陈政

（安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽合肥 230088）

0 引言

常规软基处理技术包括搅拌桩技术、石灰桩技术、土工合成纤维技术等，但此类材料在施工中对软土层的加固效果有限[1]，在深入此方面工作的调研中发现，提出的工程技术根本无法使地基工程在施工后达到预期荷载[2]。如果将混凝土预制桩、灌浆桩作用在软土上，将其作为摩擦桩支撑使用，会出现桩体强度还未达到设计规范，从而出现桩体周围土层承载能力达到极限的问题，从而导致桩基础沉降严重[3]。在软弱地基上进行地基加固，最理想的效果是在沉降较低的情况下，充分利用基础材料的强度，进行地基加固施工，赋予地基足够的承载力，通过此种方式，不仅可以使桩体施工达到预期强度要求，还可以有效缓解由于沉降问题造成的安全事故[4]。为落实此项工作，保障软土地基加固施工的规范性，本文提出将水泥搅拌桩作为支撑，设计针对软土地基的加固方法，保证工程施工达到设计规范。

1 工程概况

以枞阳节制闸地基基础处理工程为例，枞阳引江枢纽（0+000～5+906）主要有泵站、船闸、交通桥等构筑物。其中节制闸为敞口平底闸，共有7 个洞口，每孔净宽度8m，净宽度56m。工程项目施工所在地的地质条件如表1 所示。

表1 地质条件

本次新建节制闸地基处理采用水泥土搅拌桩方案，处理部位有闸室主体、护坦、铺盖以及翼墙段地基。闸室部位搅拌桩采用格栅式布置，其他采用阵列布置。搅拌桩直径为600mm，闸室上游双排防渗墙总长104m，桩长15m，桩间搭接宽度为20cm，桩顶高程2.2m，底部高程为-12.8m。桩间距均为100cm*100cm。消力池段桩顶高程1.6m，桩底高程-5.9m，桩间距175cm*175cm。

2 软土地基加固施工方案

2.1 设计水泥搅拌桩加固施工参数

为满足软土地基加固施工需求，应在施工前，根据工程加固施工质量要求，设计水泥搅拌桩加固施工参数。具体内容如下表2 所示。

表2 水泥搅拌桩加固施工参数

在此基础上，设计水泥搅拌桩加固施工节制闸水泥土搅拌桩总量，具体内容如下表3 所示。

表3 节制闸水泥土搅拌桩总量

施工中，水泥搅拌桩使用600mm 均匀直径桩型，对此过程中的425#普通硅酸水泥用量进行计算。计算公式如下。

公式（1）中：K表示水泥用量；a表示水泥掺入量；b表示土的密度；c表示桩长；d表示桩截面积。计算中，根据地质报告、土湿密度检测报告，本区域土的密度可按1.79g/cm³计，为了保证水泥搅拌桩的强度，选择设置水泥掺入比为18%，此时每米水泥用量=1*0.3*0.3*3.14*1.79t/m3*18%=0.0910t=91kg。每米外加剂使用量：91kg*2%=1.82kg。按照上述方式，完成施工中参数的设计。

2.2 桩机对位、调平

完成施工参数的设计后，结合设计图纸要求，测量梁体轴线位置、高度（通过钻头从地下钻入的设计深度，可计算出墙深）。在安装桩机之前，应将现场地面和地面的障碍物全部清理干净，机架上不能有任何电线、树枝、石块、树根等杂物，施工中机身要保持水平，机械要与工地地面保持紧密，不能有空隙。在确保施工场地进入通道通畅、施工用水、电符合标准的前提下，组织物料进场。所有进场的物料需附有出厂合格证明，并由现场抽样送交实验室进行复查。

在工程施工前，使用GPS 标绘仪，测量轴线交汇位置坐标，依据桩的平面布局和主要轴线位置，辅助使用全站仪对轴线定位。安排人工在现场使用钢卷尺测量轴线长度，确定桩位置后用竹签标识[5]。在工地不容易被碾碎的部位，将其作为主要控制点，并预留桩基，通过对场地地面标高的测量，确定桩身高度。

搅拌桩机组装后，在施工现场，按照地质数据和施工人员的要求，标注桩机位置，桩位误差不能超出设计要求2cm。

在打桩机上，使用一台吊线锤调平吊线，利用液压行走装置调节锤轨中心线，保证桩机作业的水平[6]。为了确保墙体结构的垂直性，在整个成墙过程中，必须有人随时观察吊杆的变化，并及时根据变化采取措施调整。

2.3 搅拌钻进与喷灰搅拌提升加固施工

搅拌钻进前应先制浆，制浆时，在一次搅拌桶中，按规定的水灰比进行原材料混合，将调配好的水泥浆送入储浆槽中存储。

钻头对准桩位，待支架稳固后，对各装置进行试运行，确认无问题后，开始正转进给浆泵。在钻孔超过设计深度1.5m 时，打开送灰器，将水泥粉料送入桩底[7]。同时，使用Ⅲ档提升钻杆（提升速率为0.8m/min）。钻头采用边提升、边喷灰、边搅拌的方式钻进，通过此种方式，使水泥与已加固土壤充分混合。施工过程中，平均1m2掺入65 公斤水泥[8]。在桩顶高度超过50cm 时，应立即停止搅拌，直到桩的底部或静止（在Ⅱ档电流达到100A时，即可视为不能搅拌）。

