桩技术在水利工程地基加固中的应用

刘飞虎 广东水电二局股份有限公司

我国水利工程的施工质量越来越高，但仍然存在一定技术难题，如对施工地基的加固处理。相较于其他建筑工程，水利工程施工区域的地质环境更为复杂，经常遇到不良地基，这类地基具有压缩性高、透水性低等特点，因此需要施工单位对地基进行合理的加固处理，避免出现地面沉降，建筑物不稳固等问题。

1.工程概述

盛世游艇会水利工程施工区域位于中山市南部，交通便利，施工占地面积约85.8万m2。首期建设施工面积为20万m2。盛世游艇会水利工程主要施工项目包括防洪堤、船闸、内外泵站及外排水渠施工，工程级别为Ⅳ级，主要建筑物级别为Ⅳ级，次要建筑物级别为V级，临时建筑物级别为V级。

1.1 地质地形

根据施工现场勘探结果显示，该水利工程地基内岩质属于第四系海路交互相沉积岩，区域地貌为珠江三角洲淤积、冲洪积及海路交互相沉积的平原地貌，地形平坦开阔，并伴随有低山、丘陵地貌。岩土分布较分散，各区间土质差异大，地基表层主要属于杂填土土质，地基上部土质组成结构主要为粉细砂，中部岩层富含黏性土，下部基岩主体结构为海路交互相沉积岩。

1.2 水文气象

项目施工区域属于亚热带海洋季风气侯，气候环境温热湿润。降雨集中于4～6月份，且降雨强度大，同时7～9月份多产生台风雨。年降雨量分配不均匀，汛期、枯水期分界线明显，每年4～9月份降水量占全年总降水量83%，每年10月至次年3月的降雨量占全年的总降雨量17%。因此该水利工程河域径流量具有汛期径流量大、枯水期径流量量小的明显特征。

2.桩技术在水利工程地基加固中的应用

2.1 桩技术选择

该水利工程地基内岩质属于第四系海路交互相沉积岩，富含淤泥，土质松软，埋深最高达0.3m，具有压缩性高、强度小、透水性低、形变程度较高的特点，容易引起地面沉降变形，抗滑稳定性低。为保证水利工程施工建设的稳定性，并对路面的沉降变形问题进行相应处理，现通过水泥搅拌桩技术及混凝土管桩技术对工程地基进行加固处理。同时由于工程地基的特殊性质，可利用干法施工和湿法施工，对水泥搅拌桩的间距及形态进行相应处理，并通过合理布局和相应的技术应用，控制路面沉降变形程度。并且通过混凝土管桩加固技术，可以有效提高路基的抗剪性能，增强路基的抗滑稳定性。

2.2 水泥搅拌桩技术应用

2.2.1 干法施工

在该水利工程路基加固施工过程中，拟采用“一喷四搅”方式进行干法施工。首先，在确保桩位测量采样工作的前提下，将搅拌桩机移动至测量位置，尽量保证钻头中心与桩位对齐，且对位偏差不超过2cm，然后利用水平尺对桩机进行水平调整，保证钻杆的垂直度误差不超过1%。确保准备工作无误以后，须启动传动系统，将档位调至四档，进行快速送气旋转钻进处理，如果钻进过程中遇到质地较硬的淤泥或岩层时，须将档位调至二档，直至钻进深度到达设计桩底高程。需要注意的是，在进行钻进作业前，应将钻头底部接地，并将电子计录仪读数归零。在保证钻进深度满足施工要求且检验合格后，在钻孔底部进行喷粉处理并搅拌一定时间，然后反转钻机位置，并启动送灰系统，同时观察电子计录仪读数，当仪器显示灰量达到60kg后，对钻机进行提升操作，并搅拌过程中进行喷灰操作，直到钻机达到设计桩顶高程后，在停灰面继续搅拌喷灰一定时间，然后正转传动系统，停止喷粉操作，由停灰面向下进行复搅操作，直至设计桩底高程。当复搅钻进至设计桩底高程时，反转传动系统，再次进行复搅操作并保证钻机处于提升状态。需要注意的是，在复搅过程中须保证每20cm2灰量应达到12kg，如不满足该条件，应立即启动送灰系统进行补喷操作，保证每米含灰量不低于60kg，完成补喷操作后，应向下搅拌钻进1m，再继续提升复搅，搅拌至停灰面形成水泥搅拌桩。

2.2.2 湿法施工

为保证该水利工程路基加固施工的可靠性，拟采用“四喷四搅”操作进行湿法施工，以弥补干法施工的不足。待搅拌桩机钻进至设计位置后，启动传动系统并调至四档，同时启动送浆系统，在钻机向下旋转钻进时进行喷浆操作，直到钻机到达设计深度。需要注意的是，应在具体施工前通过钢尺对钻具长度进行度量，并用红漆对钻孔部位进行相应标注，以便后续查验。待钻机达到设计深度后，反转传动系统并调至二档，在反转搅拌提升过程中进行喷浆操作。保证注浆泵出口压力稳定在0.4～0.6Mpa之间，同时钻机反转提升至停浆面后，仍需保持钻机处于搅拌状态并进行喷浆操作，并持续一定时间，且搅拌提升速度应与注浆速度一致，以保证每根搅拌桩的水泥掺量符合施工要求。在施工过程中，必须保证送浆系统能够正常连续地工作，如果因为特殊原因需要停止注浆操作，应立即停止搅拌钻进施工，同时为了防止因浆液减少而导致搅拌桩断裂，应将钻机钻至停浆点以下50cm处，进行补浆操作，再继续提升钻机。当钻机钻至设计桩顶高程时，停止提升操作，并正转传动系统，将其调至二档，从停浆面进行搅拌喷浆作业，直到设计桩底高程，然后反转传动系统，将其调至二档速度，在提升旋转喷浆过程中进行复搅操作，复搅至停浆面后停止操作并由相关技术人员进行成桩质量检测。湿法施工艺流程如图1所示。

图1 水泥搅拌桩湿法施工工艺流程图

2.3 混凝土管桩技术应用

混凝土管桩技术是一项先进的地基加固施工技术，对该工程地基有着很好的加固效果。将混凝土管桩埋入地基中，可以有效解决该工程地基的土质松软问题。在进行混凝土管桩施工前，须根据管桩编号及桩位对桩机进行适当调整，保证钻头中部与桩位对齐，并通过水平尺将桩机调至水平，保证钻杆位于铅垂线，在桩机准确定位并确保处于铅锤状态后，启动钻头，旋转钻进至施工要求深度，并标记清楚钻孔深度及位置，便于后续查验。同时严格按照设计好的水泥浆浓度配合比，控制好水泥、水和外加剂的用量，并充分搅拌浆液，再将浆液装入储浆斗前测定水泥浆的浓度，保证水泥浆质量符合工程要求，并将标准水泥浆用量精确标记在浆桶内壁。保证钻头达到设计要求深度同时钻具管理通畅后，反转传送装置并将其启动，对钻孔进行输浆并搅拌，确保每米喷浆量满足工程要求，当钻头提升至设计高程时，停止搅拌，再次反转传送装置，从停浆面向下进行喷浆搅拌作业，并插入混凝土管桩形成桩体。工艺流程图如图2所示。

图2 混凝土管桩施工流程图

3.总结

本文以盛世游艇会水利工程为例，针对该工程的地基结构，具体分析了桩技术在水利工程地基加固施工建设方面的应用，同时指出应针对工程项目地基的结构特点，选取合适的加固处理技术，同时采用干法施工和湿法施工进行水泥搅拌桩施工，以保证水利工程建设顺利进行。