浅谈新村水库混凝土深层搅拌桩的应用
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摘要：混凝土深层搅拌桩工艺作为建筑施工中处理软土地基的重要技术，在工业与民用建筑、河堤加固中应用广泛。昆明市寻甸县新村水库除险加固工程中首次引进该项工艺作为大坝防渗措施，取得了良好的防渗效果。
中图分类号：TV62 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数
新村水库位于昆明市寻甸县西部鸡街镇泽和村委会的新村，其地理位置为东经102°46′，北纬25°39′，水库坝址距鸡街镇政府1.2km，距寻甸县城98km。水库所在河流为金沙江水系普渡河右岸四级支流。新村水库总库容102万m3，。正常库容93.5万m3，兴利库容86万m3，为小（一）型水库。
新村水库始建于1958年，1959年竣工，水库蓄水后，便出现坝基漏水，加之坝身单薄，于1979对坝体进行局部培厚加固，渗漏问题未作处理。水库现状枢纽建筑物由栏河坝、泄洪涵洞、3条输水涵洞和1条引水涵洞组成。新村水库以农田灌溉为主，兼顾下游乡镇防洪。水库除险加固后，供水量可满足原设计灌溉面积3000亩的供水要求，并可提高下游鸡街、泽河、采己3个村委会10个自然村3700人，耕地7000亩和“鸡九”公路的防洪安全性。
1设计简介
地质勘查资料显示，新村水库坝体土料均属于中等透水层，达不到均质土坝防渗要求；坝体与坝基结合部位大部分为中等透水，存在较大的渗漏，渗漏面积1144m2。坝体与坝基结合部位渗漏较严重；左岸坡结合部岩层透水率q=13～19Lu，属中等透水。结合新村水库下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求的主要原因是浸润线偏高、渗透水压力偏大，为有效降低大坝浸润线，本次防渗处理设计采用防渗效果好、质量可靠的深搅桩方案。
1.1 防渗轴线拟定
防渗轴线靠坝轴线上游有利于应力分布，并应考虑施工平台的宽度要求，经布置比较，防渗轴线布置于坝轴线上游2m处。
1.2 深搅桩桩顶、桩底高程的确定
现状坝顶宽不满足深搅桩施工平台宽度要求，因此，需将坝顶开挖至高程2036.8m，即桩顶高程为2036.8m；底界进入相对不透水层（q≤10lu）一段（5m），桩底最低高程为2103.23m，最大桩高23.57m。
1.3 深搅桩布置
根据坝体的渗漏情况，沿防渗轴线对从坝体左岸0-020.00m至坝体右岸0+764.00m范围及坝基进行防渗处理，防渗轴线全长784m，共分1961个桩进行施工，其中桩径60cm，间距40cm，搭接部分40cm。
1.4 桩体混凝土强度指标
根据工程经验，本工程深层搅拌桩防渗墙设计控制指标为：渗透系数小于i×10-6cm/s（1
2 工程施工
2.1 施工工序
混凝土深层搅拌桩施工程序一般为：施工场地平整后先进行深层搅拌桩机的定位和角度调整，然后开始进行预拌下沉，再将搅拌好的混凝土泥浆注入搅拌机中，边喷浆边搅拌，逐渐提升预设桩顶标高，然后重复搅拌下沉操作，再重复搅拌提升操作，最后关闭搅拌机，对搅拌机进行清理后移至下一搅拌桩施工部位重复上述工作（如图1）。
2.2 施工要点
搅拌机固定位置前需进行施工场地平整和清理，以确保搅拌机固定角度调整后不会由于地面不平产生误差。地面起伏不平时需要使用起重机对搅拌机悬吊平衡。桩机调整后对中误差不能大于10cm，垂直误差不能超过0.3%。桩机轨枕和路轨下方地基需要垫实，不能下陷。一般混凝土固化剂水泥采用425号普通硅酸盐水泥，掺入比控制在8%-16%，水灰比一般为0.45-0.5即可。外掺剂的选择可以根据实际情况确定。搅拌时严格控制注浆速度和搅拌机提升速度，防止出现断浆或搅拌不均的现象发生。钻进速度控制在0.3～0.8（m/min）之间，提升速度应与搅拌速度及供浆量协调，控制在0.6～1.2（m/min）之间，搅拌轴转速应与提升速度协调，控制在30～60（r/min）之间，注浆压力也需要谨慎控制。
