摘要：水泥搅拌桩是一种有效的软基处理技术，近年在水闸软基处理中得到广泛的应用。本文结合某水闸工程实例，探索项目法人从设计、施工等控制管理方面对沿海地区水闸水泥搅拌桩应用进行了分析和研究，提出一些意见和措施，为类似工程建设管理提供参考。
关键词：水泥搅拌桩；水闸；建设管理
0 引言
随着我国国民经济的快速发展和水利建设的推进，近年我市也掀起了水利工程建设的高潮，积极推进城乡水利防灾减灾工程和千里海堤达标加固工程等一大批水利基础设施建设，而水闸建设更是系列工程的重要一环。因水利工程地处出海口，受沿海深厚的淤泥软土特性影响明显，如何有效处理水闸软土地基，确保水闸建设“质量、安全、进度、投资”目标的实现是当前项目法人在水闸工程建设管理中的一个重要问题。
1 工程概况
某水闸工程主要承担防洪（潮）、排涝（洪）和引潮灌溉功能，工程建于1964年，水闸共6孔，总净宽30米，2007年水闸安全鉴定为四类闸，需报废重建。经研究，水闸采取向外海移址重建方案，重建水闸为总净宽30m的中型水闸，闸室长18.0m，闸底板高程为-3.3m，并在水闸左侧布设12m通航孔。水闸采用直升式平板闸门启闭，通航孔设置门库采用直升平移式平板闸门启闭，岸墙、上下游连接段翼墙采用空箱式挡墙或扶臂式挡墙结构。
2 水泥搅拌桩设计应用
本地区属于海积平原，根据勘察资料，闸址大部分地段土层上部以厚层淤泥质粉质粘土为主，局部为淤泥质粉细砂，分布较稳定，但含水量高，压缩性大，软土厚度达45-50米，地基承载力低，承载力特征值为60kPa，不宜选做拟建水闸天然地基持力层。闸基土（岩）按其时代、成因及岩性不同，自上而下具体分为素填土层（Qml，层号①），海相沉积层（Qm，层号②）包括②-1淤泥质粉细砂、②-2淤泥质粉质粘土或淤泥层、②-3角砾或卵石层、②-4 淤泥质粉质粘土层、②-5淤泥质中砂（或细砂）层、②-6 粉质粘土层，泥盆系中统变质砂岩。
水闸地基设计结合本工程地质条件和工程建筑物的特点，参考本地区已建类似工程的经验，经方案比选采用了造价低、合理适用的水泥搅拌桩软基处理方案，设计粉喷桩水泥掺量为16%，采用不低于42.5MPa的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。主要建筑物复合地基处理设计情况见下表，搅拌桩复合地基承载力大于水闸基底应力，土层最大沉降量为150mm，满足规范要求。为减少地震对地基土引起的震陷及液化作用，对闸室及通航孔地基土进行围封，围封采用Φ500联体水泥搅拌桩@400mm，桩长17m。
3 水泥搅拌桩实施的修改变更和应用成效
1、水泥搅拌桩正式施工前，项目法人组织施工单位进行试桩，试桩水泥为海螺牌42.5号普通硅酸盐水泥，水灰比0.50，桩水泥掺量分别按16%、18%、20%（对应为55、60、65kg/m）施打。经检测，仅在水泥掺量为65kg/m（20%）时能够满足“桩体90d龄期设计强度不小于1.3MPa”的要求。因此，正式施工时，水泥搅拌桩水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为20%（水泥重量为被加固土体重量的20%）；搅拌桩水泥用量修改为65kg/m，水泥浆的水灰比选用0.50。
2、图纸会审提出为减少岸墙与门库之间不均匀沉降，在门库下游侧延伸增打3排水泥搅拌桩，间距1000×1000，桩长17m，以减少岸墙回填土对门库的作用。
3. 随着引堤填土增高（引堤填土高出闸基约1.8m后），水闸边敦与空箱挡墙沉降缝出现张开，右岸空心岸墙与水闸边墩间2cm结构分缝伸缩缝扩大到4cm，且仍有发展趋势，为了减少引堤基础的沉降量以及对空箱分缝的影响，右岸扶壁挡墙后侧增加6排水泥土搅拌桩，间距1000×1200，桩长17m。
4、应用成效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水闸桩基础施工完成后经抽芯检测、单桩及复合地基承载力等检测，相关质量指标均满足设计要求，桩基础施工完成效果较好。经相关部位变更调整后，水闸各部位沉降也趋于稳定，地基处理达到设计效果。经过近6年的运行，目前水闸运行正常，工程效益发挥显著，有效地保障了当地人民生命财产安全。
4 探索问题，分析原因
