深层搅拌桩技术在水利工程中的应用

刘学勤，李春艳，张修凯

（1.山东大禹工程建设有限公司，山东 济南 251000；2.山东水利工程总公司，山东 济南 251000）

深层搅拌桩技术在水利工程中的应用

刘学勤1，李春艳1，张修凯2

（1.山东大禹工程建设有限公司，山东 济南 251000；2.山东水利工程总公司，山东 济南 251000）

【摘要】以巨野县麒麟湖的地基施工为基础，对工程施工涉及的深层搅拌桩技术的特点、施工工艺进行了简述，提出了施工质量控制要点和施工过程中的常见事故及其处理方法，以期为同类工程施工提供经验和借鉴。

【关键词】水利工程；地基处理；深层搅拌桩

对于水利工程项目，地基是确保整个工程质量和安全运行的前提条件，深层搅拌桩是当前最为常见且应用广泛的地基处理技术。本文结合巨野麒麟湖的地基施工经验，对深层搅拌桩技术的特点、施工方法以及质量控制重点进行了探讨，并对施工过程中所遇见的问题进行了归纳，总结了水利工程的地基作业过程中，深层搅拌桩施工技术的应用与体会。

1　深层搅拌桩技术的施工特点

深层搅拌工艺是利用机械钻头钻探至地下预定深度后，再利用水泥等固化剂材料和软土强行搅拌混合，并随着钻杆的提升，逐渐生成桩柱体的施工方法。搅拌后的泥浆混合体，在物理与化学反应的作用下逐渐凝结并形成在强度、水稳定性和整体性等方面，都可以满足水利工程地基技术指标要求的桩柱体。深层搅拌桩施工工艺成熟，易控制、工效高、成本低，适用于多种地质和水文条件，尤其在淤泥或粉细砂地层中，采用深层搅拌桩技术可以取得其他施工技术所无法实现的施工效果。

2　深层搅拌桩技术的施工方法

巨野县的麒麟湖，湖底主要为砂壤土、壤土夹姜石、粉细砂和黏土，整体结构比较疏散。鉴于以上地质条件，在经过技术专家的多次论证后，决定对麒麟湖的地基采用深层搅拌桩技术进行施工。

2.1施工机具的选择

目前，水利工程地基施工采用的深层搅拌桩泥浆喷浆形式，主要包括中心管式喷浆和叶片式喷浆。在土质为砂壤土或粉细砂等的工况，多采用中心管式喷浆形式。叶片式喷浆形式多适用于搅拌桩的连续施工，但缺点是喷浆孔容易被水泥浆堵塞，清洗比较困难。选择采用的ZL400L型深层搅拌机，是我国最新研制的混合动力搅拌机械，该设备包括搅拌系统、输浆系统以及自动供给动力系统，并配备电源控制柜、集料斗以及灰浆搅拌机等，为工程的施工质量提供保障。

2.2工艺流程

1）施工定位。结合实际工程的定位放线结果，施工中涉及的机械设备要在施工区域内的指定位置架设，而对于成片的桩位施工，则要从工程的中心向外扩散式设置。

2）搅拌系统的下沉。在将深层搅拌机的输浆管、输水管以及电器系统接通后，要对系统的循环功能进行检查，在确保工作正常后，再将深层搅拌机的电机开启。此时，搅拌系统会顺着搅拌机的导向架逐渐下沉并开始搅拌。

3）水泥浆的拌制。在深层搅拌机的搅拌系统下沉到深度后，要进行水泥浆的拌制。该工程的泥浆拌制材料选择优质的膨润土以及较少的粘土，其配合比重控制在1.1～1.2，胶体率为95%，粘度控制在18～25S，含沙量≤5%。为改善水泥浆的综合性能，可在水泥浆中添加适量的添加剂。另外，水泥浆在经过制浆池、沉淀池和储存池的3次处理后，方可进行灌注使用。

