（国网江苏省电力公司经济技术研究院 南京市 210018 ）
摘要：苏州特高压变电站根据设计要求，需采用水泥搅拌桩进行地基处理，共计水泥土搅拌桩21778根，数量巨大且工期要求紧。为了达到既能加快桩基施工又能减小因抢工期而造成的经济投入的目的，针对当前市场上常用的水泥土搅拌桩，项目组对采用什么样的桩机进行了认真筛选。经过对地形和桩基础布置形式的研究发现，本工程除了采用常规的单轴水泥土搅拌桩，也非常适用新型双动力头水泥土搅拌桩进行施工。
关键词：变电站；桩基工程；双轴水泥土搅拌桩
引言
通过采用双动力头水泥土搅拌桩机（又称双轴水泥土搅拌桩机）进行施工，既可以大幅缩短工期，又可以减小成本投入，达到最佳的缩短工期和提高经济效益效果，以最大限度加快工期为原则，从现场场地布置、施工人员投入、拌和料准备等方面入手，着眼于桩基施工的整体优化。同时，还为项目带来了可观的经济效益，主要表现在临时用电、人员投入、安全文明施工投入等方面。
一、技术方案及原理
考虑到现场施工条件和工期要求，项目组安排2个双轴水泥搅拌桩施工班组，并采用“四搅两喷”工艺，以变电站110kV构架轴线为分界线，一班组搅拌桩机负责施工左侧区域，二班组负责施工右侧区域。
双轴水泥搅拌桩机的工作原理为：由二组螺旋叶片机同时均匀供料进入主机，把进入混料槽、搅拌槽的干灰粉状物料由给水装置定量供给的水进行强制混合、搅拌，同时将符合湿度要求的物料输送至出料口排出，双轴水泥搅拌机采用摆线针轮减速器传动，转动平稳，噪音低，相对单轴水泥搅拌机具有高效、稳定的特点，能满足本工程的进度要求及安全文明施工要求。
二、理论依据
1、水灰比
水灰比的配制严格按照设计要求进行，配制时先加入一定量的水，边搅拌边加入水泥，搅拌均匀后用比重计测量水泥浆的比重，确保水泥浆液达到设计要求。
2、水泥浆量
施工时严格按照段浆量控制注浆泵的供浆流量，控制检查浆液的段浆量和总浆量，确保达到设计要求。水泥强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，掺入量为15%。水泥浆搅拌时间≥3min，水泥浆要搅拌均匀不得有离析现象，停置时间不超过1小时，超过4小时，作废浆处理。
3、设计要求
1）保证水泥掺入量的前提下，提升速度1.0m/min，允许误差±10cm/min。
2）水泥搅拌桩的布置按梅花等边三角型布置，桩距1.5m，桩径0.5m。
3）桩端进入④层粉质粘土2.0m。
4）搅拌桩水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺量15%，水灰比0.45。
5）垂直度偏差≤1%，桩平面布置的偏差≤50mm，成桩直径和桩长不小于设计值。
6）施工前按设计要求试验性施工，数量>2根，设计停浆面高于设计成桩顶0.5m。
三、实施步骤
1、测量放样
根据勘察设计单位给定、监理工程师和项目法人工程师审核的原始基准点、基线和参考标高，准确定出桩基的轴线和高程的控制桩，再根据轴线按设计桩位放出桩位线，用木橛或钢筋头钉好桩位，并用白灰作标志，以便于施打，桩位偏差≤3cm。放线成果应交监理工程师验收签字。水准点位置的设置应不受桩基影响，其数量不得少于2个。桩基轴线的控制桩，应设在不受压桩影响地点。施工过程中对桩基轴线应采取系统检查，每10天不少于1次 ，控制桩应妥善保护，移动时应先检查其正确性并做好记录，在每根桩压入前应复核位置是否符合设计要求。
2、钻机就位调平
使用吊车悬吊水泥搅拌机到达指定桩位，并利用水平尺及铅锤线将水泥搅拌机两轴调平调直，使中心管或钻头对准设计桩位。当地面起伏不平时，应使设备保持水平，钻杆垂直稳定牢固，保证桩孔的垂直度，使垂直度偏差不超过1%，平面偏差不超过50mm。
3、预搅下沉
