咬合水泥搅拌桩施工质量控制

包国钢

   浙江省隧道工程集团有限公司   杭州市

摘要：闽江干流防洪提升项目是国务院部署实施的150项重大水利工程之一，建设内容包括新建和提升改造堤防（护岸）、新建水闸、旱闸、泵站、挡洪闸等。因地处闽江边，地下水位受潮水涨落影响经常变化，为确保临江侧水闸地基稳定，设计采用了咬合水泥搅拌桩防渗墙施工工艺。本文对咬合水泥搅拌桩防渗墙施工与质量控制进行了问题点和防控措施分析。 

关键词：咬合桩；水泥搅拌桩；防渗墙技术；质量控制

1.引言

水泥搅拌桩防渗墙以水泥浆为固化剂，通过桩机在地基深处就地将土体和固化剂强制搅拌，利用固化剂和土体、水之间的一系列物理、化学反应，使土体硬结成具有良好整体性、稳定性、不透水性的并具有一定强度的水泥土防渗墙。

2.工程概况

某项目水闸采用水泥土搅拌桩防渗墙。防渗墙搅拌桩的直径为50cm，桩中心间距35cm，搭接15cm，搅拌桩防渗墙桩长8.9m，施工时预留50cm桩头高度后期砍除。水泥搅拌桩作为处理软弱地基的工艺方法，具有施工方便、费用低廉、加固厚度大、防渗效果好等优点，得到了广泛的应用。

3.施工质量控制指标

在该水闸地基防渗工程中所采用的搅拌机械为PH-5D型深层搅拌桩机，经过试桩确定了该工程的施工参数如下：

序号	项    目	技术参数
1	搅拌叶片外径(mm)	不小于500mm
2	水泥掺入比（%）	18%
3	水灰比	0.5
4	深搅1m注浆量L	根据土体天然容重和水泥掺量、水灰比计算，与提升搅拌速度协调
5	提升速度m/min	防渗墙0.3m/min（非防渗墙0.5m/min）
6	搅拌轴转速(r/min)	60r/min
7	供浆压力（Mpa）	0.38Mpa

(1)搅拌机移动定位控制。防渗墙布设应严格按照设计要求沿轴线布置，搅拌机移动定位也必须要同步，具体来说应在堤顶位置精准测量放线，同时应按每次移动1m的方式移动搅拌机，确保搅拌形成的防渗墙墙体厚度能够满足设计要求。

(2)搅拌下沉速度控制。根据设计单位施工交底记录，搅拌机叶片的下沉与提升应控制在0.2～1m/min。但在实际施工过程当中由于堤身固结程度并不均匀，必须要根据实际工程地质条件对叶片下沉与提升速度进行控制，根据勘察单位所提供的勘察资料，综合考虑多重因素，认为该工程项目当中深层搅拌机下沉与提升速度应控制在0.5～0.8m/min。

(3)固化浆液配比。固化浆液对搅拌桩的成桩质量具有直接的影响，因此，固化浆液配比控制也是质量控制监管的重要内容，根据相关工程经验以及设计要求，在该工程当中浆液比重应控制在1.8g/cm3左右，同时在施工之前需要利用比重计对浆液进行控制。

(4)灌入量控制。水泥是影响土体固结效果的主要因素，水泥土搅拌桩的最终成桩桩体中水泥含量应不得低于15%，根据水泥土土体容重以及成桩范围进行计算，该工程当中单个搅拌桩的水泥灌入量应为150kg左右，在具体施工时不仅应关注浆液的配比，同时还应关注灌入总量的控制，在成桩之后还应通过取芯检验等方式进行验证。

(5)成桩深度控制。搅拌机应严格安装成桩深度控制要求下沉，不得对圩堤基础造成破坏。

(6)桩孔垂直度控制。由于水泥土搅拌桩抗剪能力较弱，因此，搅拌施工必须要确保成桩的垂直度，降低剪刀叉。在进行搅拌施工之前应对堤顶进行清理处理，并利用吊锤测量钻杆的斜度，若测量结果证实钻杆斜度超标则应及时对其进行修正处理。

(7)桩径控制。桩径是影响桩体有效搭接长度与防渗墙厚度的重要指标，若桩径无法得到有效控制则必然会严重影响整体工程质量的。影响桩径的主要因素为搅拌叶片的半径，在实际施工过程当中由于搅拌叶片存在磨损等情况容易造成桩径变小。因此，要及时关注叶片情况，必要时应及时进行更换处理。

4.水泥土搅拌桩防渗墙施工质量控制主要问题

4.1搅拌机自身性能不高

水泥土搅拌桩防渗墙施工总体工程体量相对较小，为控制施工成本应设计单位要求采用国产搅拌机进行水泥土搅拌桩施工。目前阶段我国国产搅拌机都不具备桩孔自动纠偏功能，同时桩孔的垂直度往往受到堤顶平整度、堤基地质条件的影响。因此，该工程项目必须要严格关注桩孔的垂直度，一旦出现桩孔垂直度不符合要求就应立即进行人工纠正。

4.2搅拌桩下沉与喷浆提升施工速度控制

搅拌桩施工下沉与替身喷浆速度是影响桩体质量的重要因素，大量搅拌桩取芯检测结果也充分证明了这一观点，唯有确保下沉与提升喷浆的稳定性才能确保成桩质量的稳定性，从而满足实际使用需求。但在工程中，由于圩堤建设时采用了碎石、卵石作为填筑料，且不同土层密实度也存在显著差异，在具体下沉与喷浆提升施工作业中由于地质条件的差异，尽管设定了相同的档位，但速度依然存在着显著差异。

