水泥搅拌桩在泵站地基处理中的应用

水泥搅拌桩在泵站地基处理中的应用

姜伟

姜伟

身份证号：320925197512110637

摘要：某泵站由于位于软土地基之上，地基承载力不足，不能满足泵站地基的强度和变形要求，经研究决定采用水泥搅拌桩对其进行处理。本文对其处理技术进行介绍，望对类似施工有所帮助。

关键词：水泥搅拌桩；泵站；地基处理

一、工程概况

某泵站修建目的主要是解决枯水年份A湖水位较低时抽取湖水向下游城市供水，以改善城市水质。主泵房内布置6台斜15°单机50m3/s的斜轴泵，底板长84.87m，宽（顺水流方向）40.45m，采用二机一缝的布置，泵房底板共分三块。进水侧底板底高程-8.05m，出水侧底板底高程-6.45m，底板厚2m。安装间布置在泵房的北端，在泵房的南端布置一座35kV变电站。主泵房建基面在粉质粘土上，土层物理力学指标较低，天然地基无法满足泵房上部结构对地基的强度和变形要求，必须进行地基处理。

二、泵站地基处理方案

泵房地基应力计算以二机一联段作为计算单元，经过计算，控制工况为完建工况，泵房在控制工况时基底应力最大值为198.9kPa，最小值为135.3kPa，平均地基应力为167.1kPa，超过⑤层土的地基承载力标准值。对⑤层土进行宽度修正以后的地基承载力标准值为128.96kPa，亦不能满足设计要求。⑤层下部为⑥层棕黄、灰绿色粉质粘土，该土层厚约5.2m，土质均一，呈硬塑状态，属中压缩性土，其地基承载力标准值为300kPa，是泵房基础较好的浅层持力层。

水泥搅拌桩是一种用于加固软土地基较为常用的地基加固方法。

水泥搅拌桩是用固化剂水泥浆与外加剂(木质素磺酸钙等)通过搅拌

机输送到软土中，并将喷入软土中的水泥浆与软土充分拌合在一起。

由固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学作用，改变了原状土

的结构，使之形成具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥土，从而达到地基加固的目的。水泥搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力特征值不大于l20Kpa的粘性土等地基。水泥搅拌桩具有施工工期短、效率高的特点；在施工过程中，无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不挤土、不污染环境以及施工机具简单、加固费用低廉等优点。地基处理采用双排水泥搅拌桩套打技术。使水泥桩形成连续壁状墙体。对泵站底板下液化土层进行围封、截断，防止粉土液化流动而失去地基承载力。同时也起到了防渗帷幕的作用，有效减少水头的渗流作用。

水泥搅拌桩桩型采用单头搅拌桩，直径0.6m，搭接长度为0.1m梅花形布置，桩中心距为0.5m。水泥搅拌桩固化剂采用425#普通硅酸盐水泥，水泥掺入量选用15％。《建筑桩基技术规范》要求桩端进入持力层的深度不宜小于2d(d为桩径)。地质报告显示④层土顶板标高为-10.30m，设计桩端进人④层土1.8m，桩底高程为-8.50m。桩顶高程-14.30m，预加0.5m桩头，设计桩长为5.8m。

三、水泥搅拌桩在泵站地基处理中的技术

（一）施工技术

1、场地清理及测量放样

场地清理：施工前，应按技术规范要求进行场地清理。清理后的场地应整平，方可进行下道工序施工。

测量放样：对设计单位移交的导线点、水准点，施工前会同甲方和监理工程师进行复核，确认无误后使用。测量人员按施工设计图，进行搅拌桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作。测量放样记录及布桩图等，应报请甲方和监理工程师复核抽查，并填写测量放样报验单，经甲方和监理工程师审查签认。

2、试桩

深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，施工通过试桩确定其适用性；试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工；试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试验桩成桩7天后采用轻便触探法进行桩身质量检验，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度，来判断是否达到设计效果。

