水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工探讨

黄一帆 刘艳

摘要：水利工程大多建设在软土地基上，如果不妥善处理会对工程建设质量和使用安全带来巨大隐患。水泥搅拌桩是以水泥作为固化剂，通过水泥搅拌机械设备，将土与水泥强制搅拌形成增强体的复合地基，其适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭及粉土等软土地基。通常地基处理方法不仅取决于加固效果和地质参数，还与工程造价、处理工艺、现场要求等息息相关。基于此，本篇文章对水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工进行研究，以供参考。

关键词：水利工程;软基;水泥搅拌桩;设计及施工

引言

对于水泥搅拌桩而言，其在水利工程建设中经常使用，一般应用在加固饱和软土地基之中，将水泥作为硬化剂，依托专业搅拌设备，利用基础深层搅拌力，促使软土与水泥实现混合效果。混合柱的优势是强度较高，有效优化变形性能，增强水稳定性，达到改善地基承载力与减少基础沉降的功效。在水利项目规模与数量不断增大的环境下，水泥搅拌桩建设也更为常见，发挥其成本低、施工方便等优势，达到对软土地基问题的有效解决。

1水利工程质量管理的重要性

在水利工程建设的过程中，施工的质量直接影响着施工的效果，也会影响水利工程的使用寿命和使用交易。在施工前期阶段，高质量的施工能够减少后期的改进与维修，避免造成不必要的经济损失。一旦水利工程出现问题，就会影响区域经济发展，也会给当地人民群众的生命财产安全带来威胁。为此，应该加强对水利工程质量管理的控制，减少施工过程中存在的安全隐患，完善制度保障，利用制度约束工作人员的行为，提高管理的效果，并加强对工作人员的能力素质的培养，不断提高综合素质和能力。水利工程的施工建设直接影响着国家经济的发展，同时也会影响人们正常的生产生活，为此，应该加大对水利工程施工管理的研究，减少在使用过程中可能存在的安全隐患，将经济损失降到最低。

2水泥搅拌桩加固软基的基本原理

水泥搅拌桩借助深层搅拌机，促使硬化剂、软土地基与外加剂混合，达到硬化土壤、改善物理性质的作用。基于此，反应速度加快，构建更具稳定强度的水泥，土壤与坚硬土硬化效果实现，构建全新的软土地基，水利工程基础强度提升。这种方法成本不高、操作简单，对环境污染较小，优势突出。

3水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工

3.1布设方案

工程区域的地基基础基本上是淤泥基础，全线分布且厚度较大，根据工程的实际情况，结合堤防加固断面形式，工程擬采用水泥土搅拌桩法。水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂和软土之间发生反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的复合地基。具有安全、可靠性较好、价格便宜等优点，但施工工艺复杂，施工周期长。考虑到节省投资，对于本工程的堤身均采用水泥搅拌桩处理地基。

3.2施工材料、设备

（1）材料。该工程所用水泥为普通硅酸盐水泥，施工用水从附近河道抽引河水至集水箱，处理后供施工使用。（2）主要设备。根据桩长和桩径，选用PH-5型深层搅拌机，采用液压步履运行方式。包括：1台55kW主电机、1台7.5kW进提钻电机，1台7.5kW油泵电机，搅拌轴和输浆管、搅拌头、3.5kW的空压机、水泥罐（直径×高为0.9m×1m）及其配套设备。该工程PH-5型深层搅拌机配套机械主要有：1套PM2-15型灰浆计量配料装置、2台容积为500L的灰浆拌制机、1个容积为500L的集料斗、1台单杠150L注浆泵、1套电磁流量计。

3.3施工要求

施工采用湿法施工方式施工，“两喷四搅”工艺成桩。水泥搅拌桩施工现场施工前应予以平整，清除地上和地下的障碍物。应根据设计的桩位、桩型、桩径、桩长，复勘场地地质条件，选择施工机具设备。搅拌桩施工前平整至设计高程，形成打桩平台，上部空桩只搅不喷;桩基施工时跳桩施工，并随时注意监测基坑底部与边坡的变形，如发现变形应立即停止施工，采取临时措施进行支护。停浆（灰）面高于桩顶设计标高500mm，在开挖基坑时，应将桩顶以上土层及桩顶施工质量较差的桩段，采用人工挖除。

