李莹

(安徽水利开发有限公司，安徽 蚌埠 233000)

水泥土搅拌桩是将水泥、石灰等材料作为固化剂，采用机械搅拌的方式，使固化剂与含水量较高的软土充分混合，经过一系列物理、化学反应后，复合材料完全硬化，可以显着提高强度，从而形成优质地基，满足工程施工的需要，保障工作质量的安全。中小型水利工程的分布范围较广，不可避免会遇到各类复杂地质，结合地质勘察结果，在条件允许的情况下选择水泥土搅拌桩复合地基，将为水利工程建设创设良好条件。

1 工程概况

某水利工程堤防长度261.4m，堤顶宽度为6.6m，填土高度7.2m，工程等级为Ⅲ等，内外坡比为1:2.8。地质调查资料显示，工程区域土质类型自上而下依次为素填土、粉质黏土、淤泥质土、粉砂、风化岩。为提高地基强度，采用水泥土搅拌桩进行地基加固。

2 水泥土搅拌桩设计

2.1 搅拌桩布置

在水利工程不同位置，由于承受荷载有所差异，对搅拌桩布置也有不同要求。(1)在出水涵洞处，考虑到涵管底部存在一定厚度的淤泥质土，要想使搅拌桩能够穿透该土层，需要桩身长度达到10m。另外桩直径为500mm，以800cm×800cm 的间距布置。为防止地下水渗透影响地基承载效果，需要额外布置2 排密排搅拌桩防渗墙；(2)在防洪闸处，仍然使用直径为500mm 的水泥土搅拌桩，但是桩长为8.5m，间距采用640cm×640cm 布置。

2.2 地基沉降量计算

在受到上部荷载后，地基会出现不同幅度的沉降。使用水泥土搅拌桩后，通过计算地基沉降量，将其控制在安全范围之内，从而达到保障水利工程上部结构安全的效果。在计算时，使用基于弹性模量经验值的方法计算沉降量。其中，弹性模量(E)、变形模量(E0)和压缩模量(Es)的经验值如表1 所示。

表1 不同土层的各个模量值(MPa)

基于上述测量数据，通过公式计算出搅拌桩复合土层的压缩模量(Esp)：

式(1)中，Ep 为搅拌桩的压缩模量，Es 为桩间土体的压缩模量，L 为搅拌桩的桩体长度，m 为面积置换率。在本次工程中，搅拌桩自身强度(Fcu)为1.0MPa。根据Ep 与Fcu 的关系式：

可得Ep 为100MPa。代入式(1)，可分别计算出在不同土层的压缩模量(Esp)。根据弹性模量与沉降量的关系式，可得该水利工程中出水涵管处最大沉降量，可作为后续施工的参照。

3 水泥土搅拌桩施工技术

3.1 施工准备

开展水泥土搅拌桩施工前，要做好场地平整，并按照施工方案提前盘查物料、设备是否准备齐全。检查水泥等材料，以及搅拌机等设备不存在问题后，安排进场。在整理好的场地上进行测量放线，准备施工。

3.2 水泥土搅拌桩施工技术

将桩机移动至标记出的第一个桩位点上，检查桩机的钻头与桩位点是否保持垂直，调整使其成垂直状态后，设定桩机参数(钻头转速、进给压力等)，开始钻进。首先进行50cm 的预搅，观察效果。符合施工标准后，再继续下沉，直到达到设计标高。现场制备浆液，将浆液装入桩机的储浆斗内，采用一边喷浆、一边提升、一边搅拌的方式进行作业，保证浆液与周围土体充分混合。每提升50cm，在该高度连续进行60s 的喷浆、搅拌后，再继续提升50cm，重复上述步骤，直到顶部孔口。第一遍喷浆搅拌完毕后，再进行复搅。工序与第一遍基本一致，复搅完毕后进行养护。待桩体强度达到设计强度的90%后，可以进行成桩检测。检测内容主要包括桩体强度、桩身完整度、桩体均匀度等。检测合格后，可完成验收。整个流程如图1 所示。

图1 水泥土搅拌桩施工流程

现场开展验收工作时，必须落实好“三检”制度。考虑到本次工程中水泥土搅拌桩的数量较多，可采取随机抽样检查的方式，挑选不低于桩体总数10%的样品，注意进行各项检测。做好检测数据记录，由监理工程师监督、确认后，开展检测数据分析，得到检测结果。

4 水泥土搅拌桩质量检测

4.1 强度检测

在本次工程中，采用了钻芯取样的方式，获取水泥土搅拌桩的芯样，并进行强度检测。为保证检测结果的可行性，分别设置了5 个不同的采样深度。所有采样的桩体，均经过28d 的养护，强度达到100%。其中1 条桩的强度检测结果如表2 所示。

表2 水泥土搅拌桩的强度检测

从表可以看出，经过28d 养护后，该桩的整体抗压强度完全能够满足设计要求(1MPa)。但是在桩体的不同位置，强度仍

然有一定差距，其中表层抗压强度较小，为1.4MPa，而中间段和底段抗压强度较好，最大强度达到了7.2MPa。分析其原因，可能与中段、地段的土层中含有较多的砂。而水泥与砂结合后的强度，明显高于水泥与土结合的强度。

4.2 沉降观测

沉降幅度在一定程度上表示了水泥土搅拌桩的施工质量，也是决定水利工程结构稳定的关键因素。在本次工程中，分别于出水涵管、堤防基础等位置设置了若干块沉降板。观测时间从6 月至7 月，观测频率为1 天/次。观测完毕后，将所得数据绘制成s-t 曲线，如图2 所示。

图2 沉降观测s-t 曲线

从上图中可以发现，在刚完成水泥土搅拌桩施工的前几天，随着时间(t)的推移，沉降量(s)的变化十分明显。在6 月4 日至6 月12 日之间，沉降量达到了-140mm。之后沉降量逐渐减小，从6 月13 至7 月3 日，虽然桩体有继续沉降的趋势，但是总沉降量维持在10mm 左右，说明水泥土搅拌桩复合地基的稳定性增强。沉降观测结束后，地基最大沉降量为152mm，在工程允许沉降范围之内，符合施工要求。

除了上述两项关键指标外，本次工程中还进行了桩体均匀度检测，判断桩的上、中、下段强度是否一致；以及桩体完整性检测，采用超声波无损检测技术，判断桩体是否存在裂缝。经检测，成桩效果良好，能够满足本次水利工程建设对基础施工的要求。

结束语

近年来各地中小型水利工程的建设数量呈现增长趋势，但是由于各地区的地质条件复杂多变，尤其是在一些地基承载力不强的区域，很有可能因为地基承载力不达标而出现不均匀沉降，最终给工程质量构成威胁。水泥土搅拌桩复合地基能够显着提高工程基础的承载力、稳定性。在应用这一技术时，应重点加强搅拌桩布置、预搅下沉、喷浆提升、复搅加固等环节的技术管控，保证成桩效果。最后还要做好成桩质量检查，以及沉降观测，确定各项指标均满足工程要求的情况下，顺利完成基础处理，为后续的水利工程上部建设奠定扎实的基础。