4.3水泥掺入比的控制

从上文的研究中可以发现水泥掺入量是决定桩体质量的重要因素之一，从理论角度进行分析，水泥掺入量越高，则桩体的物理力学性能也就越强，防渗墙的强度也就越高，但是考虑到实际工程成本控制需求，不能一味加强水泥用量。另一方面，天然土体的容重越高则土体的密实度也就越高，这就意味着土体的渗透系数也就越小，要想提升水泥的掺入量就必须要使用更多的水泥，但实际经验表明，天然土体容重越低的土体所需掺入的水泥用量越高，二者相互矛盾。

4.4水泥土搅拌桩强度的控制

(1)水泥标号。经试验验证所掺入的水泥标号却高，所形成的水泥土的强度也就越高。

(2)龄期。根据水泥固化强度变化规律，一般情况下在固结28d左右水泥强度将会基本达到最高强度，在此之后水泥强度增强不明显。但是对于水泥土而言水泥与土的硬凝反应往往需要3个月左右才能完成。因此，采用传统的28d养护龄期是不恰当的。

(3)土体含水量的影响。实际工程实践表明，水泥土土体强度受土体含水量的严重影响。一般情况下土体含水量越高，则水泥土凝固硬化程度就越低，则其强度也就越低。在该工程项目中水泥土搅拌桩桩底标高应在地下水位线之下，这就必然导致桩底部位成桩质量不高。

5.水泥土搅拌桩防渗墙施工质量控制措施

5.1加强桩体垂直度控制

针对国产搅拌机在垂直度控制方面所存在的问题，在该工程当中采用了以下两种方法来增强对桩体垂直度的控制：一方面，做好堤顶平整度的控制。由于堤基情况难以控制，在移动定位搅拌机后采用木楔垫款等对搅拌机的水平度进行调整，务必保证机身水平。另一方面，严格控制测量放样施工，确保搅拌机定位的精准性与桩体的垂直度，经测量放样之后桩体垂直度必须控制在1/250的范围之内。

5.2严格控制相关施工技术指标

水泥土搅拌桩防渗墙虽然在施工工艺流程方面相对较为简单，但影响其施工质量的因素相对较多，因此，必须要严格按照设计需求对相关施工技术指标进行严格的控制。例如，喷浆提升与下沉速度、灌浆水灰比、机械移位参数等。

5.3水泥掺入量计算

在该工程中，为了避免不同土体水泥掺入量的差异，选择了与传统水泥掺入量不同的计算方法，即采用土体干容重作为基本指标计算水泥掺入量，通过这种计算模式，处于不同环境下的土体在相同掺入量的作用之下会产生基本相同的加固效果。该工程项目后期取芯实验室检验也证明以此种方法计算水泥掺入量也较为合理。

5.4严格施工质量后期检验

施工后检验是评价施工质量的重要指标，在该工程项目中要求取芯实验必须要严格按照现行规范开展，其中，要精准计算桩体的单轴抗压强度以及混凝土渗透系数，并对同一龄期的桩体强度进行对比分析，对不符合规范要求的要及时进行整改。

5.5防渗墙渗漏应急措施

防渗墙是关系整个工程安全的重要环节，因为防渗墙的质量问题导致的渗漏，可能造成围堰的坍塌、人员的伤亡、机具设备的损毁、区域性环境污染和对已建工程造成破坏。因此堵漏是防渗墙施工过程中的重要环节。首先分析查找漏水点可能的位置，并确定平面位置。采用地质钻机在堤顶打设双排垂直灌浆孔，打孔到漏浆的位置，下设专用的灌浆管路。浆液通过泥浆泵注入裂隙孔洞或基岩接触带渗漏层，经过充填、沉淀、胶结形成与渗漏通道有一定结合力的固体物质。由于灌浆中采用较高压力，浆液向四周形成较大的影响半径，达到充填、堵塞地下水流通道的目的。灌浆材料颗粒较小，最大颗粒为中粗砂，在浆液悬浮流动状态下，可充满大小裂隙，有良好的可灌性。浆液材料由干加入水泥、膨润土等胶结物，停等一段时间后，具有一定的强度。灌浆完毕后在防渗墙施工中能经受冲击震动，达到堵漏的目的。在堵漏灌浆施工中，根据防渗墙施工特点，为确保围堰安全，采用下护壁管，将管底封死。当地质钻机钻进过程中发生渗漏时，隔断了防渗墙槽孔中泥浆的串通。保证了槽孔的安全，也保住了坝体的安全。

6.结束语

在防渗墙施工过程中，严格执行了上述质量控制要点，从而保证了施工过程的连续性，确保了施工质量及工程进度。施工中除文中提出的要素，还要重点控制泥浆的各种参数指标符合要求，同时混凝土质量也是防渗墙的关键环节，混凝土的适配、搅拌、运输及浇筑过程亦应重点控制。

参考文献：

[1] 吴著建. 浅谈搅拌桩防渗墙施工技术与质量控制[J]. 人民长江,2007,38(8):106-107,164.

[2] 徐卫东. 水泥土搅拌桩防渗墙施工工艺及施工要点[J]. 中国科技投资,2017(18):44.

[3] 叶治. 水泥深层搅拌桩防渗墙施工质量检测[J]. 黑龙江水利科技,2015,43(11):53-55.

[4] 马永朋. 深层水泥土搅拌桩防渗墙施工工艺的质量控制[J]. 河南科技（上半月）,2012(3):89-89.

[5] 王再强,伍佳. 浅析深层水泥土搅拌桩防渗墙施工技术[J]. 四川水利,2019,40(6):98-100,103.

[6] 陈为庆. 深层水泥搅拌桩防渗墙施工工艺及质量控制[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2013(12).