搅拌桩复合地基在某湖荡地区水工建筑群中的应用实践_戴国佳.pdf

2023.233搅拌桩复合地基在某湖荡地区水工建筑群中的应用实践戴国佳张雨路陶凯（江苏省镇江市句容市水利局镇江212499）【摘要】工程建设过程中，第一次在该湖荡地区试用了搅拌桩复合地基的处理方式，取得了较好的效果，后又进一步扩大应用范围，推广到整个水工建筑物群，既保证了工程质量，又降低了工程造价，实现了口碑与效益的双丰收。本文对建设、勘察设计、监理、施工等参建单位在建设过程中的经验进行了总结，重点阐述搅拌桩工艺的关键因素、指标等方面的控制情况，为湖荡地区水利工程建设提供技术参照。【关键词】湖荡地区搅拌桩复合地基水工建筑群某湖泊位于江苏省，是一座具有蓄滞洪功能的湖泊。在经历了多轮围湖造田、围垦养殖后，湖泊的防洪调蓄能力大幅度降低，其防洪能力远不能满足地区社会经济发展的需求。进入 21 世纪后，当地政府决心彻底治理水患，开展了防洪治理、退渔还湖、退耕还湿、湿地生态修复等一系列综合措施。在防洪治理过程中，需要新建一批水工建筑物，其主要功能是调节径流，保障湖泊生态蓄水和周边农田灌溉用水；汛期要保障能御洪于外，同时在流域下游河道防洪堤坝危急之时，可以通过分水闸引洪入湖，滞蓄洪水，降低下游洪水位，确保城市防洪安全。1湖泊防洪工程概况该湖泊地理条件特殊，系百川聚汇，屯水成湖。因地势较低，在汛期易遭受上游丘陵山区洪水侵袭，泽国一片；非汛期，则水落滩露，缺水成旱。然而，河流洪水泛滥期间也带来了大量的泥沙在此沉积，形成了大片肥沃的土壤。经过历史上多次湖周筑圩垦田，修湖堤，挖洪道，建石堰，扩建田亩，延续了千年。为积极响应新时代的号召，经过本轮综合建设，湖泊功能升级蜕变，已然是一座以防洪滞洪、灌溉供水、湿地公园、水利风景、休闲度假、文化旅游等多功能多目标发展的综合性湖泊。湖泊内现有湖泊分为内湖、环湖、白水荡、西万亩圩，其中内湖、白水荡、西万亩圩为景观湿地，日常主要保持生态水位，大洪水期引洪调蓄；环湖为上游来水的泄洪通道，通过湖口已建设的水闸向下游排水。湖堤沿线建设 5 座中型分洪闸，11 座排涝泵站，10座小型穿堤涵闸，2 座湿地水位调节滚水坝等。2搅拌桩复合地基处理工艺简述2.1 地基土特性按照规范，水泥土搅拌法在用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数大于 25 的黏土、地下水具有腐蚀性或无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。地区地貌单元为岗地与湖积平原，地基土浅部以软土为主，深部为第四系上更新统下蜀组粉质粘土和粉土，下伏基岩为白垩纪赤山组粉细砂岩。浅部软土淤泥质粉质黏土分布层厚 610m，且局部夹腐植质，干强度低、韧性低，是地区大部分建筑基础座落的范围和深度。同时，该地基土中夹杂部分粉砂质泥岩，棕红色、紫红色和砖红色。地基土的特性直接决定搅拌桩的成桩质量和本地区推广运用的适用性。2.2 置换率水泥土搅拌桩置换率可以由设计承载力大小反推得到。一般情况在不同的置换率下复合地基的附加应力的变化基本是一致的，加固土层内随着置换率增加力学性能增加，但不是无限制增加，这与桩长、桩半径、桩体强度有关，可按照相关规范，联系实际，在桩长、桩半径相对固定的情况下，推算出相对适宜的置换率。2.3 水泥掺入比各种试验表明水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增大，随着水泥掺入比的增加，水泥土的后期强度增加幅度也加大，但是随着掺入比的增加，工程费用也相应增加。选择合适的掺入比可以很好地兼顾工程质量和费用。一般作为建筑地基处理承载科技推广与应用2023.234科技推广与应用使用时掺入比不宜低于 15%。