深层搅拌桩技术在水利工程施工中的应用及实施要点

□曹雪梅（新疆额敏县沙拉也木勒河水管所）



深层搅拌桩技术在水利工程施工中的应用及实施要点

□曹雪梅（新疆额敏县沙拉也木勒河水管所）

摘要：水利工程是国家经济发展和社会稳定的重要影响要素之一，随着社会科技的进步以及人们生活水平的提高，人们对水利工程建设的要求也不断提升。同时加强了对水利工程施工质量的关注，而水利工程的地基处理和工程质量息息相关，因此，为了加强水利工程建设要提升地基处理的质量。其中，地基质量中最关键的技术是深层搅拌桩技术。文章对水利工程地基处理中深层搅拌桩技术应用的特点、施工质量控制要点等进行阐述，并在此基础上以新疆水利工程为例，具体分析水利工程地基处理中深层搅拌桩技术的应用。

关键词：水利工程；地基处理；深层搅拌桩技术；应用

0　引言

水利工程的建设发展对社会经济和社会进步具有重要现实意义，同时对发电、灌溉和航运等方面也具有深远的意义，由此，要加强水利工程建设。在水利工程建设中，地基作为一种隐蔽性工程，是水利工程建设的重要内容，对水利工程的成败具有重要影响。一旦地基成型，对其有关的一系列检查和补救策略很难实施。现阶段，地基处理中使用最为普遍的技术是深层搅拌桩技术。因此，对于地基的处理要着重加强深层搅拌桩技术的控制，从而保障水利工程的施工质量。

1　深层搅拌桩技术概述

1.1深层搅拌桩技术含义

深层搅拌桩技术主要是以水泥或者石灰等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，对地基深处的软土和固化剂（浆液和粉体）进行强制性的搅拌，在搅拌中固化剂和软土之间会产生一系列的物理化学反应，从而使软土变硬，形成具有稳定性、整体性、一定强度的水泥加固土，使地基强度得到提高。

1.2深层搅拌桩技术应用的特点

深层搅拌桩技术主要是利用水泥固化剂，在深层搅拌机械作用下，将地基深处的软土和水泥进行强制搅拌，水泥和软土会在搅拌中产生物理化学反应，进而增强软土的硬度和强度。

1.2.1适用范围

深层搅拌桩技术主要适用于淤泥质粉细砂地区和淤泥地区的地基处理中，在这些地基处理中，深层搅拌桩技术主要能够对工程建设中的地基进行加固处理和防渗漏处理。

1.2.2优点

深层搅拌桩技术又被叫做泥土加固法，该技术的主要优点在于：第一，水泥土的容量和天然土容量相近，但比重一般比天然土大；第二，水泥土的无侧限抗压强度为300～400 kPa，是天然土抗压的几百倍以上。基于深层搅拌桩技术的特点，近几年该技术被人们广泛应用到各种地基处理中，能够提升地基的承载力、增强其防渗漏的长度，实现对地基的加固处理。

2　深层搅拌桩技术应用存在的问题

2.1地基处理中深层搅拌桩的桩位不准确

深层搅拌桩技术是一种隐蔽性的施工作业，需要在施工前对桩位的放置位置进行明确，特别是要注意对桩位的校正和审核工作。因此，在桩位放置完成之后，监理工程师要对桩位进行审核，同时还要对轴线的位置进行检测，进而避免重复施工现象的发生。

2.2输浆管堵塞

输浆管堵塞的问题常在深层搅拌桩技术的施工中发生，产生的主要原因是浆液水灰比重较小、粘稠度过高以及打桩机的钻头喷管位置不合设计要求等。水泥深层搅拌桩技术的水灰比要在0.50，一旦水灰比超过或者＜0.50，就会出现输浆管堵塞的问题。

2.3钻头下搅受阻

深层搅拌桩技术的打桩机在向下搅拌中，一旦遇到大的障碍物，会出现因为长期搅拌而无法下沉的问题，导致钻头的下搅受到阻碍。

3　水利工程地基处理中深层搅拌桩技术的应用分析

3.1工程案例

新疆是典型的内陆干旱半干旱地区，具有荒漠绿洲、灌溉农业的生态环境，水不仅是新疆绿洲的命脉，同时也是其农业、经济发展的命脉。新疆共有河流570条，地表水和地下水资源总量为1254亿m3，可利用水量为877亿m3，占总水量的68%以上。伴随国家和政府对新疆水利的重视，加强了对新疆水利的不断整修，积极拓展绿洲面积，大中型水电站建设不断增加，引水枢纽工程达到了7760座，极大提升了新疆引水灌溉的能力。玛纳斯河灌溉区是20世纪五六十年代新疆开发建设的现代化大型灌溉区，位于新疆天山北麓的准噶尔盆地南缘，灌区冬季严寒、夏季炎热干燥，受大陆性气候的影响，年降水量较少，是典型的荒漠绿洲以及灌溉农业区。由于国家和政府对其加强管理，不断在地区引进先进的灌溉技术，建设完善了玛纳斯河水利工程，使得地区的水资源得到了合理的利用。但其地下水位常年都处于较高的水平，以至于形成饱和液限，地基承载力无法达到设计要求，需通过地基处理提高承载力。

