水利枢纽工程中出水闸水泥土搅拌桩的施工技术

摘 要：在我国水利工程的建设过程中，水泥土搅拌桩技术具有使用设备少、施工时间短、施工成本低等方面的优点，被普遍应用于水利枢纽工程建设中。而且水泥土搅拌桩的施工技术和水利工程的整体质量之间有着非常密切的联系。基于此，本文对水利枢纽工程出水闸水泥土搅拌桩的施工技术进行探讨。

关键词：水利枢纽工程 出水闸 水泥土搅拌桩 施工技术

水泥搅拌桩施工主要是使用水泥作为固化剂，然后使用特制的搅拌机械进行搅拌，对地基、浆液和粉体进行充分全面的搅拌，确保软土结构的整体性、稳定性，并且可以和天然地基组成复合型的地基。在实际的施工过程中，这种方法具有环保、振动小、噪音低、机械化程度高、投入成本低、施工便利等方面的优点，出现问题时，补救的方法也非常的简单，所以在各种工程建设过程中被普遍使用。

1.工程简介

某水利工程水闸的主要建筑物为一级，消能防冲设备、进出口连接建筑物等次要建筑物为三级，闸的具置为干堤的内部，和干堤脚的距离大概为210m左右，主要由穿堤涵洞段、启闭设备、进口检修闸、启闭交通设施、出口防洪闸、闸室下游消力池、闸室上游护坦、进出口翼墙等构成。使用八孔涵洞结构，每两个孔连接一次，共连接4次，闸底板的高度为24.1m，枢纽的总长度为235.1m，其中进口闸室单孔的大小为8.1×7.3m，闸室的长度为15.9m；出口闸室的长度为27.9米，单孔的大小为8.1×7.3m，穿堤涵洞的段长为61m，单孔的大小为8.46×7.21m，下游消力池和海漫的长度为75.31m，闸上游护坦的长度为57.09m。

2.工程的地质概况

此水利枢纽工程中，工程主要是由砂卵石、砂层、粘土、壤土等构成，闸基底板位于壤土层上，高度为25.01m，闸下壤土在开挖后的厚度为1.6～2.6m左右，承载力不高，下层的土壤层为粉细砂层，天然的承载力为181kpa，在砂层的下方为砂卵石层，承载力为310kpa，可以用来作为持力层，壤土和混凝土的摩擦系数为0.26。为了提高地基的承载力，在出水闸闸室的箱涵底板和两侧边的空箱下面设置水泥土搅拌桩，使用格栅式的方法对水泥搅拌桩进行布置，一共布置了8573根搅拌桩，桩的直径为66cm。

3.技术方案的选取

在水利枢纽工程建设过程中，基础处理方法有水泥粉煤灰碎石桩法、振冲碎石桩法、强夯法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、灌注桩法等。其中水泥土搅拌法主要在淤泥质土、淤泥、粉土、饱和黄土、素填土、无流动地下水饱松散砂地基、粘性土地基中使用，使用这种方法进行施工具有施工效率高、施工时间短、施工过程中噪音低、地面不隆起、不用挤土排污、环保、费用低、施工设备简单等优点。因此本工程使用水泥土搅拌桩进行施工。

