浅谈水泥搅拌桩与高压旋喷桩在河道护岸地基处理中的应用

[关键词]地基处理；水泥搅拌桩；高压旋喷桩 

　　1.引言 

　　淤泥质土由于其高压缩性、灵敏性高、抗剪切强度低等特性，往往不能满足构筑物地基承载力及后期基础沉降量控制的要求，需要进行地基处理后方可引用。下面笔者结合实际工程探讨一下水泥搅拌桩、高压旋喷桩在河道护岸工程遇软土地基时地基处理的应用。 

　　2.工程概况 

　　惊驾二路为城市主干道，规划路幅宽度68m。原地面标高平均在2.0m左右，设计道路路面平均标高在3.0m～3.5m，桥梁段在4.5m左右。中央景观河道长约1100m，宽度12m，两侧绿化带各4m，将道路分割成双幅单向独立车道。景观河道属于新开挖河道，工程场地平坦。 

　　驳坎基础落在2层淤泥质粘土层上。淤泥质土的工程表现为抗剪强度低，压缩性较高，渗透性较小，具有结构性。易引起基础沉降过大造成倾斜、开裂破坏，且固结速率很慢，沉降延续时间很长。因此须对地基土进行处理。处理的目的是改善地基的工程性质，增加地基的强度和稳定性，减少地基变形，改善地基土的变形特性河渗透性，提高其抗剪强度，消除其不利影响。 

　　3.地基加固处理方案的选择 

　　常用于处理淤泥及淤泥质软土地基的处理措施有换填垫层法（适用于淤泥层较浅时）、塑料排水板堆载预压法（处理周期较长），强夯置换法（强夯置换墩墩底须穿透软土层到达较硬土层）、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法等等。拟建场地周围有学校等建筑，强夯置换法施工过程中产生的噪音不宜在此使用；又淤泥质粉质粘土层层厚8～18m，换填垫层法造成的土方挖填量大不宜采用；受工期影响塑料排水板堆载预压法不被采用，根据当地建筑用材，采用了水泥土加固地基形式，搅拌法、高压旋喷注浆法处理地基。 

　　加固机理 

　　水泥加固土由于水泥用量很少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，你姐深度比混凝土缓慢。水泥与淤泥质土拌和后，水泥中的矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应，生成水化物，硬化成水泥石骨架或与土进行离子交换和碳酸化作用使土颗粒固结、结团，颗粒间形成坚固的连接并具有一定的强度。 

　　水泥土搅拌法，用水泥或其他固化剂、外渗剂进行深层搅拌形成桩土。作用原理是利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉与土在原位拌和，搅拌后形成柱状水泥土体，可提高地基承载力，减少沉降，增加稳定性和防止渗漏、建成防渗帷幕。 

　　高压旋喷注浆法：将带有特殊喷嘴的注浆管，通过钻孔置入到处理土层的预定深度，然后将水泥浆以高压冲切土体。在喷射浆液的同时，以一定深度旋转、提升而不旋转，则形成墙状固结体加固后可提高地基承载力，减少沉降，防止砂土液化、管涌和基坑隆起，形成防渗帷幕。 

　　4.地基加固处理方案设计 

　　本工程设计的景观河道驳坎形式为重力式挡土墙结构，墙身高3.3m，所需地基土承载力76KPa。 

　　根据《建筑地基处理技术规范》，天然地基土的承载力特征值为fak。刚性桩的断面面积为Apl，平均面积置换率为m1，单桩承载力特征值为Ral，则刚性桩和天然地基形成的复合地基承载力特征值为 

　　计算得单桩承载力特征值，两者取小值。 

　　确定工程采用桩径500mm的水泥搅拌桩，有效桩长8m，桩身固化剂采用32.5级新鲜普通硅酸盐水泥，水泥的掺合比为15%，桩中心距为1300mm，呈正方形布置。停灰面应高于设计桩顶标高500mm。水泥浆液的水灰比严格控制在0.45～0.55的范围内。外掺剂：石膏掺量为水泥重量的2%；木质磺酸钙掺量为水泥重量的0.2%；桩顶设碎石褥垫层300mm厚。要求处理后复合地基承载力不小于80KPa。水泥搅拌桩桩体要求布置于河道驳坎基础下方。 