本工程水泥搅拌桩按湿法施工，采用四搅二喷工艺。水泥搅拌桩桩径及承载力满足设计要求。当水泥搅拌机的冷却水循环正常后，启动双轴搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不少于30秒，下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于70A，严格控制钻进速度，钻进速度控制在1.0m/min。预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，并严格控制冲水量。
4、制备水泥浆
待水泥搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥为固化剂，水泥掺入量为15%，水灰比满足设计要求，在搅拌桶内搅拌均匀并过滤，水泥搅拌时间不得少于3min。待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。制备好的浆液不得离析。
5、喷浆搅拌提升
深层搅拌机下沉到设计深度后，且搅拌桩桩端需进入持力层④粉质粘土或⑤粘土约2.0m。开启灰浆泵将水泥浆连续压入地基中，反循环旋转搅拌钻头并喷浆30s后匀速搅拌提升，提升速度一般控制在1.0m/min左右，保证加固范围内每一深度都得到充分搅拌。提升过程中始终保持送浆连续，中间不得间断，上升至桩头，持搅30s，关闭灰浆泵,提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表或桩顶以上50cm。
6、重复搅拌下沉和提升
待深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机正循环旋转沉入土中，至设计加固深度后，开启灰浆泵将水泥浆连续压入地基中，并边反循环旋转搅拌钻头边喷浆30s后匀速搅拌提升，提升速度一般控制在1.0m/min左右，保证加固范围内每一深度都得到充分搅拌。提升过程中始终保持送浆连续，中间不得间断，上升至桩头，持搅30s，搅拌喷浆至桩顶以上50cm。将深层搅拌机提出地面，完成两根桩的施工，重复以上步骤，完成整个工程水泥搅拌桩的施工。
四、应用情况及分析
1、与常规搅拌桩比较，要特别注重桩的间距和垂直度，施工垂直度应不大于0.5%。
2、按相关要求进行试桩，确定实际采用的水泥浆液水灰比，成桩工艺和施工步骤，水泥土搅拌桩的成桩工艺应保证水泥土的强度符合设计要求。3、水泥土搅拌桩施工时保持桩机底盘的水平与立柱导向架的垂直。
4、双轴搅拌桩搅拌下沉速度和提升速度应控制在0.8 m/min范围内，并保持匀速下沉和匀速提升，同时要避免搅拌桩提升时使孔内产生负压造成周围地基沉降。具体选用的速度值应根据成桩工艺，水泥浆液配合比，注浆的工作流量计算确定，搅拌次数或搅拌时间应确定水泥土搅拌桩的成桩质量。
5、严格按水泥浆液的设计配合比与搅拌机操作规定拌制水泥浆液，并通过滤网倒入具有搅拌装置的储浆桶或储浆池中以防离析。因故搁置超过2小时以上的拌制浆液，作为废浆处理，严禁再用。
6、桩与桩的搭接时间不应大于12小时，若因故超时，应作冷缝处理，进行补桩。搅拌桩施工中产生的涌土必须用挖机及时清理。每日完工后，应向储浆桶或储浆池放入清水，开启注浆机，清洗全部管路中残存的水泥浆液。
五、总结
采用双轴水泥搅拌桩完全顺应国家节能减排这一基本国策，符合国家节能降耗的发展思路，降低对环境的影响。尤其是在变电站工程中的应用，它可以为采用水泥土搅拌桩地基处理方式的工程项目大幅缩短工期，从而缓解整个工程的建设压力，具有广泛的应用前景和现实意义。
论文作者:杨兆勇
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/22
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