本工程通过5根试桩，在成桩7天后采取轻便触探法检验桩身质量。(1)检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察各桩芯颜色基本一致，不存在水泥浆富集的“结核”和未被搅匀的土团，水泥分布较均匀。(2)静力触探试验：根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看，桩身7d龄期的击数N10都大于30击，说明桩身强度能达到设计要求。因此通过此次试桩确定采用四搅四喷施工工艺、确定水泥浆的水灰比为0.5，根据公式：水泥浆密度=(1+水灰比)/(1/3+水灰比)，计算出水泥浆密度为1.7kg/L、水泥参入量为76Kg/m左右、搅拌机提升速度为0.45m/min左右、下钻速度为1m/min左右等参数，来指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3、制浆打桩

用小木桩定好桩位点，调平钻机，保持钻杆垂直度小于或等于1%。启动搅拌钻机，控制好钻进速度，钻进速度不应大于1.2m/min；穿越粘土层时，钻进速度不应大于0.8m/min，在钻进15m后，开动空压机喷压缩空气，以防止钻进时堵塞喷浆口，同时可以借助压缩空气减少负载扭矩，使钻进顺利。制浆时，应按每根桩的需要，一次配足浆液，以保证每根桩的掺合比的稳定性和浆量充足，每根桩的正常成桩时间不应少于40min喷浆压力不小于0.5mpa。

（二）施工注意事项

1、搅拌机根据定位准确就位，做到对号入座，同时利用搅拌机上设置的线锤和水平尺调整搅拌机的垂直度和水平度，确保搅拌机钻杆保持垂直。垂直度误差不应超出0.3%L（采用经纬仪跟踪）。

2、必须平直稳固，走管上任意两点的高差不可大于2cm。

3、预搅下沉时，钻头转速控制在60mm以内，钻速控制在0.5m/min，提升速度不大于50cm/min，预搅下沉电流控制在70A以内。

4、在配制水泥浆液时，要求搅拌均匀，每桶水泥浆搅拌不小于2分钟，水灰比按0.5配制，掺入量为18%，采用42.5普通硅酸盐水泥。

5、在喷浆搅拌提升过程中，应做到送浆在前，提升在后。做到均匀提升，与注浆同步提升到顶，送浆不得中途停浆。

6、提升过程中不得停止送浆，如果出现断浆情况，必须重新下沉到停浆位置以下0.5m，然后送浆搅拌提升，以确保桩体完整性。严格按设计要求及有关规范进行施工，搅拌桩钻进深度、水泥掺量等均应满足设计要求，桩位偏差不大于30mm，成桩垂直偏差不大于0.5%桩长。工程施工过程中应随时检查钻头直径，直径磨损不大于10mm。

（三）质量检验及验收

1、质量检测

施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等，如施工中有异常情况，应记录其处理方法及措施。开挖桩头，其深度宜为50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查频率宜为1％～2％。粉喷桩施工质量允许偏差应符合规范规定。

2、试验检测

水泥搅拌桩的质量检验用平板载荷试验结果。设计复合地基极限承载力200KPa。经平板载荷试验各试验点地基承载力特征值：

D1点fak＞210KPa

D2点fak＞210KPa

D3点fak＞204KPa

无侧限抗压强度试验结果，设计要求水泥土的无侧限抗压强度１.2MP。经现场取芯，无侧限抗压试验结果为１.5MP、１.6MP、１.6MP。

本工程：检测桩深与记录桩深基本一致；搅拌基本均匀；水泥搅拌桩的强度经28天抽样取芯进行无侧限抗压强度能满足设计要求；平板荷载试验符合设计要求。

结束语

水泥搅拌桩是加固处理软弱地基土的一种行之有效的方法。水泥搅拌桩的施工，关键在于施工工艺和质量控制。本项目在施工过程中对水泥搅拌桩处理的试验检测证明其预期效果良好。

参考文献

[1]蔡俊伦.水泥搅拌桩在六都泵站软土地基处理中的应用[J].广东水利水电,2012年9期.

[2]薛亮.闸站水泥搅拌桩的基础处理设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2013年13期.