每个混凝土深层搅拌桩完成后搭接时间需要在24h以内，如果由于意外超出时间，需要对下一根混凝土深层搅拌桩增加1/5注浆量，提升速度要减慢。如果由于特殊原因导致相邻混凝土深层搅拌桩无法在短时间内搭建时，需要合理调整混凝土深层搅拌桩施工设计，其他混凝土深层搅拌桩施工结束后再采取补桩或补浆等措施。
混凝土深层搅拌桩成桩后4h以内需完成桩顶插锚桩固筋等工作，以免混凝土深层搅拌桩硬化。混凝土深层搅拌桩完工后需及时进行路面钢筋与桩顶锚桩固筋的连接，制作路面。路面未完全硬化前不能够开挖地基土方，以免混凝土深层搅拌桩露出，影响硬化效果。
桩基搅拌需要根据地基土质情况保证原土结构被充分打碎与水泥浆充分混匀。施工时需安排专人对混凝土深层搅拌桩进行养护和强度检测，监控混凝土深层搅拌桩的质量情况。
3质量控制研究
从混凝土深层搅拌桩的工艺原理和对混凝土深层搅拌桩质量的影响因素来看，重视实验室配比试验和施工现场户外试验是有效控制混凝土深层搅拌桩质量的主要手段。
首先，对混凝土深层搅拌桩质量的影响因素进行分析。水泥掺入比与混凝土深层搅拌桩强度基本呈现正比关系，一般情况下混凝土深层搅拌桩的水泥掺入比要在10%以上。混凝土深层搅拌桩搅拌完成后大于需要3个月才能够充分硬化，硬化时间与混凝土深层搅拌桩的强度基本呈正比，其趋势图在90天以后逐渐趋于平缓。混凝土深层搅拌桩的强度与使用的水泥标号也有紧密联系。水泥掺入比固定的情况下，水泥标号每提升100号，混凝土深层搅拌桩强度增加50%-90%，在混凝土深层搅拌桩强度固定的情况下，水泥标号每提升100号，水泥掺入比可降低2%-3%。而软土地基土样含水量与混凝土深层搅拌桩的强度基本呈反比。软土地基土样含水量每下降10%，混凝土深层搅拌桩强度可上升10%～15%。软土地基土样中有机物质含量越高土壤酸性越大，又由于有机物质渗透性较低，水溶性和膨胀性较高，阻碍固化剂与地基软土物理反应的顺利开展。软土地基土样中有机物质含量越高对混凝土深层搅拌桩强度的影响越大。外掺剂的合理使用不仅能够有效提高混凝土深层搅拌桩强度，减少水泥的使用量，有效节约成本。水泥品种的选择需要以软土地基的酸碱性和工期长短等因素作为参考。对有机物质含量较高的软土地基需要使用抗酸性水泥，工期较短则选择早强性水泥。养护方法对混凝土深层搅拌桩强度也有重要影响，影响原理主要是通过对混凝土深层搅拌桩的温度和湿度进行控制，但是短期内效果较为明显，混凝土深层搅拌桩硬化后期影响程度较小。
其次，实验室配比试验能够明确混凝土固化剂类型、配比以及掺水量、外掺剂等对混凝土深层搅拌桩质量的影响，明确最佳配比，为施工设计提供数据基础。然后进行施工现场户外试验。施工现场户外试验结果一般与实验室配比试验结果差距较大，需要进行调整和优化。一般施工现场混凝土深层搅拌桩强度仅为实验室配比试验强度的1/5～1/4。进行施工现场混凝土深层搅拌桩强度检测可以通过单桩承载力检测或取芯检测，为混凝土深层搅拌桩施工提供准确数据基础。
最后，对混凝土深层搅拌桩进行施工设计计算时需要充分考虑软土物理及力学指标和混凝土深层搅拌桩单桩竖向承载力的检测两个因素的影响。所有计算都需要以室内试验数据作为参考进行推算，以施工现场户外勘察报告作为基础。
4 结束语
混凝土深层搅拌桩技术在建筑施工、河堤加固中应用较为广泛，实用价值也较高。昆明市寻甸县新村水库除险加固工程中首次引进该项工艺作为大坝防渗措施，取得了良好的防渗效果。但是，由于其质量影响因素较多，需要采取积极的预防措施，从混凝土的实验室配比试验到施工工序的质量监督，再到混凝土深层搅拌桩的养护和强度测定，都需要加强控制力度，以保证混凝土深层搅拌桩的施工质量。
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