4.水泥搅拌桩的施工技术

4 . 1水泥搅拌桩具体的施工流程

（1）放样测量。首先使用全站仪器对边桩控制桩和深搅桩轴线进行测量，验收合格后制作控制桩，确认出具体的桩位，并使用竹筷标出桩位，然后桩机就位，在沿线施工50m左右的地区布置临时的水准点，并以此作为施工过程中对桩顶标高进行控制的主要参考依据。（2）桩基的具体定位。首先对桩机进行左右前后的移动，确保钻头和桩位的位置是对准的，然后使用水平尺把桩机调平。对于不平的地面，要保证起重设备的水平，为了保证搅拌桩垂直施工，使用铅锤球分别挂在机架的两侧，对机架的垂直度进行控制。（3）制作水泥浆。在使用搅拌机进行开孔前，要先根据设计的比例对水泥浆进行拌合，在压浆前，首先把水泥浆倒进集料斗中，水泥的使用量为83kg/m，水灰的比例为1：1，平均一组桩的水泥使用量为3991kg。（4）拌合下沉喷浆。对定位好的桩基进行检查后，使用钢丝绳把搅拌机挂在起重机上，然后使用浆胶管对搅拌机和砂浆泵分别进行连接，等到搅拌机冷却水循环系统正常运转后，将搅拌机启动，并把起重机的钢丝绳放松，让搅拌机凭借自身的重量沿着导向架缓慢下沉，当下沉到设计的深度后即可停止，可以使用电流监测表对下沉的速度进行控制，通常情况下工作的电流要控制在70A以内，下沉的速度为1～1.4m/min。当下沉速度比较慢时，为了促进钻进，可以使用清水补入到输浆系统中，进行钻进时，先使用钢尺对钻具的总长度进行测量，为了方便检查，要使用红漆将孔深的位置标记出来。（5）搅拌喷浆和提升。在使用搅拌机钻到规定的深度后，要检查钻进的合格度，合格后即可将灰泵开启，把搅拌机中心管中的水泥浆压入桩底，一边搅拌一边喷浆，直到把搅拌机提出地面，然后传动系统气筒，转动的速度调整为二档反转，在灰浆量达到规定灰浆量的2/3时，一边提升一边旋转，并保持喷浆，要按照设计的速度对搅拌机的提升速度进行控制，通常0.31～0.49m/min，首次喷浆要把喷浆量控制在设计喷浆量71%。（6）复搅下沉的方法。 当搅拌、喷浆和提升到规定的高度后，要立即停止提升，并调整传动系统为正转，同时停止喷浆，使用二档速度从停灰面逐渐向下进行复搅，直到达到设计的深度。（7）对拌机进行重复提升。当复搅到规定的深度后，把传动系统调整成反向转动，并把灰浆泵开启，一边搅拌一边喷浆，直到把搅拌机从地面提出后，即完成了桩体的施工。（8）对系统进行清洗。使用适量的清水加入到集料斗中，并将灰浆泵启动，对管路中残留的水泥浆进行清洗，直到清洗到干净为止，然后清洗干净附着在搅拌桩头上面的软土。4 . 2搅拌桩施工过程中问题的处理

在搅拌桩施工的过程中，遇到了非常严重的桩头下沉的情况，下沉的深度在1.3～2.1m左右。导致这种情况的出现主要是因为土质为粉细砂层，有非常大的含水量，基坑处于地下水位的下面，并使用深井降水的施工方法进行施工，使粉细砂层出现了流动，水泥浆和细砂顺着流水排出，从而引起桩体出现了下沉的情况。经过分析和研究后，决定使用砂料对基坑进行回填，回填的厚度为1米，停止基坑降水后，进行拌合施工，在原来的基础上把搅拌桩的长度增加1米，使用分区填筑的方法进行施工，然后进行水泥搅拌桩的施工，有效地解决了桩头下沉的问题。

5.对施工的质量进行检查

5 . 1单桩复合地基和单桩负荷的检测

（1）单桩复合地基的检测。使用慢速维持法进行试验，并使用手动油泵逐级加载负荷，分别按照设计负荷的两倍进行试验，分四级卸载和八级加载，卸载量为分级荷载值的两倍。使用工字钢塔和钢梁设置堆载的平台，承压板的大小为0.82、1.10、1.68m2。堆积沙袋来作为反力装置。（2）单桩荷载试验的检测。使用慢速维持荷载法进行试验，并使用手动油泵逐级进行加载。每级荷载的加载量为56KN，初次加载为分级荷载的2倍，第二次加载到设计荷载的特定值，使用钢梁、工字钢搭设堆载平台，并使用沙袋进行堆积作为反力装置。（3）试验的结果。单桩竖向抗压极限承载力和单桩地基承载力均符合设计的要求。

5 . 2使用轻型动力触探进行检测

轻型动力触探设备主要由穿心锤、触探杆、锥头等组成。在检测的过程中，首先把锥头放在桩径四分之一的地方，然后使用穿心锤对触探杆进行敲击，把触探竖杆打入到桩中，每打入100mm，就要对锤击数进行记录，当锤击的数量在 50以上时，即停止试验。其中锤击数量在10次以下的为不达标。在检测的过程中，所有桩的锤击数均在15次以上，桩身的强度符合规定的要求。对桩芯进行取样观察，可以看出喷浆非常的均匀，而且没有夹泥的情况出现。

6.分析工程的经济性

使用水泥土搅拌桩的方法对地基的承载力进行增加，并利用生产性试验和水泥土搅拌桩配浆室内试验，对水泥的渗入量和水泥搅拌桩的水灰比进行了优化，选择出了最佳的水泥渗入量和水灰比，而且在保证施工质量的基础上对水泥土搅拌桩的工艺进行了适当的改进，提高了施工的效率，施工的工期缩短了一个多月，节省了300t的水泥量。保证了水利枢纽工程的顺利完成。

7.结语

通过使用水泥土搅拌桩的方法对淤泥地基和软土地基进行处理，可以有效提升地基的承载能力，在此工程中，通过使用水泥土搅拌桩的施工技术对水闸进行施工，有效提高了地基的强度，得到了水泥搅拌装在粉细砂和高水位壤土中施工的工程经验，以及相关的技术参数和控制技术要求，为以后类似工程的施工提供了一定的参考依据。

参考文献：

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