施工中，按规定比例，搅拌水泥砂浆[9]。配制好的浆料不得离析，不能放置太久，通常不能超过3h，并且需要在装料筒中加筛滤，防止浆料在浆料中凝结，避免对泵体造成损害。

搅拌浆料时，要有专门的人员记录每一桩的水泥用量、送浆开始、结束时间。搅拌钻进与喷灰搅拌提升施工时，进料应持续、搅拌应均匀[10]。一旦出现停浆现象，为了避免出现断桩、缺浆问题，搅拌机必须沉至停浆面以下1m 位置，等注浆恢复后，再开始喷浆。如果停浆时间超过3h，则必须将灌浆管道拆掉，并进行冲洗。在施工过程中，如出现喷浆量不够的现象，需进行整桩复拌，并在规定时间内采取措施复混复喷。如遇停电或机械故障，需记录喷浆过程的中断记录，并在12h 之内进行补喷，其中补喷层厚度应大于1m，完成补喷后，12h 后必须补桩。基于此种方式，完成基于水泥搅拌桩的软土地基加固施工。

3 施工成果检验

为检验本文设计的施工方法在实际应用中的效果，下文将以枞阳节制闸地基基础处理工程为例，按照本文设计的施工方法展开施工。

施工前，根据工程实际需求，配置施工设备与人员，相关内容如下表4 所示。

表4 施工设备及人员配置

在此基础上，按照本文设计的工序，根据场地施工条件，设计水泥搅拌桩加固施工参数，在此基础上，对位、调平桩机设备，并通过搅拌钻进与喷灰搅拌提升，完成对该项目的加固施工。

设计静荷载实验，检验施工成果是否能够达到预设质量要求，以此种方式，检验单桩在负载状态下的沉降情况。实验过程中，在施工现场选择监测点，将多个监测点开挖到预设标高位置，修整桩体的头顶部位置，使桩头修整到一个相同的水平高度后，在其上层铺设2～3cm 厚度的中砂，对其进行找平，并在其上部放置承压板。单桩承载力检验过程中，使用Φ600 的方形钢质板作为承压板，单桩的承压面积为1m2。

实验中，使用工字架搭设堆重平台，使用100t 千斤顶控制单桩加压，辅助压力表控制单级的加压荷载。同时，在承重板的四角布置传感器，测量在不同荷载条件下桩体结构的沉降量。检测现场布置方式如图1 所示。

图1 静载荷试验布置示意图

测试过程中，每间隔1h 读取一次实验数据，采用慢速维持荷载法，荷载分为11 级，每级110kN，逐级加载，最大荷载加至1200kN，需在每级荷载达到相对稳固后加下一级荷载。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）及实际工程需求，要求加固后的单桩承载力特征值至少为950kN，1h 内单桩桩顶的沉降量应满足＜0.1mm 的条件，当连续3h 读取的沉降量为0mm，且不再发生变化时，完成实验。按照上述标准，展开测试工作。统计实验结果，如下表5 所示。

表5 沉降统计

根据上述表5 统计的沉降统计结果可以看出，2#、4#、6#在1h 内测量的沉降量均未超过0.1mm，2#、4#在监测到第8h时，沉降量为0mm，且满足连续3h 监测沉降量为0mm 的条件。6#在监测到第7h 时，沉降量为0mm，且满足连续3h 监测沉降量为0mm 的条件。

随机选择4#桩进行竖向承载力试验，按照实际验收标准，在最大荷载加至1200kN 时，桩体最大沉降量不超过80mm 可满足验收需求。绘制4#桩竖向承载力P-S 曲线图如图2 所示。

图2 4#桩竖向承载力P-S 曲线图

通过图2 可知，经过荷载后的4#桩，最大沉降量为68mm，满足实际验收标准。由此可以证明，本文设计的基于水泥搅拌桩的加固施工方法在实际应用中的效果良好，可以起到控制桩基沉降的作用，有效提高了单桩的承载力。以此种方式，优化软土地基加固施工效果。

4 结语

我国沿海地区普遍存在软黏土，此种土质具有强度低、可压缩、渗透率高等特点。在地基工程中，为了使工程满足设计沉降需求，提高结构的承载能力，本文通过设计水泥搅拌桩加固施工参数、桩机对位、调平、搅拌钻进与喷灰搅拌提升加固施工，完成了此次设计，并通过载荷试验验证了加固后的桩体，在最大荷载加至1200kN 时，桩体最大沉降量为68mm，完全可满足验收标准，满足工程中对单桩承载力的要求，具有较好的加固效果。