2.4 喷浆工艺轴搅拌桩整体施工工艺主要分为“两喷四搅”及“两喷两搅”，一般地质条件下水泥量很容易控制，但若是遇到地质条件坚硬的硬土，由于难以下钻，成桩时间过长，很容易造成水泥量损耗过大，在这种情况下应对送浆流量进行动态调控，以保证成桩质量。选择合适的施工工艺是保证桩身连续、桩身质量稳定的关键因素之一。3工艺运用参建各方经验3.1 建设单位建设单位通过特派专家全过程参与、安排工地常驻代表等形式，进一步严控工程质量，把握工程全局。在工程前期，建设单位强化设计单位的目标控制，要求方案设计既要保证工程质量，又要敢想敢用，特别是对于性价比高的方案，要认真研究分析，重点突破。聘请具有多年地质处理经验的专家全过程帮助和指导设计单位，合理选择工程位置，合理选用处理方案；在工程实施阶段，除聘用专业的监理工程师外，还派出建设方代表，与监理、施工单位同场同工，实时监督，实时解决争议；定期派出专家进驻现场，指出工艺实施存在的问题，研判地基工艺的效果，随时作出调整建议。3.2 勘察设计单位勘察设计单位根据地基土特性，合理比选，合理计算。在设计单位明确单桩无侧限抗压强度和单桩设计承载力要求的基础上，勘察实验室选用不同的水泥制品，选用不同的掺入比、水灰比，分多种方案组合，分别得出各组实验桩体的力学指标值。同时，指导施工单位开展现场实验，根据室内最优水泥土配合比试验，进行现场成桩工艺试验，编制搅拌桩现场试桩载荷试验报告，明确试验方法，并得出结论。经多种比选结论可知，本地区的最优水泥掺入比推荐不宜低于 18%，较合适的置换率为40%50%之间，最低不宜低于 35%；水泥浆应采用标号不低于 42.5 的普通硅酸盐水泥；为节省工期，可选用早强普通硅酸盐水泥，1420d 内成桩强度即可达到28d设计成桩强度，一次施打可节约10d工期。3.3 监理单位监理单位主要是严格控制水泥量。监理利用现场空间设置水泥储存仓库，施工单位水泥购置进场后直接存入监理仓库，监理设专职专人看守，工程施工时按当日工作量对应配比的水泥报批放量；旁站监理核查每幅桩的水泥用量是否与需要拌制的喷浆量相对应；以当日施打桩数计算当天水泥的总用量，并核查与进场水泥收料单、出仓库报批单上的数据是否对应，理论上到场水泥必须全部置换入土。3.4 施工单位施工单位在业主组织，监理监督以及勘察设计单位的指导下完成了施工工艺匹配。选择“四搅两喷”“四搅三喷”“四搅四喷”“六搅四喷”等工艺进行试打，匹配各自的送浆量、复搅程度，经 7d 成桩检测后，最终形成推荐工艺。按照设计和现场试桩要求，现场输浆泵的送浆量与下钻喷浆速率、上提喷浆速率相匹配，匀速施打，保证成桩质量。经多种比选结论可知，本地区的最优施工工艺，推荐采用“六搅四喷”，第一次和最后一次为空搅，其余为正常带浆复搅。4成效湖荡内西闸站、南闸以及西圩闸站基础均采用了上述搅拌桩复合地基，选取的设计和施工参数基本相近，各参建单位采取的质量控制措施基本按照遵循相关工程总结，各工程建设跨度间隔约 35 年，延续性较好。通过相关检测资料可知西闸站施打工程桩桩身较均匀，连续性较好，受检样本合格率达到 98%，强度检测全部合格，单桩复合地基承载力达到 140kPa，满足设计要求。西圩闸站工程桩按照同样工艺，桩身通体呈灰色，稍硬，搅拌较均匀，凝结较好，桩身所检桩单桩复合地基承载力达到了190kPa，满足设计要求。通过上述检测成果可知，搅拌桩复合地基处理工艺简便，质量可靠，且在该地区已有近 10 年的推广运用，工艺已趋于成熟。通过地区 2016 年、2017 年、2020 年等多次大洪水的考验，建筑物运行良好，建筑物位移或沉降均满足规范要求，防洪效益特别显著。5结语综上所述，水泥搅拌桩在该湖荡地区水工建筑物地基处理中得到广泛应用，并取得了较好的效果，促进了该地区以防洪为主的水利工程的顺利开展，具有推广价值