頂標高加以控制。

（3）樁基定位。先前后左右移動樁機，使鉆頭與樁位垂直對準，再借助水平尺將樁機調平。在不平坦的地面施工時，要嚴格控制樁機的水平度，并應在樁機兩側分別掛上鉛錘球，以有效控制樁機的垂直度。

（4）制作水泥漿。利用樁機正式開孔施工前，必須先結合設計要求進行水泥漿配比及拌制，并將拌好的水泥漿倒入集料斗內，以便壓漿作業。該項目水泥用量是83kg/m，按水灰比1∶1進行拌制，每組水泥攪拌樁的水泥總用量為3991kg。

（5）拌和下沉噴漿。檢查定位好的樁基達到標準要求之后，利用鋼絲繩將攪拌機掛到起重機上，接著利用漿膠管將攪拌機及砂漿泵分別連接好。開啟攪拌機冷卻水循環系統，待運轉正常之后，開啟攪拌機，并放開起重機的鋼絲繩，使攪拌機可依靠自重順著導向架慢慢下沉至標準深度，停止下沉。下沉過程中應用電流監測表控制下沉速度，一般情況下應控制工作電流最高不能超過70A，下沉速度應控制在1～1.4m/min。若下沉速度較慢，可在輸漿系統補充清水以促進鉆進，且要提前利用鋼尺測量好鉆具的總長度，并利用紅漆標記出孔深位置，以便隨時檢查鉆進深度。

（6）攪拌噴漿及提升。當鉆到設計要求深度之后，及時檢查鉆進情況是否達標，達標后及時開啟灰泵，將攪拌機內的水泥漿液按邊攪拌邊噴漿的方式壓進樁基底部，待攪拌機被提出地表后，將傳動系統轉動速度調成二擋反轉。當灰漿量達到設計灰漿量的2/3時，邊提升攪拌機邊旋轉，并繼續噴漿。這個過程中要結合設計要求將攪拌機提升速度嚴格控制在0.31～0.49m/min，控制首次噴漿量為設計標準值的71%。

（7）復攪下沉的方法。待攪拌機提升至設計標高后，停止提升，將傳動系統調為二擋正轉，并關閉噴漿系統，自?；颐嫱戮徛龔蛿?，直至設計深度后停止。

（8）對拌機進行重復提升。完成復攪作業之后，再將傳動系統調為反轉，并打開灰漿泵，邊攪拌邊噴漿，直至攪拌機提升離開地面之后，即完成一組水泥攪拌樁施工。

（9）系統清洗。在集料斗內添加適量的清水，開啟灰漿泵，清洗干凈管路內剩余的水泥漿，同時也要將攪拌樁頂部的雜質清洗干凈。

（10）重復上述內容直到完成所有的水泥攪拌樁施工。

4.2 水泥攪拌樁施工中的問題處理

此次水泥攪拌樁施工期間，發生了較為嚴重的樁頭下沉問題，下沉深度約為1.3～2m。這主要是由于粉細砂層含水量大，再加上基坑低于地下水水位，深井降水過程中引起了粉細砂層流動，導致水泥漿及細砂隨著水流了出來，進而造成樁頭下沉問題。經過分析研究，決定利用砂料按1m厚標準進行回填，并暫停基坑降水施工，開始拌和施工，基于水泥攪拌樁原有長度又增長了1m，采取分區填筑方式開展施工后，再開展水泥攪拌樁施工，最終樁頭下沉問題得到了有效解決。

5 水泥攪拌樁成樁質量檢查

5.1 單樁復合地基及單樁負荷的檢測

（1）單樁復合地基的檢測。單樁復合地基檢測試驗以慢速維持法進行，并利用手動油泵逐級增加負荷，依據2倍設計負荷開展試驗，分為四級卸載試驗及八級加載試驗，卸載量是分級荷載值的2倍。堆載平臺采取工字鋼塔及鋼梁搭建，承壓板選用的有0.82m2、1.10m2、1.68m23個規格，反力裝置選用的是堆積沙袋方式。

（2）單樁荷載試驗的檢測。單樁荷載試驗選擇慢速維持荷載法進行，并采取手動油泵逐級增加荷載。每一級增加荷載量是56kN，首次加載量是分級荷載的2倍，第二次增加荷載至設計要求荷載值，堆載平臺采取鋼梁及工字鋼塔搭建，反力裝置采取沙袋堆積方式。

（3）試驗的結果。單樁的豎向抗壓極限承載能力及地基承載能力都達到了設計要求。

5.2 使用輕型動力觸探進行檢測

輕型動力觸探裝置的主要組成部分包括穿心錘、觸探桿及錐頭等。實際檢測開始后，首先將錐頭放至于1/4樁徑位置，接著利用穿心錘敲打觸探桿，將觸探桿打進水泥攪拌樁內，每打進100mm就記錄一次錘擊次數，等錘擊次數超過50次后停止試驗。錘擊次數小于10次的則為不合格。此次檢測的所有水泥攪拌樁的錘擊次數都達到15次以上，水泥攪拌樁的強度達到了標準要求。并且，進行了鉆芯取樣，可知此次水泥攪拌樁施工的噴漿均勻且無夾泥現象。

6 水泥攪拌樁技術的經濟性分析

該水利項目建設中，根據實際地基情況及地質特點，決定選擇水泥攪拌樁技術進行地基處理，并經實驗室內配比試驗，有效優化了水泥的滲入量及水泥攪拌樁的水灰比，得出了最合適的水泥滲入量及水灰比。同時，在確保水泥攪拌樁施工質量的基礎上，也進行了合理的技術改進，不僅加快了水泥攪拌樁的施工效率，縮短施工工期1.5個月，而且節約水泥用量約400t，最終有效增強了地基的承載力及強度，推動整個水利項目順利保質保量完工。

7 結束語

綜上所述，在水利工程建設中遇到不良地基時，一定要充分全面地調查清楚現場地質情況，并綜合分析項目施工現場實際情況及地質特點，選擇合適的加固處理技術，并嚴格控制加固施工過程中各環節的質量，保證不良地基加固施工取得理想的效果，最大程度上降低不良地基對水利工程項目的危害及不利影響，在推動水利工程項目安全、高效、優質完工的同時，也使整個工程實現最大化的效益目標。