倪晓军

摘 要：水泥土搅拌桩是一种利用水泥和基础土石强制搅拌后制成的具有良好连续性和整体性的桩体结构。在施工过程中使用水泥搅拌进行防渗施工具有工程造价低、施工难度小等优点，不仅可以起到良好的防渗效果，而且可以作为承载桩使用。本文以实际工程为例，首先对水泥搅拌桩的特点进行了分析，然后对土石坝防渗工程中水泥土搅拌桩的施工技术进行了分析和探讨。

关键词：土石坝 防渗工程 水泥搅拌站

1.工程概况

某水库主要由泄洪闸、土石坝、溢流坝构成，在水库的右侧为排水沟。根据工程地质勘测资料发现，本工程右岸土石坝所在地区为重粉质沙壤土，土层的承载力和抗渗能力低。根据本工程的地质情况设计使用水泥搅拌桩作为承载基础和防渗基础。

2.水泥搅拌桩的施工特点

水泥搅拌桩可以使土和桩共同作用，并形成重力式挡墙；使用原位土作为混合料，不需要进行原材料的开采，可以节省大量的資源；可以根据土质情况选择水泥浆、泥粉、石灰和粉煤灰作为加固材料。水泥搅拌桩施工具有噪音小、震动小等优点，对施工环节影响比较小；施工成本低、施工速度快；可以根据工程实际情况布置成任意形式，可以满足不同施工的要求，如图1所示。

3.水泥土搅拌桩布设要点

3.1测量、放样

严格按照设计图纸，借助全站仪完成施工轴线的定位、测量和放线，显著标记钻孔的位置，并精确测量和记录每次钻孔方位。

3.2场地平整和桩机到位

桩机到位前需调平设备运行范围内的场地，进而保障机身处于平整状态；钻机到位后利用水平尺进行水平校准，确保机身水平；借助钻架悬挂垂线球的方式来把控钻杆和机架的垂直性，控制垂直度偏差不超过1%；钻头需对位校准，控制成桩后桩位偏差在5cm范围内。

3.3布设搅拌桩

本项目中右岸土石坝底层的持力层主要是泥岩或砂质粘土层，复合基础承载力低于150kPa，项目施工时需在垂直于结合面的方向上于坝顶建设一道水泥土搅拌桩实现大坝的防渗。防渗参数范围：搅拌孔以单排两序孔为主，施工轴线位于坝轴线上游1m处，桩径为45cm，桩心距为33.33cm，施工范围是由右岸土石坝桩号DR0+000～DR0+080，共计80m长，钻孔深度范围上到EL.35.0m，下到EL.170m。搅拌桩需贯穿坝体回填层，桩端深入砂质或泥岩粘土层厚度不低于1.00 m，桩长约9～17m，合计240根。

3.4水泥的掺量

采用普通的硅酸盐水泥作为搅拌桩固化剂，水泥型号为42.5MPa水泥，水灰比把控在0.50～0.55，墙体渗透系数不超出i×10-6cm/s。

3.5水泥土搅拌桩的施工要点

（1）材料、施工工序

水泥土搅拌桩的材料为42.50 MPa的普通硅酸盐水泥，结合工程实际施工地质情况，借助现场室内试验明确最佳的水泥用量、水灰比及最合适的外加剂，控制桩体渗透系数不低于i×10-6cm/s，水泥掺入比为10%～12%。

施工工序为：钻孔定位→搅拌下沉→注浆搅拌提升→重复搅拌下沉→二次提升搅拌。

（2）浆液的制备

浆液制备时，控制最佳水泥掺量为15%，搅拌均匀且充分。水泥浆拌和分2次进行，分别为搅拌桶中搅拌和搅拌池中搅拌，尽可能保证浆液的均匀。为方便把控制浆过程，15%水泥掺量可转换为1.76g/cm3的水泥浆比重，每完成一次制浆均需采用比重计对浆液比重进行测量，满足设计需求时才可进行打浆操作，浆液大于2h后需舍弃。

（3）桩机就位

平整机设备在场地内进行行走时，要确保机身铺垫的平整性，钻机就位后要对其水平状态进行校正，钻杆要保持垂直，并利用垂球悬挂到钻架上对机架的垂直度进行控制。钻机垂直度误差不能超过1%。成桩后桩位的误差要低于5cm。