3.2地基处理中深层搅拌桩技术工程施工前的准备工作

3.2.1对地下管线位置、架空电线高度和位置、机械摆放工作的准备

首先，要对地下管线的位置以及架空电线的高度和位置进行确定，同时对施工现场的障碍物进行清理，辅助做好一系列路通、水通和电通等工作。按照施工设计图纸来进行放线，从而对深层搅拌桩的具体位置进行标注。利用板条并以每五个一桩的形式来确定施工现场的搅拌桩桩位。其次，做好施工前的准备工作，比如对机械设备摆放、运输通道安排等进行规划。桩机的性能要良好，功率设置一般要在45 kW以上。对桩机电流表、管道压力表等需要按照标准进行标定。再次，桩机的钻头叶片要保证三层的设定，每层两片，上下间距30 cm，夹角在30°，叶片宽度为10 cm。最后，桩基要面向施工便道的一侧进行垂直，搅拌罐和存储浆罐的容量要在一根桩容量的基础上增加50 kg。

3.2.2对水泥土的配比试验以及工艺的试桩准备

第一，水泥土配比试验。施工前的水泥土配比试验能够对工程的有效进行提供可靠、科学的参数支持。比如28 d的桩体配比强度为1.50，抗压强度为1 MPa，在施工现场挖取地下5 m处的土为样本，在测定后发现土样的含水率为28.6%，配比设计原料为水泥、水、天然土、外加剂，配比比例为100∶667∶55∶1。参照比例在室内选取对应的原料，进而对施工现场的试桩进行施工。第二，工艺试桩。试桩工作的进行主要是将施工部位和工程桩的布置来开展的，首先在每段墙体下放置一个试验桩，在检验合格后将其永驻。其次，对施工参数进行确定，最适合的参数为：钻井速度为每分钟1.10 m、提升速度为每分钟0.60～0.80 m、喷浆压力在0.20～0.40 MPa之间等。最后，将水泥浆和软土进行强制性搅拌，且尽可能搅拌多次，从而提升水泥的强度。

3.3地基处理中深层搅拌桩技术工程施工中的工作

3.3.1深层搅拌桩技术的施工工艺

第一，根据水利工程定位放线的效果，将深层搅拌桩机械设备安放在合适的位置，并呈现由中心向四周扩散的顺序进行施工。第二，进行预搅拌下沉工作。在电路、水管等接通之后，开启深层搅拌机，将其沉入土层中进行搅拌，其下沉的具体速度由电流检测表来控制。第三，在搅拌机下沉一定深度后，按照合理的比例配比水泥浆。第四，进行喷浆搅拌。当搅拌机下沉到一定深度后，启动灰浆泵，从而将水泥浆强制压到在地基中。第五，为了实现软土和水泥的均匀搅拌，需要对二者进行重复搅拌，通常是从桩顶向下每1.50 m进行一次循环搅拌，从而提升桩顶部的强度。第六，在搅拌桩施工结束后，要对灰浆泵进行冲洗。

3.3.2对深层搅拌桩地基承载力的检测

第一，在成桩的7 d后对其浅部进行开挖，开挖到桩顶以下的0.50 m处，并对其是否存在缩颈内陷，桩径、桩距是否符合要求进行检查。第二，在工程完成后的28 d，对地桩进行复合式地基试验，静载试验的结果如表1所示。根据表1可以看出，在荷载的作用下，承压板随着沉降量的变化发生较为均匀的增减，总体上呈现稳定的发展趋势。

表1　静载试验结果表

3.4地基处理中深层搅拌桩技术工程施工后的工作

深层搅拌桩施工后的工作主要包括以下几个方面：第一，质量控制要点在施工后的28 d，要将桩顶的覆盖土层及时清除，从而保证深层搅拌桩施工后的质量。第二，对于土层的清除要尽可能采用人工方式进行挖掘，避免使用机械设备。第三，在施工区域内要禁止一切重型车辆行走，从而保证桩体的强度和质量。

4　总结

综上所述，水泥搅拌桩技术在水利工程建设中得到了较为广泛的应用，一方面能够起到防止渗漏的作用，另一方面能够在一定程度上提升水利工程软基的承载能力。因此，有关人员要根据新疆水利工程的具体情况，因地制宜使用水泥搅拌桩技术，及时发现工程存在的问题，并采取有效的手段对问题进行及时解决，从而不断提升新疆水利工程的质量，促进水利工程的稳定发展。

（责任编辑：左英勇）

中图分类号：TV553

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）04-0064-02

作者简介：曹雪梅（1972-），工程师，主要从事水库管理工作。

收稿日期：2016-01-22