王林尧
上海浦西建筑工程有限公司 上海市
摘要：随着中国社会经济的不断发展，对电能的需求不断增加，水电项目不仅能产生巨大的电能，还能够帮助周围改善生态环境，提高防洪能力，为下游经济发展提供保障。然而，在水利工程的施工过程中，施工过程中经常会遇到软土地基，因此如何加固软土地基是非常重要的。目前，软基加固施工在水利工程中的主要应用包括：预应力管桩技术，民用复合材料技术，现浇混凝土管桩技术，强混凝土加固技术和水泥搅拌桩加固技术。而水泥搅拌桩加固技术又称为是一种化学反应加固法，不仅施工速度快，施工效果明显，并且水泥搅拌桩加固技术也十分成熟、可靠，施工过程中产生的噪音非常小，对周围的生态环境不会产生任何污染，具有十分巨大的应用优势，所以下面主要针对水泥搅拌桩技术进行分析研究，希望能为水利工程的软基加固施工提供帮助。
关键词：水利工程；软基加固；水泥搅拌桩
1水泥搅拌桩加固技术的应用范围
水泥搅拌桩加固技术在水利工程建设中的应用范围有明确规定。主要用于软土地基的加固处理，如平填土，饱和黄土，淤泥，粘性土，粉土，粉质土和非流动地下水饱和松砂。目前，在中国，水泥搅拌桩加固技术的应用主要用于淤泥，淤泥，泥质土和粘性土，含水量高，基础承载力小。主要是由于施工土质中因过大的黏性指数，而表现出的极强黏性，会造成水泥土的搅拌极易形成泥团，从而使混合物因无法搅拌均匀而直接影响最终的桩体强度。
2水泥搅拌桩技术常见质量问题及成因
2.1质量问题
水泥搅拌桩加固技术中常见的质量问题主要是因为酸性、有机质及含水量高的土质，它会对水泥的水化反应产生一定的影响，从而降低整个水泥桩的结构强度。所以，我们当采用水泥搅拌桩技术进行软基处理加固时，必须要根据搅拌桩的相关规范要求进行，并且对水泥土的配合比及强度进行相应的影响分析，要在实验室内获取其强度增长的有效规律。而对于单桩竖向承载力的确定，需要我们对其进行有效的计算，并且以适当的水泥掺量及外加剂的强度为最终的依据，因此，保证了试验强度满足加固施工的要求，从而可以正式进行加固施工。通过我们对国内相似水利工程事故进行详细的分析，并且对其取样检测的结果进行研究能够看出，发生问题的桩体普遍存在水泥堆积现象，并且其最小的在十几公分，最大的则能够形成水泥芯柱，结果，水泥桩的某些部分的水泥浆含量太小，甚至在某些情况下，发生严重的切角现象。从而使得实际的施工配合远低于试验配合比，导致水泥桩体的强度严重降低。这也证明了水泥搅拌桩的强度与水泥土搅拌的均匀性密切相关。
2.2原因分析
分析上述质量问题的原因主要是由于以下几点。首先，施工过程中的施工工艺与设备部符合施工要求，其表现在出浆口方向与实际位置的偏差过大，结果，喷射混凝土的提升速度的控制是不准确的，并且在施工过程中设备的功率不足，导致装置的缓慢旋转。混合器中的叶片层数太小而不能使压力机中的压力不足。而施工过程中对水泥土的取样也不够科学，一般施工人员采用轻便的触探器钻取，这样导致对样品只能获取3～4 m深度，而在桩体进行检测时，无法对整个桩身质量进行有效的检测，并且检测过程的时间较短，检测深度与结果的准确性存在严重不足，从而为工程的实际建设与使用埋下了严重的安全隐患。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次，因为施工过程中采用的喷浆方式不正确，这样不利于提升喷浆效果。目前，对于水利工程的软基加固施工，由于主要是第一次下沉土壤切割和最后一次提升，第一次下沉将伴随喷射。但是，此时土壤不会破碎，浆料不能及时扩散到周围环境中，容易造成浆料出口的水泥浆芯。结果，整个水泥土不均匀搅拌并且强度不足。另外，喷涂后，由于电机功率低，水泥土搅拌频率低，叶片数量太少，搅拌轴上下搅拌频率较低。提升速度过快而达不到规定要求也会造成施工质量的下降。
