摘要：文章对水泥搅拌桩的软基加固原理进行分析，并探讨其在水利工程中的具体应用，以供参考。
关键词：水利工程；水泥搅拌桩；软基处理；应用
水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。
1水泥搅拌桩的软基加固原理
水泥搅拌桩的原理是利用深层搅拌机顺着深度方向强制搅拌固化剂（粉煤灰、石灰粉、水泥粉或是水泥浆等）、软土以及适量的掺合剂，让固化剂与土体产生物理和化学反应，并形成强度良好的水泥土加固体，使软土发生硬结，实现提升地基强度的目的。在水利工程软基处理过程中，水泥搅拌桩是一种常用的方法，相较于其他施工方式而言，该种方法具有成本低、对环境无污染、作业周期短等特点。概括说来，水泥搅拌桩的成桩工艺主要有水泥粉搅拌法、水泥浆液搅拌法及夯实水泥土桩法三种。
2适用范围
该工艺主要用于软土地基的处理。适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉性土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30%、大于70%或地下水的pH小于4时不宜采用干法；当用于处理有机质土、塑性指数Ip大于25的黏土、地下水具有腐蚀性时及无工程经验的地区，必须通过现场试验来确定其适用性。
3水泥搅拌桩施工质量控制及质量检验
3.1质量控制
质量控制从以下几个方面进行：（1）浆液拌制必须按预定配合比进行，拌制好的浆液应无离析现象，且放置时间不宜超过2h；（2）泵送前，应保持管路处于潮湿状态以便浆液顺利输入，现场施工时应对浆液拌制、泵送全程进行记录；（3）施工中供浆必须连续，如果因不可抗因素停浆，为避免断桩，应将喷浆搅拌机放置在停浆面以下1.0m处，等供浆回复正常后再喷浆提升；（4）喷浆施工过程中，搅拌机施工至地面以下2m左右时提升速度应减慢；停浆面应高于桩顶设计标高500mm；（5）施工时如果喷浆量不足使得该桩失去设计功效时，须在旁边补一根新桩，补桩施工与其他桩的施工质量相同；一旦开钻，需要确保作业的连续性，切不可中途停止。禁止在停止喷浆时提升钻杆。保证储浆罐的储浆量大于一根桩的用量加50kg，否者不可实施下一根桩的作业。在作业环节出现喷浆量偏低的情况，则需要实施整桩复搅，且复喷量需要在实际用量以上。如果因机械故障导致喷桩暂停的情况，需要立即将其深度记录下来，并于12h内进行补喷，其中补喷重叠段长度需要控制在1m以上。如超出12h则需补桩。（6）施工结束并经检验合格后，方可进行下一道工序。
3.2质量检验
质量检验包括以下几个方面：（1）质检项目。其中主控项目包括水泥及外掺剂等原料的质量、水泥掺量和浆液配比、提升喷浆速度、桩体强度、地基承载力；一般项目包括桩顶和桩底标高、桩位偏差、桩径、垂直度及搭接长度。（2）无侧限抗压强度试验。可在桩头截取试块或钻取桩芯做无侧限抗压强度试验，宜在桩顶以下1m处钻取，每单元检测数量不小于3根桩。水泥土试块的龄期：基础桩90d，支护桩28d；无侧限抗压强度不应低于设计值。（3）承载力检验。承载力检验可用单桩或复合地基载荷试验方法检验。荷载试验应在成桩28d后进行，检验点的数量不小于总桩数的1%，且每单元不得少于3点，承载力不应低于设计值。
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4水泥搅拌桩在水利工程软基处理中的具体应用
4.1施工准备工作
1）进行场地平整。在开展水泥搅拌桩施工前，需要对场地进行平整，将桩所处位置的杂物、垃圾、石块等清除干净，并且平整、压缩作业场地。如若出现场地低洼的情况，则需要回填黏土，禁止回填杂土。