1、深层搅拌桩的设计计算基本上还停留在经验控制水平上。按照《建筑地基处理技术规范》规定，搅拌桩竖向承载水泥土搅拌桩复合地基的承载力特证值、单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定，设计时是使用规范公式进行估算的，而公式中f sk为处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，是取天然地基承载力特征值。而f cu——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块，在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值（kPa），计算选用参数与工程施工实际仍存在一定差异。因此，水泥搅拌桩在实际应用中相关参数，特别是水泥掺入量常会出现调整的情况，从而引起工程投资的增加。为此，建设管理项目人员应注意把控水泥搅拌桩设计质量和相应投资变化的问题。
2、目前，沉降控制复合地基的设计计算方法，大多借鉴桩基沉降计算方法，不能全面反映复合地基的实际工作机理。复合地基经处理过的土体压缩量会减少得比较多，但桩尖以下部分由于有淤泥层，没有形成很好的排水通道，固结很慢，在停载很长时间内沉降速率一般都较大。而沿海水闸工程普遍存在淤泥地基深厚的情况，水闸工程建设内容比较多，结构形式不同，荷载不同，特别是引堤和水闸岸墙之间的沉降问题，如本工程水闸边敦与空箱挡墙沉降缝出现张开正是由于（1）引堤填土施工期间出现多次降水，堤身填土速度又相对较快，这导致引堤基础出现较大沉降，带动岸墙结构基础倾斜；（2）岸墙基础搅拌桩只布置出底板3根，根据弹性理论未能有效消除引堤填土基础不均匀沉降影响等原因引起的，因此，推广水泥搅拌桩应用应高度重视和控制好水闸工程不同结构之间的不均匀沉降量。
3、目前，我区对水闸工程水泥搅拌桩施工前均需推行试桩工作，以此明确相关参数和工艺；而搅拌桩完成后需要进行桩身完整性、水泥土强度、单桩以及复合地基承载力等指标检测，而搅拌桩抗压设计强度指标为90d，现实常采用经验换算28d强度作为施工质量控制指标。工程试桩与检测周期相对较长，已成影响项目法人进度控制的一个重要因素，同时，28 d强度换算指标与现实也会存在一定差异，从而影响工程施工质量的控制。
5 强化措施，提高监控能力
1、项目法人应健全内控机制，加强水泥搅拌桩桩基设计质量。在水闸软基处理方案比选确定采用水泥搅拌桩后，应要求设计进一步研究降低水闸、挡墙及引堤等建筑物的不均匀沉降问题。在软基上的水闸，建议采用沉降缝将各建筑物分离隔开，调整基础尺寸及埋置深度，尽量使相邻建筑物的重量不要悬殊太大，同时，重视引堤与水闸岸墙连接间的沉降控制，通过各项方案优化设计，以减少不同建筑物间的不均匀沉降。
2、施工图设计阶段应作进一步核算，建议在该段设计时引进试桩工作，一方面通过邻近闸址（地质条件类同）位置进行试桩试验，取得更符合实际情况的水泥搅拌桩桩基设计计算需要的参数以及施工质量控制相关要求指标（如水泥掺入量、工艺要求以及抗压设计强度14d/28d检测指标等），以更好的完善基础设计工作，更好的控制工程投资，另一方面有利于减少施工周期，以利工程进度控制。
3、施工阶段，应加强施工组织设计管理，合理安排施工顺序，严格控制施工速率，重量大的建筑物先施工，使地基先行预压，尽量使地基反力分布趋于均匀。
4、加强水泥搅拌桩的施工监督力度和落实检测工作。督促施工单位根据设计图纸与施工组织设计，做好技术交底，严格按照施工技术指标及施工过程的质量控制措施控制施工质量，搅拌桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比，水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量，必须符合设计要求。发挥监理职能，切实履行旁站，做好水泥搅拌桩施工监理工作。同时，建议引入第三方检测单位，进行质量对比检测，以更有效的抓好质量控制，确保水泥搅拌桩的施工质量符合设计要求。
6 结语
综上所述，沿海地区水闸工程建设，软基处理是重要的一环，而水泥搅拌桩通过使水泥与土发生一系列化学物理反应，提高地基的强度，是软基处理的一种有效技术。本水闸工程通过利用水泥搅拌桩技术解决软土承载力小等问题，具有良好的工程效益，同时，结合水泥搅拌桩实施出现的问题，深入分析，提出了一些意见和措施，对类似工程建设管理具有一定的参考价值。
参考文献
[1]水泥搅拌桩在软基处理中的应用[J].朱广幸,韩燕.白城师范学院学报.2015(05)
[2]水泥搅拌桩在水利工程软基处理中的应用[J].赵青.内蒙古水利.2015(03).
论文作者:苏小敏
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/20
标签：水闸论文; 水泥论文; 地基论文; 工程论文; 淤泥论文; 挡墙论文; 承载力论文; 《防护工程》2017年第12期论文;