浅谈水泥土搅拌桩在丁楼闸建设中的应用

曹冬红     路  松

（徐州市水利局, 江苏徐州 221018）

摘 要：通过对丁楼闸水泥土搅拌桩施工过程的质量控制措施总结，使本应28天的水泥土搅拌桩承载力静载试验提前14天进行，并检测合格，为徐州市水利地基基础处理积累丰富的经验。

关键词：水泥土搅拌桩  地基处理

一、工程概况

丁楼闸位于徐州市九里区丁楼村南，是故黄河进入徐州市区的咽喉通道，该工程主要作用一是控制故黄河水位，保证市区防洪安全；二是配合丁万河上大孤山、天齐闸站，为铜山县大彭镇、汉王镇及九里区提供农业灌溉用水；三是为市区故黄河、奎河冲污补水以及为云龙湖水库生态补水，改善市区水环境。

丁楼闸工程始建于1979年，共3孔，水闸总长97m，总宽24m，每孔净宽6m，净高3.5m，闸门为平板滑块式钢闸门配3台2×15T双吊点螺杆式启闭机。2007年3月，扬州大学水建学院工程测试中心对丁楼闸进行安全检测，检测结果为丁楼闸底板防渗性能差，已出现渗透变形，侧向绕流不满足要求；交通桥拱圈存在多处贯穿性裂缝，存在严重安全隐患；混凝土构件碳化严重，建议该闸拆除重建。

2007年11月27日，徐州市发改委以徐发改农经【2007】718号文批准丁楼闸拆除重建，工程总投资762万元。新闸按50年一遇设计，100年一遇校核，设计校核流量为150m3/s，设计洪水位40.00m，校核洪水位40.50m，规模及结构型式为3孔，3.0m×3.5m涵洞式水闸，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为2级。

二、工程地质条件及设计要求

丁楼闸工程场地土类型为中软场地土，场地类别为Ⅱ类，场地内有地震液化土层与软土分布，场地位于地震不利地段。高程25.62～27.75（第①层）为粉砂土，沉积时间短，土质比较松散，防渗抗冲能力差，为地震液化土层工程性质差；高程26.35～26.39（第②层）为淤泥质壤土，土质软弱，压缩性高，承载力低，工程性质差；高程23.68～24.22（第③层）壤土，可塑，属一般粘性土，压缩性中等，工程性质一般；高程13.35～19.37（第④层）为含砂浆粘土，抗剪强度高，承载力高，场地内分布稳定，工程性质较好。其中第①层为地震液化土层，防渗性能差，容易形成渗透变形破坏，破坏形式为管涌，设计闸室与上游翼墙基底高程33.4m，下游翼墙基底高程32.2m，位于第①层粉砂之上，经计算完建期闸室地基承载力不满足设计要求，同时①层为液化土，防渗抗冲能力差，应进行防渗和消除液化处理。

根据水闸基础特点与对地基的要求，地基处理方案以满足强度与变形、抗滑稳定和抗渗稳定为原则，若采用挖除换填方式，存在换填深度大，防渗不满足要求等特点，故采用水泥土搅拌桩复合地基，可以同时满足水闸地基承载力、防渗、消除液化的要求。设计搅拌桩桩径50cm，水泥掺入量15%，水灰比0.4～0.5，28天荷载试验闸室复合地基承载力为120 Kpa ，翼墙段复合地基承载力为100 Kpa ，90天强度不小于1500Kpa。

三、施工方法

    水泥土搅拌桩施工方法是采用双动力多头深层搅拌桩机械，通过主机的驱动装置，带动主机上的多个并列的钻杆转动，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到设计深度，然后提升搅拌至孔口，下钻及提升的过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体中，使水泥浆与原土充分拌和。桩机横移就位调平，多次重复上述过程形成一道连续的墙体。