3.4施工前准备

在施工之前，准备工作要做到位。首先，要对建筑工地进行平整，清除障碍物，及时用粘土进行回填，避免使用混合土。选择强度与等级质量达到要求的水泥，而后将其送到实验室进行检查。对施工涉及的设备等进行安排，配备监控设备，以有效地控制水泥浆的量。工程机械要保持状态良好，确保稳定运行。在使用之前，需要经过严格检查与审批。

3.5施工工艺流程

水泥搅拌桩工艺流程：定位→预拌下沉→制备水泥浆→喷浆搅拌提升→重复上下搅拌→清洗→移位。（1）定位。桩基施工前采用反铲将表层杂土清除干净，平整场地后，深层搅拌机到达指定桩位，对中已标注桩位，桩位偏差不大于30mm。确保机身水平，导向架垂直。（2）预拌下沉。深层搅拌机正式使用之前需要进行冷却水循环，循环正常之后可以搅拌切土下沉。浆液主要利用输浆管从集料斗向下传输。下沉的速度不能过快也不能过慢，一般控制在0.38～0.75m/min范围内。（3）制备水泥浆。待深层搅拌机下沉到设定深度后，开始制备水泥浆。水泥浆的制备需按照试桩确定的配比进行。（4）喷浆搅拌提升。搅拌机的主要工作过程为边喷浆边搅拌，搅拌机从预定的设计深度开始向上提升，提升过程当中浆液从中心管不断涌入地基。其提升速度一般控制在0.3～0.5m/min范围内的均匀速度提升。（5）重复上下搅拌。为了有效提高水泥浆液搅拌的均匀度，采用上下反复搅拌的方式。搅拌机从设计深度底部提升至顶部之后，集料斗中的水泥刚好处于满载状态。此时，可以使搅拌机继续向下旋转至设计深度底部后再向上提升。通过上下反复搅拌，形成柱状加固体。（6）清洗。集料斗使用完成之后应当进行及时清洗，防止水泥浆液固化对集料斗造成破坏。向集料斗中注入清水并开启灰浆泵，直至基本干净。（7）移位。重复上述步骤，进行下一根的施工。

3.6质量检查措施

在水泥搅拌桩完成七天之后，发挥轻便触探法的作用，对桩体质量进行检测。一般情况下，使用轻便触探器的勺钻在桩体中钻孔取样，观察颜色变化情况，考察搅拌混匀程度，分析水泥强度等参数，保证水泥搅拌桩的整体强度能够满足水利工程设计标准要求。具体讲，这种探法的深度一般要高于4米。在成桩之后，需要保证横向承载水泥土28天后、竖向承载水泥土90天后，采取钻芯取样的方式检查桩体完整性、搅拌均度、桩基整体强度、桩体垂直度等方面参数。

结束语

总而言之，水泥土搅拌桩处理地基具有不均匀沉降小，承载力高且施工过程对周边环境影响小等特点而得到了推广应用。堤防达标加固工程中采用水泥搅拌桩处理软土地基符合工程要求，桩体设计实施方案及计算复核方法对水利工程软土地基处理具有借鉴意义，在选用处理方法时应坚持因地制宜，综合考虑地质条件、工程建设标准和经济效益，持续探索新工艺和新方法以实现地基处理效果最优化。

参考文献

[1]谢地.水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工探讨[J].珠江水运，2019（01）：94-95.

[2]胡永安.水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工探讨[J].工程建设与设计，2019（03）：126-128.

[3]唐鹏，李明.水泥搅拌桩软基处理的施工质量控制研究[J].科技风，2019（35）：118.

[4]杨志荣.水利工程软基中水泥搅拌桩的设计及施工探讨[J].黑龙江水利科技，2019，47（08）：166-167+173.

[5]唐杏.水泥搅拌桩在水利工程软基处理中的应用[J].河南建材，2019（02）：313-314.