水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化研究

滕娟　刘颖　吴泽昊

摘  要：伴随我国堤防工程施工技术不断发展，“水泥搅拌桩技术”作为现阶段我国提防工程施工较为常见方法，其重要性不言而喻。通过近年来大多研究发现，“水泥搅拌桩技术”的科学性与创新性对堤防工程项目质量、效率影响颇大。本次研究将对水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化进行分析，为下一步工作开展提供依据参考。

关键词：水泥搅拌桩;堤防工程;质量控制;水泥

中图分类号：TV871         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）07-0096-02

Abstract： With the continuous development of dike construction technology in our country， "cement mixing pile technology" is adopted as a common method of prevention engineering construction in our country at the present stage， and its importance is self-evident. Through most studies in recent years， it is found that the scientific and innovative nature of "cement mixing pile technology" has a great impact on the quality and efficiency of dike projects. This study will analyze the design and optimization of cement mixing pile strengthening dike project， and provide reference for further work.

Keywords： cement mixing pile; dike engineering; quality control; cement

1 水泥土搅拌桩方案具体设计

1.1 项目概述

该案例河道工程占地面积约0.9km2，在城市规划中将该区域拟建为都市海景休闲度假区。主要建设项目包括：星级酒店、休闲娱乐设、高档住宅小区等。通过资料调查后发现其区域原部分堤防工程防洪标准为4级，且堤防填筑土料质量相对较差，容易产生塌方、滑坡、裂缝等情况。在历年洪水灾害侵袭中经常出现“漫顶”现象。并根据岩土工程勘察报告得出，其区域堤防基础土层由淤泥、中细砂、填土、淤泥质粉砂等物质构成。而淤泥材料的承载力特征值为70kPa、压缩模量为3.75MPa、层厚2.36m，中细砂的承载力特征值为140kPa、压缩模量为6MPa、层厚13.05m，淤泥质粉砂的承载力特征值为75kPa、压缩模量为2.57MPa、层厚8.59m。

1.2 方案具体设计

在水泥土搅拌桩方案设计中需要对该案例河道施工现场、施工目的进行考察分析，根据实际情况对加固技术进行针对调整。水泥土搅拌桩技术不是单一片面的简单流程，而是更为科学、合理的系统布局。需要从多方面、多角度对其进行全面设计。水泥搅拌桩技术在案例河道工程施工中，适用于淤泥土质、处理淤泥、粉土土质等松软地基。可以与周边土体形成一定的承受竖向荷载力，即复合型地基。在具体技术应用中需要的参数进行合理设计，以深层搅拌桩为案例，其参数包括：桩体长度、置换率、水泥掺入量等，其具体设计方案如下：

（1）搅拌桩设计

搅拌桩设计是该案例河道堤防加固工程施工的重要前提，合理的搅拌桩设计可以起到极为重要的保障效果。搅拌桩设计前需要对工程河堤进行观察分析。主要是由于海水起伏高度与海水冲击角度会对河堤造成的影响。海水可能含有大量的硫酸根离子，在与水泥进行接触过程中容易对水泥造成侵蚀。导致水泥搅拌桩体出现裂缝、破损等情况发生。使其承受力与硬度遭受严重破坏。因此，针对该问题现状，在设计过程中一定要对水泥中的组织物质进行考量。建立选择矿渣及普通硅酸盐水泥。其号标它通常大于42.5，并对水泥中出现的膨胀结晶体数量进行科学控制，即在标准范围之内。其目的是加强水泥土的抗腐蚀、抗侵蚀性。

（2）桩长具体设计

通过对水泥土搅拌桩技术分析后发现，该桩装底在对软弱土层进行穿透过程中极易形成较强的持力层。即出现桩端阻力，使桩体沉降量明显缩小。通过现场观察后发现，该堤防工程主要为淤泥层之下，即（埋深12cm），其土质结构特点为层位稳定、厚度颇大、性质较好、黏土结构等。出于防止桩体出现悬浮情况。应选择下卧黏土层为其底持力层。所以，设计其桩体深入土层为1.0m，桩底大致高程为-12.0m。桩顶高程应该为原堤顶标准高度，应设计桩长为15.0m[1]。

1.3 堤防加固设计方案优化措施

在实际堤防加固搅拌桩施工过程中极易对地下淤泥产生搅动效果，这样就影响了因施工造成的问题出现。使淤泥强度参数大幅度降低。影响性主要体现在堤防施工过程中出现局部失稳状况。因此，基于该问题现状建议对堤外侧进行两级反压平台建造。并在海堤完全稳定的情况下进行搅拌桩。同时，通过相关测试与试验方法，将原工艺中的四搅两喷模式转变为四搅四喷模式，使桩体在水泥中的均匀性大幅度提升。在對桩体无侧限抗压强度进行检测中发展，其强度为0.5MPa之上，其复合地基竖向承载力为189kPa之上。