3水泥搅拌桩施工技术应用分析
3.1施工流程
首先，在进行软基加固施工前必须要进行施工准备，这其中包括对施工场地、施工材料、施工技术、施工设备等各方面，然后施工时要准确的找到桩位放样，对施工钻机进行设备调平，并且将施工中使用的水泥浆进行制备，然后预搅拌并进行提升喷雾混合并重复下沉搅拌，直到整个水泥桩堆积。
3.2施工要点
首先，在安装钻机时应保证钻机的牢固、平稳，并且无晃动的现象。对于施工中使用的水泥固化剂主要采用32.5普通硅酸盐水泥，并且在进行配制时掌握水灰比为0.45～0.55为宜，搅拌时间则不低于3分钟，如果施工中需添加一些外加剂，则需要通过试验来确定添加量。当在施工期间启动钻机并且吊装钢丝绳松弛时，我们需要使空气压缩机开始供应空气，然后使混合器的钻头沿着导轨到达结构设计的深度。并控制钻机的速度符合施工设计标准。当水泥浆到达喷射混凝土时，我们需要喷涂并搅拌30s，然后在桩端土壤均匀搅拌后用水泥浆搅拌混合物。为了保证桩头的强度和紧凑性，当水泥喷嘴离地面30~50 cm时，需要停止提升和喷雾混合30 s。并且喷射泵的出口压力控制在0.4-0.6MPa，喷射速度需要根据桩长确定。为了确保水泥搅拌桩的混合均匀性，在关闭喷射泵之后必须将钻头旋转并下沉到设计深度。重复上述搅拌过程，最后在桩顶水泥固化后除去多余部分。
3.3质量控制
对于水泥搅拌桩加固技术的质量控制，首先桩身设计不宜过深，这样能够防止水泥浆因桩底压力过大而无法以渗入，从而造成底部成桩困难发生。并且还能够避免采用持续喷浆的方式避免钻管堵塞。其次，为了确保桩的混合均匀性，在施工过程中必须将钻头的水平混合叶片的数量焊接到不少于6个。同时，需要将1至2个垂直搅拌件焊接到横向叶片上，所述垂直搅拌件的长度大于5cm且宽度大于2cm。最后，对于施工过程中地层深度若出现硬层，则需要结合实际的地质情况制定相关的施工措施。其中，当遇到的硬质层的厚度小于500mm，并且钻孔相对容易时，通过使用稍微增加量的纸浆，可以在短时间内渗透硬质层。但是若遇到下钻较为困难的硬岩时，则要对硬层穿透时增大回浆量，并将动力钻头加重，使硬土层能够被迅速的穿透，千万不能够采用缓慢钻进的方式来穿透硬层。此外硬层厚度较大，也可以将该土层直接作为持力层，无需在进行继续深入。
3.4质量检验
对于施工完成后的质量进行检验，我们可以在成桩7 d后进行浅层开挖，然后使用连接到轻型探头上的铲钻将钻芯样品钻入桩的中心。观察其颜色是否一致。另外，通过检查桩身是否圆形，是否有松动，颈缩或下垂来判断结构是否符合标准要求。在等待28天的桩形成后，使用双管单动取样器岩心取样检查桩的完整性，混合均匀性和施工长度。并判断桩底是否通过软土层到达设计承重层，同时取出的岩心样品用于无侧限抗压强度试验。来检测其强度是否达到设计要求。
结论
综上所述，随着水利工程的不断建设，软土地基是施工中常见的问题，不仅严重影响了工程基础的强度和承载力。这也将缩短整个水利工程的使用寿命，从而阻碍中国经济的发展。因此，必须要根据工程建设过程中遇到的软土地基情况选择科学合理的处理方法，从而提高工程施工质量，促进我国社会经济的稳定发展。
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论文作者:王林尧
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
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