水利工程地基处理对深层搅拌桩技术的应用
2015-07-13
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水利工程在发电、灌溉、航运工程中起着重要的作用，也是推动经济社会发展的必要措施。地基处理在水利工程中属于隐蔽工程，一旦地基成型就很难对地基开展检查和补救工作，无法达到施工质量预期设计要求，因而影响水利工程的正常运行。对此，可在施工中应用深层搅拌桩技术，增强地基的强度、稳定性和整体性，提高工程质量。
1 工程基本情况
某工程地理位置特殊，所处地质结构复杂，和运河相邻，工程某部位下的粉质粘土由于地下水位常年都处于较大的水平，也至于形成饱和液限，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。对此，特通过深层搅拌桩技术加以巩固，在需巩固部位放置了5012根搅拌桩，桩径500mm，桩长7.5～10mm不等。
2 深层搅拌桩技术的施工设计
2.1 施工工艺
深层搅拌桩技术适用于淤泥质粉细砂、淤泥地区处理地基，尤其适用于水工建筑物的地基加固和防渗处理，但仍需要严格把关质量。深层搅拌桩技术又称为水泥土加固法，优点共有以下方面：1）所使用的水泥品种、外加剂能、掺入量及标号及被加固土的性质会影响水泥和加固土的强度，其中加固土的抗压强度会随着水泥渗入量的增大而增大，水泥土的无侧限抗压强度是300～400kPa，是天然土抗压强度的几十、几百倍。2）水泥土容量类似于天然土，但比重却大于稍大天然土。深层搅拌桩技术在提高复合地基承载力、加固地基、增加防渗透强度等工程方面都等都有很好的效果，同时也是在水利工程中的最大优点，因而被广泛应用在许多工程中[1]。
2.1.1 施工前准确工作
施工前准备工作共分为三个步骤：
查清地下管线的位置及确定架空电线的高度和位置，清除施工现场障碍物，做好路通、水通、电通等工作。应准确按照施工前设计图纸进行放线，便于标出各个搅拌桩的具体位置，采用板条或竹片并以每个5根桩的方式在施工现场定位搅拌桩桩位。相关施工材料应在施工前就达到施工现场，其中水泥、外加剂等材料必须经实验室检验合格后才能投入到施工中使用。之后做好机械设备放置位置、运输通道、机械设备施工路线及供水供电线路等施工准备。桩机性能必须良好，功率大于45KW，不得使用非定型产品和自行改装产品。桩机电流表、管道压力表、电磁流量计、深度测量仪、电脑打印机必须进行标定，电脑打印机要具备全程打印功能。
2.1.2 水泥土配比试验及工艺试桩
在施工前进行室内配比试验的目的在于给施工提供可靠、合理、经济的参数。例如28d 桩体室内配置强度取1.5，无侧限抗压强度为1.0MPa，现场挖取地下5m 处的原位土样作为土样，经测定所挖掘土样含水率为28.6%，天然度为1.91g/cm3。其具体配比设计为：水泥∶天然土∶水∶外加剂= 100∶667∶55∶1。根据室内配比结果选取水灰比0.55，减水剂掺量1%，水泥掺水15%，以此配合比进行现场试桩施工，根据试桩结果确定最合适的配合比，从而指导正式搅拌桩施工。
2.1.3 具体施工流程
本文所研究工程采用二喷四搅的方式，先预搅至设计深度，对钻机入土情况予以初步掌握，之后喷搅提升，最后复搅下沉、提升。整个施工工艺能较好地保证成桩质量和施工的连续性进行控制。具体施工步骤如下：1）搅拌机的钻杆必须形成垂直状态，使其准确对准桩位。2）第一次钻进：钻进速度可设置为60r/min 的转速，以顺时针方向钻到设计桩底高程，此时启动灰浆泵，待浆液顺利进入桩底后改为逆时针方向，此时启动搅拌机，将搅拌提升至设计桩顶时再继续喷浆15s，最后停止泵。3）第二次钻进：钻进注浆可同第一次钻进的方式相同，直到复搅到设计桩长时底座喷搅15s后改为逆时针搅拌，待搅拌头露出地面后则停止注浆。水泥用量达到每根桩设计用量可作为停止注浆的位置，为避免出现浆液与土壤搅拌不匀的现象，要严格控制喷搅升降的速度与浆液流量之间的配合[2]。4）两次循环钻进成桩：为保证水泥浆与土的均匀搅拌，根据土层具体分布以及设计要求在桩体的相应部行上下重复搅拌。在完成成桩工作后可利用灰浆泵送清水冲洗吸附在钻头上的软土或泥。
2.4.4 桩基承载力检测
1）浅部开挖：成桩7 天后采用浅部开挖至桩顶以下0.5m 处目测检查，发现无缩颈内陷现象，桩径、桩距均匀且满足设计要求。
2）静载试验：桩基施工完成28 天后，进行复合地基试验，静载试验结果如表1所示：
从表1可以看出，在各级荷载作用下，承压板沉降量随着荷载的增加也呈现较为均匀的增加量并且能在短时间内达到稳定。承压板总沉降量在最大荷载作用下分别为25.4、26.6、22.3、26.1、23.8、27.1，卸载后的承压板回弹量为8.62、8.55、7.50、7.67、8.30、8.92，根据相关技术规定，该研究地基的承载力平均值为0.250MPa，处于合格范围中。
3 结语
综上所述，地基处理是工程基础，也是确保水利工程质量的主要因素，需借助相关技术保证地基质量。深层搅拌桩技术能满足淤泥、粉质粘土、粘土、砂壤土等各种地层的处理，在很多水利工程应用中取得较好的效果。在应用中应根据工程的实际情况和需求运用该项施工技术，用发展的眼光看待施工中的可能存在的问题，严格施工过程中的质量管理，从而确保整个工程质量。
参考文献
[1] 杨清青.深层搅拌桩在坝基渗流中的应用与研究[D].西华大学，2013.
[2] 卢林斌.桂林市红粘土地区深层搅拌桩复合地基承载力可靠度分析[D].桂林理工大学，2009.
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