2）实施科学配比。作业人员应当在作业地点采集土样，若有成层土则需要对每层的土样都进行采集，并进行室内配比试验，对不同层的水泥土石块的龄期、掺入水泥量进行测试，确定最优水灰比。采用质量达标的普通硅酸盐袋装水泥进行搅拌桩施工，方便计量工作的开展。
3）仔细检验设备、工具。在水泥搅拌桩施工过程中，要确保机械设备的性能稳定与优良。在开钻前，必须由项目经理和监理工程师共同实施检查，检查达标后方可实施作业。
4）准备配套设备。施工前需将相关配套设备准备齐全，并配备电脑记录仪与打印设备，确保水泥浆用量的准确及喷浆的控制。
4.2施工流程
1）钻机定位。采用塔架或起重器等设备将搅拌机悬吊至特定桩位，对钻机进行调整与检验，严格控制其误差在1%以内。
2）预搅下沉。当搅拌机中的冷却水循环正常时，便可将搅拌电机开启，放松起重机钢丝，使搅拌机沿导向架切土下沉。
3）水泥浆的配置。当搅拌机下沉至特定深度后，严格根据设计配合比来进行水泥浆的浇注，并采取二次搅拌的方式对水泥浆液进行拌制，首次搅拌完成、滤网过滤后实施二次搅拌，并向集料斗中导入水泥浆液，才能进行压浆。
4）提升喷浆搅拌。搅拌机下沉至特定深度后，将灰浆泵启动，将水泥压至地基中，在喷浆的时进行旋转，根据相应要求提升搅拌机。
5）反循环提钻并喷水泥浆。提升搅拌机至特定深度顶面标高时，需要确保刚好排空集料斗内的水泥浆。可以在旋转搅拌机的同时将其沉到土内特定深度，然后再将其提升到地面，以确保软土能够与水泥浆有效搅拌。
6）开展清洁工作。先将一定量的清水注入集料斗内，启动灰浆泵，将所有管路内剩余的水泥浆清理干净，同时需清理附着于搅拌头上的软土。
5工程应用实例
某工程泵闸底板底高程为-1.50m，位于灰色砂质粉土上，按该层作为持力层，经计算，所有工况下泵闸抗滑、抗浮、地基不均匀系数以及地基承载力均满足规范要求。但是泵闸持力层下存在软弱下卧层灰色淤泥质黏土，同时基础下持力层厚度与基础宽度之比小于0.5且大于0.25，故需考虑软弱下卧层的影响。根据地质报告提供的淤泥质黏土层土的允许承载力[R]＝50kPa，经复核，地基允许承载力[R']＝66.6kPa，小于地基压应力，不满足地基承载力要求。故需要对泵闸基础进行加固处理，经计算，泵闸底板基础采用桩径为700mm，桩间距1.50m，桩长为6.0m的水泥搅拌桩后，地基承载力大于地基压应力，满足规范要求，地基沉降量为45mm，小于允许值150mm，也满足规范要求。同时泵闸基础位于灰色砂质粉土，在水力作用下，砂质粉土极易产生流沙、管涌等不利地质条件，故在底板上下游段采用密排桩径700mm，桩长为6.0m的水泥搅拌桩。
结语
总而言之，水泥搅拌桩是水利工程软基处理中广泛应用的工艺技术，所以在实际应用过程中，必须要正确掌握其施工原理、流程及质量控制措施，确保施工质量。
参考文献：
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[2]袁秀荣.水利工程水泥搅拌桩施工及注意事项[J].科技创新与应用，2011（24）：115.
[3]徐龙.水利工程水泥搅拌桩施工工艺研究[J].科技创新与应用，2014（31）：207.
[4]唐旭东，方萍.小议水利工程中软基处理的水泥搅拌桩施工技术[J].中国新技术新产品，2011（2）：63.
论文作者:杨勇,王雪峰
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/25
标签：水泥论文; 地基论文; 浆液论文; 水泥浆论文; 搅拌机论文; 水利工程论文; 固化剂论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;