广东省水利水电第三工程局有限公司
摘要：近年来，在社会经济稳健发展的背景下，我国水利水电工程事业获得了快速的发展。长期实践证明，水泥土搅拌桩施工工艺在水利水电工程中具备显著应用价值。本次以“揭阳市蓝城区磐岭泵站重建工程项目”为例，在阐述工程项目施工方案的基础上，进一步分析了影响施工质量的相关因素，并探讨了水泥土搅拌桩施工工艺在水利水电工程中的运用，希望以此为水利水电工程事业的发展提供一些具有价值的参考建议。
关键词：水利水电工程；水泥土搅拌桩施工工艺；四喷四搅
要想使水利水电工程基础建设的质量得到有效保障，在水利水电工程基础建设过程中，还有必要注重基础防渗的处理。水泥搅拌桩的基本原理是基于水泥搅拌桩的物理化学反应过程，它与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量少，水泥是在具有一定活性介质--土的围绕下进行反应，硬化速度较慢，且作用复杂，水泥水解和水化生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，使水泥土土体强度大大提高。
1.工程概况
磐岭泵站位于揭阳市蓝城区月城镇蓝头村，是一座以排洪涝为主，兼有防（潮）洪，灌溉及通航等综合效益的工程。工程建设内容为重建磐岭泵站及水闸、配套建设引堤。泵站为II等大（2）型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级；设计排水流量为91.04m3/s，装机容量为6250KW。
本工程泵房、副厂房、防洪闸、水闸及清污桥等主要建筑物下部设置水泥土搅拌桩围封，桩径500mm，相互套接100mm，防洪闸有效桩长13m，泵房处有效桩长10m，其余部位有效长度12m，总根数1293根，总有效长度15190m。
2.工程地质
本工程场地地基土上部主要为素填土、淤泥质土、淤泥质细砂、淤泥和淤泥质粘土，中部为含砾中粗砂和粘土，下部为中砂和残积土，底部为花岗岩基岩。
泵站清污桥搅拌桩桩顶高程为-3.7 m，位于（2）-1淤泥质土层中；泵站前池搅拌桩设计桩顶高程为-4.2 m ~-7.7m，位于（2）-1淤泥质土层中；泵站泵房搅拌桩设计桩顶高程为-7.2，位于（2）-3 淤泥层中；泵站出水箱涵及防洪闸搅拌桩设计桩顶高程为-4.4m，位于（2）-3 淤泥层中。
3.施工工艺及施工机械选择
3.1 施工工艺选择
根据该地质条件以及以往施工经验，并结合附近相似工程的基础防渗方式，认为水泥土搅拌桩完全满足本工程基础围封防渗。该类型围封桩施工工艺有下列几种方式：
1 干法
正式施工前应先打试验桩，以掌握各项参数（气压、气量、送灰量及搅拌、提升速度等）；在施工过程中要及时检查送灰器中的材料容量，避免出现断桩。为保证搅拌均匀，应考虑提升速度与搅拌速度匹配。
2 湿法
施工前应确定搅拌机械的压浆泵的输出量、浆液经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间以及设备提升速度等参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等方面参数和工艺要求。为保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆口后应在桩底标高处停留不少于30秒以确保浆液完全到达桩端。
根据上述对水泥土搅拌桩两种施工工艺的描述，结合该工程地质条件，并且为保证桩身施工质量，我项目部选用第2种施工工艺方式（湿法）。
3.2 施工机械选择
本工程水泥土搅拌桩选用单轴（SJB-3）型。
4.施工方法
4.1水泥搅拌桩工艺流程图
4.2 施工工艺
4.2.1 施工准备
（1）平整、清理场地
合理布置施工场地确保道路畅通，清除杂物等使场地平整。
（2）原材料进场
我部选用P.C42.5水泥，委托具有相应资质的单位对原材料进行检测合格后，监理工程师批准用于水泥土搅拌桩工程施工。
4.2.2 测量放线
根据施工图纸，进行施工放样测量，定出水泥搅拌桩桩位。
4.2.3 定位
深层搅拌机到达指定桩位，对中。当地面起伏不平时，采用搅拌机的液压平衡装置使起吊设备保持水平。
4.2.4 预搅下沉
待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松搅拌机吊索，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。
4.2.5制备水泥浆
待深层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，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
根据设计单位提供的水灰比和水泥掺入比这二个参数，计算出：
1）每1m3水泥土加固体中应注入的浆液体积量（m3）。
2）浆液的密度（g/cm3）。
采用水灰比为0.5，水泥掺入比取18％。
根据地质勘查报告，天然土密度取1.8g/cm3，当水和水泥的密度分别取1.0 g/cm3和3.0 g/cm3时，则1 m3水泥土中应加入水泥质量为
V＝3.14×0.25×0.25×1.8×18%×1000＝63.59kg
假设水泥质量为1kg，则水的质量为0.5kg，从而水泥浆浆液的密度ρ为
ρ＝（0.5+1）/（0.5+1÷3.0）=1.8g/cm3
4.2.6 正循环钻至设计深度（一搅一喷）
搅拌机冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机或桩架的钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，使土搅松，借设备自重和链条拉力正循环进行钻进。在搅拌桩钻进到比设计桩顶标高高100cm时，开启泥浆泵，开始喷水泥浆。搅拌头边下沉钻进边喷浆到设计深度后，在桩底停留30s，进行磨桩端；
4.2.7 反循环提钻并喷水泥浆至设计桩顶标高（二搅二喷）
搅拌机完成“一搅一喷”之后，边喷浆边旋转边提升（即二搅二喷），提升时用桩机低档位运行，以使水泥浆搅拌尽量充分，直至达到设计要求桩顶标高。
4.2.8 重复上、下搅拌
深层搅拌机提升至设计深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为时软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。
4.2.9清洗
向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至清理干净。
4.2.10 桩机移位
将机移至下一桩位，重复上述步骤。
4.3 搅拌桩质量检验
桩体施工完成后达到龄期要求桩体无侧限抗压强调≥1.5Mpa。
4.4 搅拌桩施工允许误差
1）桩位允许偏差不超过20mm
2）垂直度不超过1.0％的桩长
3）桩长不大于200mm
4.5水泥搅拌桩的施工控制措施
1 由专人负责水泥搅拌桩的施工，所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。
2 水泥搅拌桩开钻前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
3 为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
4 第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提升时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不小于40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。
5 为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。
6 施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。
7 施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。
8 现场施工人员应认真填写施工原始记录，记录内容应包括：施工桩号、施工日期、天气情况；喷浆深度、停浆标高；灰浆泵压力、管道压力；钻机转速；钻进速度、提升速度；浆液流量；每米喷浆量和外掺剂用量；复搅深度。
5.结语
通过本文的探究，认识到水利水电工程的建设质量要想得到有效保障，需要做好基础施工工作，因此水泥土搅拌桩防渗施工工艺在其中具备显著应用价值。相信从以上方面对水泥土搅拌桩施工工艺详细介绍，水利水电工程水泥土搅拌桩施工质量将能够得到有效提升，进一步为水利水电工程施工质量的提升奠定夯实的基础。
参考文献：
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[2]李富.水利水电工程水泥土搅拌桩施工工艺探析[J].科技创新与应用，2016，10：191.
[3]张巍霞，吴静.浅谈水利水电工程水泥土搅拌桩施工工艺[J].科技创新与应用，2015，11：197.
论文作者:林晓辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/17
标签：水泥论文; 搅拌机论文; 水泥浆论文; 施工工艺论文; 水利水电工程论文; 泵站论文; 浆液论文; 《基层建设》2016年15期论文;