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摘要：滩涂淤泥固化桩施工工艺是一种比较新型的滩涂堤基修筑工艺，即原位打设淤泥搅拌固化桩长桩和短桩形成高强度的淤泥搅拌固化桩复合堤基，这一工艺可以较好解决吹填工程中隔堤堤基大量依赖砂石资源的问题，具有很大的应用前景和经济效益。
关键词：堤基；固化桩；高强度
引言
台州东部新区涂面整理工程位于浙江省台州市集聚区，其工程内容主要为吹填及软基处理。目前，在大多数吹填工程施工中，前期工程区内浅滩上的隔堤的筑堤工艺一般为：先在隔堤施工区域范围内的浅滩上充填膜袋形成砂被层，然后在砂被层上插打塑料排水板，再在砂被上抛石筑堤或铺设膜袋充灌砂筑堤。这种筑堤工艺存在以下两方面问题：一方面，由于施工区一般位于滩涂，一般水深为0.5～1m，在插设排水板之前，需要先完成砂被层施工为排水板施工提供工作面，造成施工周期长。另一方面，由于堤基处理是利用压载排水固结，而排水固结的时间周期长，堤基固结强度有限。因此往往需要扩大砂被层宽度以满足隔堤的抗滑稳定要求，造成施工中需要大量砂资源。
1.概况
滩涂淤泥搅拌固化桩施工工艺，采用打设淤泥搅拌固化桩长桩和短桩的形式，形成高强度的淤泥搅拌固化桩复合堤基。该施工工艺的成熟与推广可以摆脱吹填工程中隔堤修筑对砂石资源的依赖，具有较大的经济效益。
2.施工设备介绍
滩涂淤泥搅拌固化桩施工的施工设备由前台系统、后台系统和输送搅拌系统三大部分组成。其中前台系统的设备是双螺旋淤泥固化一体机，用于固化桩的打设。后台系统的设备主要有水泥筒仓、搅拌桶和固化剂注浆泵，用途是将水泥、外加剂按比例配置搅拌后输送。输送搅拌系统主要是输送固化剂的管道。施工工艺的核心设备为双螺旋淤泥固化一体机，其最大搅拌深度12m，最大偏移距离为6m。固化剂注浆泵功率为4kW，固化剂最大输送距离为300m，若超出这个距离，则需加接力泵施工。
3.施工工艺
滩涂淤泥搅拌固化桩施工采用直径1m的双桩搅拌桩，分别为直径1m、桩长8m的长桩与直径1m桩长0.6m的短桩，采用双柱梅花型布置，平行于堤轴线方向固化土桩连排布置，相邻固化土桩搭接25cm，垂直于堤轴线方向固化土桩连排布置，相邻固化土桩相互紧贴，处理范围为地基表层7m深度范围内的原状土。长桩施工是采用“四搅三喷”的方式进行，短桩施工采用“两搅两喷”的形式，以下用长桩施工为例，其具体施工流程见下图：
图1淤泥固化桩施工工艺流程图（长桩）
3.1试桩
为保证施工质量，在具体施工前需进行试桩试验，以确定固化剂种类和掺比，试桩完毕后对试桩抽样进行抗压强度检测，根据检测结果结合设计要求最终确定合适的固化剂掺量，掺比计算过程如下：
①固化桩施工中水泥浆流量为：74L/min；
②一根长桩施工周期为四搅三喷，成桩过程中，下桩2次，上提2次，喷浆3次。钻杆下桩、上提速率为1.2m/min；
③长8m的桩，喷浆时间为：（8*3）/1.2=20min；
④注浆量为：74*20=1480L，即1.48m3；
⑤水泥浆比重为1.63，水灰比为0.7，则水泥质量为：1.48*1.63/1.7=1.42；
⑥原状土的比重为1.68，一根长桩的体积为 0.5*0.5*3.14*8=6.28m3；
每根长桩的原状土质量为：6.28*1.68=10.55；
则每根长桩的掺比为 1.42/10.55*100%=13.45%
综上，故本工程固化桩的固化剂掺比约为13.45%。
3.2桩位放样
根据淤泥搅拌固化桩长桩置换率确定长桩的间距，长桩均匀布设，短桩布设于长桩之间，长桩与短桩之间搭接长度为25cm。平行于堤轴线方向固化桩连排布置，相邻固化桩搭接25cm；垂直于堤轴线方向固化土桩连排布置，无搭接。固化桩施工具体桩位按照设计桩位平面图进行放样后施工，固化桩平面布置图如下所示：
图2 固化桩平面布置图
3.3后台系统制备固化剂输送
固化剂的主要成分是水泥，再添加氢氧化钠、早强剂等利于水泥水化反应的外加剂。固化剂掺比根据现场试样和室内试验的结果而确定。本工程中固化剂的掺比控制在7%以上。固化剂在搅拌桶制备好后，通过固化剂注浆泵输送至双螺旋淤泥固化一体机。
固化剂柱塞泵最大输送距离可达到300m。若增加输送距离则需接力泵。固化剂输送管道直径为5cm，堵管后需人工使用铁锤敲打管道，打水清洗。施工时，根据前台实际注浆量，调整固化剂的输送流量，以达到准确控制固化剂掺比的目的。
3.4固化桩的打设
双螺旋固化一体机通过两个有螺旋的浮筒旋转进行行走，滚筒往内侧转后退，往外侧转前进。偏移距离通过固定在两侧有固定间隔的绳子控制。施工时，一个机位可施工三组桩，从船体左侧至右侧依次施工，桩体左右是紧贴搭接，前后搭接25cm，在施工时严格控制搅拌头的下降与提升速度，不得大于1m/min。
综上，滩涂淤泥固化桩的运行方式为：后台根据确定的固化剂掺比配置固化剂，通过管道输送固化剂至双螺旋固化一体机，进行固化桩的打设。
3.5固化桩的强度检测
淤泥搅拌固化桩在完成后，经过28d龄期的强度增长，进行取芯检测桩体的无侧限抗压强度。短桩的长度为60cm，取芯位置是距离桩顶30cm，每根桩取一个样检测。长桩的长度为8m，取芯位置是自桩顶70cm处，每米取一个样检测。检测结果如下表。
表1 部分淤泥搅拌固化短桩无侧限抗压强度统计表
表2部分淤泥搅拌固化长桩无侧限抗压强度统计表
通过对检测数据的分析总结，可以确定28d龄期淤泥搅拌固化短桩的无侧限抗压强度都在0.5Mpa以上，28d龄期长桩的无侧限抗压强度都在1.5Mpa以上，均满足设计要求的强度指标。
4.淤泥搅拌固化桩施工工艺的优点
淤泥搅拌固化桩堤基处理方法施工简便、成本低，只需利用淤泥固化桩进行基础固结处理，施工周期短，且无需利用打设排水板排水固结。修筑完成的淤泥固化桩复合堤基承载力好，沉降量小，堤身结构稳定可靠。由于后期施工沉降小，不需要预留很多沉降，使得堤身结构断面尺寸大大减小，降低了施工成本。固化桩复合堤基在稳定性和承载力较好，因此上部堤身施工时不需要分层间隔加载上部荷载，施工工期大大缩短。
结语
滩涂淤泥搅拌固化桩施工工艺在台州工地的试验段已经完成，其上部堤身结构采用固化土充袋。后期通过对试验段的监测数据的分析表明，采用淤泥搅拌固化桩复合堤基形成的隔堤整体性好，后期沉降量小。该工艺的应用推广将解决堤基修筑大量依靠砂石资源的难题，但设备和工艺上还需进一步改进。
论文作者:孔海荣,郝迪皋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/11
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