　　作为隐蔽工程，全面投入使用前应进行试桩试验，总试验桩数不少于5根，荷载试验应在28d龄期后进行。试验的目的是确定加固淤泥质地基土所用的水泥掺入量、水灰比和最佳外加剂；了解水泥强度增长规律，求得龄期和强度的关系。确保水泥搅拌桩参数最优化生产，以免造成资源浪费。 

　　关于施工要求及注意事项的规定： 

　　（1）施工时采用两次喷浆四次搅拌的施工工艺。 

　　（2）搅拌时的提升速度不得超过0.8m/min。 

　　（3）当第二次喷浆时不允许出现搅拌头未到桩顶浆液已搅拌完的现象。 

　　（4）喷浆搅拌时不允许出现输浆管道堵塞或爆裂的现象。 

　　（5）凡是由于电压过低或其他原因造成停机，使成桩工艺中断时，当搅拌机重新启动时，为防止断桩，均应将搅拌机下沉0.5m再继续制桩。 

　　（6）施工中应有专人负责制桩记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程（下沉、喷浆提升、复搅等时间）进行详细记录。 

　　施工质量需满足下列要求：（1）桩位：定位偏差不应超出50mm。（2）成桩的直径和桩长不得小于设计值。（3）桩的垂直度误差不应超过1%。 

　　质量检验规定 

　　（1）对每根制成的搅拌桩质量检查的重点是水泥用量，水泥搅拌的次数，压浆过程中是否有断浆和喷浆提升时间以及复搅次数。 

　　（2）需对占总桩数1%的搅拌桩在成桩3天内采用轻型动力触探（N10），检验桩身质量均匀性。 

　　（3）需对占总桩数0.5%的搅拌桩在成桩后28d进行复合地基载荷试验，并每个场地不得少于3点。 

　　（4）经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时应进行抽芯试验，抽芯钻孔直径不宜小于108mm，试块尺寸不得小于50x50x50mm。强度控制指标为28d无侧限抗压强度达到0.78MPa。 

　　在水泥搅拌桩地基处理施工过程中遇到11万伏高压线区域，高压线离现状地面高约11m，由于水泥搅拌桩器械较高，该区域施工存在安全隐患。而高压旋喷桩体积小，机动性强，占地少的高压旋喷桩技术施工。高压旋喷桩设计参数：桩径500mm，有效桩长8m。桩身水泥掺入量不小于加固土体重量的20%，具体应该根据室内无侧限抗压强度试验确定，注浆压力不应小于20MPa。桩身水泥土室内无侧限抗压强度不应小于1.5MPa。水泥浆水灰比1.0，水泥材料和外加剂不变，桩间距不变。施工要求的提升速度为0.1～0.2m/min。其他检验要求基本同水泥搅拌桩。 

　　5.结语 

　　水泥搅拌桩技术以其经济、适用，无污染，无振动，加固效果好等诸多优点，适用于软土地基的处理。高压旋喷桩除具有水泥搅拌桩的优点外还具有设备简单，轻便，机械化程度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄的场地施工的特点，但造价略贵于水泥搅拌桩，在实际施工过程中高压旋喷桩是水泥搅拌桩施工技术受场地限制时的补充，使工程保证质量的同时做到经济合理。水泥搅拌桩与高压旋喷桩的质量保证措施是需要施工时各项参数适宜，施工流程准确，注意事项明晰，质量检测过硬。切实做到复合地基中桩与土共同作用，充分发挥桩间土承载力，提高复合地基的强度；在荷载作用下，应力主要由桩体承担，桩间土发挥的作用很小，达到减小沉降量的效果。在处理淤泥质软土地基中，水泥搅拌桩根据需要结合高压旋喷桩的处理形式是一种快捷、彻底、有效的加固措施。 

　　参考文献 

　　[1]《建筑地基基础设计规范》，GB50007-2002. 

　　[2]《建筑地基处理技术规范》，JGJ 79-2002. 

　　[3]浙江省标准《建筑地基基础设计规范》，DB33/1001-2003. 

　　[4]《软土地基深层搅拌技术规程》YBJ225-91. 

　　[5]顾晓鲁，钱洪缙，刘惠珊，汪时敏.地基与基础（第三版）[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003. 

　　[6]赵明华.土力学与基础工程[M]，武汉：武汉理工大学出版社，2010.