（4）施工技术要点

为确保桩体结构的水泥量满足设计需求，需严格依照实验确定的水灰比制作浆液，并合理把控制浆速度；钻孔前需清洁场地障碍，避免机械不稳定，同时需进行桩机的调试，确保其运行正常，保证输浆管和注浆管通畅；搅拌桩施工时，需认真记录施工的各项参数，包括施工日期、桩位、钻孔时间、水灰比、提升速度、注浆时间、施工结束时间等；搅拌桩设备在成桩时最初2次提升速度为2.00～3.00min/m，选用流量计把控输浆速率，保持注浆泵出口压力为0.40～0.60MPa。

（5）搅拌桩的搭接

桩和桩搭接空余周期不超过1d，若特殊情况下大于1d。需在最后1根桩上孔钻预留榫头，便于后续桩的搭接；若桩和桩搭接间隔时间太久，第2根桩不能进行搭接时，需获得设计方、建设方和监理部门的同意后，以局部补桩或注浆的方式进行处理；桩的搭接施工需严格依照《建筑地基处理技术规范》进行。

（6）施工质量把控

①做好现场管理工作，项目部需向监理部提交有针对性、完善的施工现场管理方案和专项施工措施。实际开工前前期需针对现场施工人员组织开展专业的技术培训，并进行施工技术交底，聘请不低于2名的专业工程技术员轮流开展现场施工作业指导，技术员需非常清楚搅拌桩施工流程和土石坝加固技术。

②合理把控桩体的强度和均匀性，由于水泥土搅拌桩选用固结剂为水泥，故为保障桩体强度需严格控制水泥掺量。施工过程中，项目部需派遣不少于2名的专业人员对施工过程参数进行如实记录，其中包括制浆时水泥掺入量、施工桩号、搅拌速率、喷浆度量、首钻钻入和提升速度，复钻钻入和提升速度等。一旦参数超出设计值，需马上报告施工技术员和操作人员进行修正。

（7）钻芯取样

施工后采用钻芯检测后渗透系数为4.32×10-6cm/s，低于5×10-6cm/s的设计值。经过检测桩基承载力满足设计值。

3.6水泥土搅拌桩施工的注意事项

（1）桩机设备到位后需马上进行稳定性加固和调平，确保钻机钻杆在规定的垂直度范围内，搅拌桩施工时需认真记录钻孔情况，定期对水泥标号、桩体外观质量、水灰比、喷浆速率、钻速、孔深，以及搅拌时间、提升速度等指标进行测量。

（2）搅拌桩施工设备需配备自动检测钻机钻孔深度的装置，以及检测水泥喷浆压力和速度的仪器，施工前需反复校验钻孔、制浆及喷浆等设备，施工过程中要不定期进行检修。

（3）为确保成桩的防渗质量，搅拌桩施工过程需连续进行，控制桩机钻入和提升速度均匀不变，若特殊状态需中断喷浆过程，需严格依照设计需求开展反复钻孔和喷浆拌和，钻机重复钻孔深度需超过中断喷浆点，且不低于1m，待喷浆系统正常运转后，按照设计的提升速度进行喷浆提速和搅拌。

（4）做好施工环保和安全工作，现代施工时需保证施工环境和施工安全，由于本工程受交通制约很小，大多数可进行隔离施工；若工程距居民区很近或需要交通配合，可借助消尘技术和隔音板进行施工场地处理，降低施工对周围环境造成的污染及给居民带来的干扰。

4.试验测试

4.1测试范围和内容

本次测试范围主要是右岸土石坝水泥土攪拌桩防渗项目，测试内容包括防渗墙的墙体连贯性、匀称性及渗透系数等，主要方法有开挖检查法、探地雷达法及注水实验法等。

4.2测试结果

此次对水泥土搅拌施工完成的塑性水泥土防渗墙项目的测试结果显示：探地雷达法测试时，图像展现的稳定性非常好，无显著异常区域，由此判定防渗墙体的连续性很好；注水试验共选用了10孔20段，测得范围为2.08×10-6～2.60×10-6cm/s，结果均符合设计需求；随机开挖显示，防渗墙墙体的密实性非常高，无夹泥和分缝情况。

5.结论

综上所述，本文以实际工程为例，对土石坝防渗工程施工中水泥土搅拌桩的应用进行了分析，施工后水泥搅拌桩防渗墙体均匀性良好，桩位偏差保持在设计要求范围值内。无侧限抗压强度可以达到设计要求，防渗效果良好，发挥了承载桩和防渗的双重作用。

参考文献：

[1]JGJ79-2012.建筑地基础处理技术与规范[S].

[2]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[3]JGJ106-2014.建筑桩基检测技术规范[S].