4）搅拌成柱及清洗。在搅拌系统下沉至预定深度后，开启灰浆泵并将水泥浆灌注到地基中，同时要将钻机缓慢上提。此时，搅拌系统要继续旋转搅拌，确保水泥浆和土层的混合均匀。为了提高桩柱体顶部的强度，在桩柱体顶面以下的1.5m范围内，要进行二次灌浆，并根据施工设计和土层的分布状况，在此区域内进行来回式的循环搅拌。桩柱体的施工完成后，利用深层搅拌机输水管中的清水将钻头冲洗干净，并移至下一桩柱工位。

3　深层搅拌桩的施工控制要点

3.1确定灌注参数

施工参数要根据施工设计要求、试桩数据来确定，试桩的数量要不少于5根。另外，灰浆泵的水泥浆灌输量、传送时间以及搅拌系统的提升和下沉速度等相关参数也应在灌注前确定。

3.2固化剂的选用

灰浆固化剂、外掺加剂种类以及掺入量，要根据室内固化试验结果确定。在施工时，要结合先前的实验数据、浆液罐数以及单根搅拌桩的水泥用量，确定单桩的灰浆用量。

3.3桩位控制

起吊设备的导向架及其平整度与地面的垂直性决定了桩柱体与地面的垂直度。因此，要严格控制起吊设备导向架与地面的夹角，而搅拌桩的位置偏差，则要采用定位卡来控制，通常位置偏差的控制范围为±3cm。如果搅拌桩为搭接成墙形式，相邻桩的施工时间间隔要少于24h，否则将无法搭接。

3.4灌注工序

桩柱体的灌注要采用 “6搅5喷”的施工方法。该施工方法的具体工序为：搅拌系统且搅拌且下沉—搅拌系统且搅拌灌浆且提升—搅拌系统且搅拌灌浆且下沉—搅拌系统且搅拌灌浆且提升—搅拌系统且搅拌灌浆且下沉—搅拌系统且搅拌灌浆且提升。

3.5灌注的连续性

供浆机组的操作要与搅拌操作机组密切配合，保证水泥浆供应的连续性，而搅拌操作机组要使搅拌系统的循环提升和下沉满足施工设计的要求。当搅拌系统在下沉或提升即将到达底层或地面时，要停留30s，继续喷浆并搅拌，以便水泥浆能够与底层或桩头土层彻底混合。如果在施工过程中，现场施工机械出现断电，要立即检查断电原因，并在来电后将搅拌系统下沉0.5m再继续搅拌作业。当断电时间超过三小时，则要将输浆管路拆卸，并用清水将管内外泥浆彻底清除，以防泥浆凝固堵塞输送管。

3.6施工后期的防护

在桩柱体施工结束并大于28d后，可移除其顶面0.5m的覆盖土层。同时，搅拌桩的施工区域不得存有重型设备通行，以免对桩柱体的强度造成影响，以保证桩柱体的整体质量。

4　深层搅拌桩施工遇到的问题及对策

4.1桩位不准的解决方法

深层搅拌桩属于隐蔽工程，在对桩柱体进行施工前，施工技术人员要对桩位进行复测，在确保位置准确无误后报监理工程师审批。测量人员要充分重视轴线和桩位检查工作，做到事前检查，事后复查，发现偏移后，要及时上报监理工程师，采取补桩、搭接或调整轴线等措施。

4.2钻头下沉搅拌受阻的解决方法

如果打桩机钻头在下沉搅拌过程中遇到巨石、大树根等硬物时，就会停止下沉并原地搅拌。此时，施工人员要立即暂停下搅工作，并移位对间隔桩柱体先行施工，再返回对这一桩位下沉搅拌。对较浅的阻碍物，可开挖清除，对较深阻碍物，可采用冲击钻进行冲击清除。

4.3输浆管堵塞的解决方法

输浆管堵塞是深层搅拌桩施工中最容易发生的一个故障。引起这类故障的主要原因是水泥浆的稠度较大、水灰比过小或喷灌的位置不准等造成的。一旦输送过程中发生堵管现象，要及时提出，清除障碍。疏通后的搅拌系统要在重新灌浆前，将搅拌系统下沉0.5m再继续搅拌，或在发生堵管桩柱体的上端再补打一桩。

（责任编辑迟明春）

【中图分类号】F426.91

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-10-0035-02

收稿日期：2015-03-16

作者简介：刘学勤（1985—）女，助理工程师