针对上述问题，对该水泥搅拌桩进行科学优化与重新布置，提升了经济比。经过优化后，该水泥搅拌桩由原来的6排变成了5排。其横向间距为1.26m，该纵向间距为1.6m，并需要将桩体无侧限抗压强度设置为小于0.5MPa，该桩长打入淤泥穿过粉质黏土为0.5m，施工方案优化前后桩位布置见图1。

2 提升水泥搅拌桩加固堤防工程质量相关对策

2.1 进行精细化管理

在案例河道工程水泥搅拌桩加固堤防施工过程中建议采用“精细化”管理模式，精细化管理是提升桩体施工质量的重要基础。另外，形成桩体质量成因主要在于对“施工细节”的程度重视，在搅拌、设计、下桩过程中往往会因细节问题的忽视，导致质量事故的出现。所以，基于该问题现状，建立施工质量精细化管理模式，起到了细节控制、环节巩固、质量提升的实际作用，具体如下：第一、加强对水泥搅拌桩加固堤防工程施工的精细化管理，主要包括：搅拌作业质量检测、浇筑作业质量检测、混凝土比例质量检测、泥浆材料质量检测等，如发现问题坚决给予严肃处理。第二、细化施工流程，构建标准施工评比机制，对水泥搅拌桩加固堤防施工细节进行标准制定，每一项步骤、施工环节、材料应用、机械作业等必须以“标准机制”进行规范，并对其进行评比，如无质量问题给予表扬及经济奖励，如发现质量问题，必须进行严肃处理。

2.2 进行科学搅拌

混凝土搅拌应严格按配合比备料，计量准确，其允许误差控制在：水泥、水、外加剂及其他混合材料±1%，具体标准要求如下：第一、原材料控制。混凝土作为重要原材料，在投入现场之前必须对其出厂合格证进行检查，一定要避免其出厂日期超过2个月以上的水泥及相关变质结块等水泥进行采用。水泥、砂子等原材料按照相关规定进行见证取样，并送具有资质的试验检测机构进行试验。第二、配合比设计与控制。根据计算的配合比制作混凝土试块，第一时间将其送检到相关实验机构进行检测，并提供基准配合比。第三、喷浆料的计量搅拌控制。搅拌上料次序：先上符合标准的砂，后上水泥。交班时间不得少于3分钟[2]。

2.3 提升施工技术人员专业素质

第一、应该对施工技术人员进行集中培训，不断深化职业道德及核心素养，并明确责任机制，即定岗定位，如出现问题可以第一时间进行追查。同时，通过思想教育可以帮助施工人员树立责任心，在培训过程中可以穿插质量控制及施工保障等相关内容。其次，开展全面的专业理论知识学习，以“保质量、提效率”为主，并对施工理论知识及施工技巧进行传授，让施工技术人员可以在较短时间内了解及掌握施工技巧。同时，应该加强施工人员的实际工作经验，让其多工作、多实践，通过水泥搅拌桩加固堤防施工经验积累，为日后施工质量提升打下重要基础。第二、应该从工程整体质量出发，建立校企合作模式，大力吸引水泥搅拌桩加固堤防施工技术人才，只有技术人才的高端化才能满足当下堤防工程需求[3]。

3 结束语

综上所述，通过对水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化进行分析研究，主要包括： 水泥搅拌桩加固桩堤防工程的重要性、水泥土搅拌桩方案具体设计，其包括水泥土搅拌桩方案具体设计、搅拌桩设计、桩长具体设计、堤防加固设计方案优化措施、提升水泥搅拌桩加固堤防工程质量相关对策，其包括精细化质量控制、科学搅拌、提升施工人员综合素质等，从多方面、多角度对水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化进行阐明，为下一步工作开展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]郭涛.水泥搅拌桩加固堤防工程的设计及优化[J].赤峰学院学报（自然科学版），2012（10）：49-51.

[2]吴芳.浅议水泥搅拌桩与压密注浆技术在京杭大运河（苏州段）堤防加固工程中的應用[J].中国水运，2019，609（02）：64-65.

[3]宾斌，蒋厚良，王雪龙，等.导水布袋复合压密注浆桩技术在软土质堤防加固处理中的应用研究[J].水利与建筑工程学报，2015（4）：183-187.