四、质量控制措施

1、由于地方的干扰，工程开工时间比计划推迟近2个月，为保证工程在汛期投入使用，桩距由1.2米减小到1.0米，减小了单桩承载力。

2、为加快搅拌桩的固结，保证桩体的强度，需控制基础土的含水量，《建筑基础处理技术规范》规定基础土的含水量小于30%，当水泥土配合比相同，桩的强度随土样的含水量降低而增大。整个施工期间采用了四套针井进行降水，使基础土的含水量小于25%。

3、严格控制水泥土搅拌桩桩顶到喷浆面回填土的干密度大于原状土的干密度，原丁楼闸为井柱桩基础，地板厚度120cm，而新闸底板厚度60cm，超挖近1米深，为保证水泥土搅拌桩的质量，采用素土分层回填夯实，其干密度达到1.55g/cm3以上（大于原状土）。

4、先进行三根试桩，确定水泥掺入量为15%,水灰比为0.55，水泥浆比重1.72-1.75 g/cm3，下沉速度0.6m/min，提升速度1.01m/min。通过浅部开挖桩头，目测检查搅拌桩的均匀性、套桩效果，符合设计及施工规范要求。

5、搅拌桩施工前，对技术员进行水泥土搅拌桩施工知识讲解，要求操作机手明确机械下沉、提升速度及灌浆量，要求加固深度范围内土体的任何一点搅拌此处应达20次以上，当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30秒，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。严格控制搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位偏差不得大于5厘米，成桩直径和桩长不得小于设计值。

6、施工过程中，在桩架上用明显标记标明每米刻度和达到相应桩长的终止位置；软土完全预切碎，以利于水泥浆均匀搅拌；按经计算确定的每根桩所需水泥量和水量配制水泥浆，每根桩一桶浆；确保水泥浆不离析，水泥浆要不断搅动，待压浆前慢慢放入集料斗中；压浆阶段不允许发生断浆现象，严格按设计确定的数据，控制喷浆和搅拌提升速度以保证每一深度均匀地得到搅拌。

7、施工单位每台设备每班明确一名技术人员负责现场施工记录和各工序间的协调，确保按施工方案实施，尤其是对搅拌机每米下沉及提升的时间提出明确的规定，要求深度误差不大于50mm，时间误差不大于5s，记录中详细注明发现的情况和处理过程。监理人员跟班旁站监理，抽查和监督施工质量，并做好各项记录，做到与实际情况一致。

8、采用目前国内较先进的SJC型浆量监测记录仪，按要求安装在搅拌机操作平台上，开钻前把桩号、日期、桩长、段浆量、总浆量等各种参数输入进去，在钻进过程中借助记录仪可以在光标上清楚看到浆量注入的数据，如低于该段浆量，仪器自动报警，提示补浆。根据电脑记录的数据，如发现不足，可及时补浆，监理人员每天早上8：00准时检验水泥土搅拌桩电脑记录小票，发现不符合规范的，及时纠正，并追查当事人的责任。

五、检测结果

1、水泥土搅拌桩3天均匀性检测

2008年3月3日～7日，江苏省徐州工程勘察院对成桩3天的桩体进行检测，采用轻型动力触探锤击法检测桩体水泥土搅拌均匀性和强度，共检测14根，轻型动力触探点定在距桩中心2/5桩径处，检测结果表明，桩体水泥土搅拌较均匀，局部有水泥富集现象，轻型动力触探锤击数很高，均大于40击，检测期间水泥土强度大于500Kpa，参照《软土地基深层搅拌桩加固法技术规程》，在水泥掺入量为15%情况下，桩身强度满足规程和设计要求。

2、水泥土搅拌桩7天连续性检测

2008年3月17日，徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司对搅拌桩墙体进行地质雷达探测，地质雷达在4.0m、4.6m、4.8m处反射较明显，检测结果表明墙体连续性较好。

3、28天水泥搅拌桩承载力检测

由于工期的原因，2008年3月17日～24日，江苏省地矿局徐州物探测试工程研究所提前14天对上下游翼墙底板、闸底板、涵洞底板等部位下面的搅拌桩进行承载力检测，具体结果如下：