简析水泥搅拌桩在生态修复工程的应用

林志煌

（中交第三航务工程局有限公司厦门分公司，福建厦门 361006）

引言

伴随着我国在生态修复工程建设快速发展，相应的对工程施工技术要求也越来越严格。在生态修复工程建设中采用陆上水泥搅拌桩施工工艺可以有效的加快施工速度和提高工程质量，降低施工成本，节约大量土石方等不可再生资源。水泥搅拌桩施工过程中应调查了解拟建场地施工条件、邻近周边环境条件等。

1 工程概况

本工程位于厦门市西北部，海沧区中东部，天竺山与蔡尖尾山之间的马銮湾新城片区，马銮湾片区生态修复三期工程（起步区段），本工程为景观护岸工程。

根据本工程地址勘察揭示，地质情况表层为淤泥、淤泥质土混砂，下部为粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化花岗岩。经分析，①层填土、②a层淤泥层、④层淤泥质混砂层土物理力学性能指标较差，属于本工程的软弱地基层，需采取工程措施进行处理。

其中在起步区护岸L0+700-L0+900段采用水上搅拌桩基础施工；根据地勘资料显示，本段的勘探点有两处，分别是QK7（桩号L0+750，淤泥厚度0.8 m）、QK8（桩号L0+850，淤泥厚度1.3 m）。L0+700-L0+750和L0+850-L0+900段淤泥厚度远超2 m深，经过对L0+700～L0+900整段基础淤泥深度探摸发现，该段淤泥厚度在1.29～3.01 m不等；粉质粘土厚度在3.4～4.6 m不等；残积砂质粘土在6～9.1 m厚度不等。

2 施工准备及设备选型

水泥搅拌桩施工区域在马銮湾湾内水域中，该水域常年水位在1 m高程线，并且通过闸口控制水位高程，但因湾内水位远高于湾外水域，导致通过开闸引水升高湾内水位从而达到水泥搅拌桩施工船只进场施工的条件无法满足，若采用水上挖机清淤开挖满足船只通行通道跟施工区域的方式，并计划投入施工机械及工期计划表。

由于是湾内水上施工作业，涉及到水域船上废油、含油污水、产生垃圾等污染环境问题。以及有弃土、湾底淤泥等建筑垃圾。并且工期过长，投入设备较多，从而导致施工费用增加，现采用陆上水泥搅拌桩施工方案。本方案主要采用岸上往水域回填的施工形式完成水泥搅拌桩的施工。在施工场地有限的标段，将采用海岸边填方作为施工作业面，即施工设备以及大型机械全部安排在海岸边进行陆上施工作业。

2.1 施工准备

施工前，利用湾内闸口降低湾内水位高程，从岸两头往湾内水泥搅拌桩区域推填土方，形成围堰后，排干施工区域积水，进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍，素土回填夯实。

1）从岸线处修筑向外的卸土平台，推至打桩平台外边沿。边坡顶设置截水沟，坡底设置排水沟；并定期检查、修复和完善排水设施；雨季前应对边坡采取加固和防坍塌措施。易受水流冲刷的部位应采取防冲或导流措施。

2）从卸土平台的外边沿，向左右两侧，沿岸线卸土推挤，保证将表层滑动的淤泥挤至打桩平台区域外。

3）打桩平台回填边界在最外侧搅拌桩外至少2 m，以保证施工机械有足够的施工作业面。

4）回填完成后，设临时沉降观测点，观测平台的稳定性，派专人对平台边界进行日常巡逻，对于临湾侧松动的边坡及时进行修补，并在施工平台边界设立临边防护。在临水边坡进行一排钢板桩施打维护，防止在水泥搅拌桩施工过程中出现滑坡情况。

5）场地清理：施工前，按照施工规范的要求进行场地清理。清理后的场地应平整，并做好排水。

图1 钢板桩施打示意

2.2 施工机械

水泥搅拌桩的施工机械采用SP10A25型深层搅拌桩基，SP系列桩机是进行软弱地基处理的新型机具，是从水泥土深层搅拌法基础上改进的新型工艺，其原理是利用SP系列桩机钻孔至设计处理的深度后，以向地基土壤中喷射水泥或石灰等粉体（或浆液）固化剂并加以搅排，同时钻杆以一定的速度边旋转边提升，使一定范围内的土体与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体，有效的保证了桩体的连续性，成桩质量最大程度上得到保证。

SP系列搅拌桩机技术参数：

1）地基加固深度：25 m

2）成柱直径：500～1 000 mm

3）机转速：

(正)16.6、29.3、51.6、82.1、126.4 r/min

(反)14.6、24.9、43.8、69.7、107.4 r/min

4）钻机提升下降速度：提升/下钻136～1 917 m/min(无级调速)

5）最大扭矩：64.6 kN.m

主要配套设备为深层搅拌机、灰浆拌制机、集料斗、灰浆泵控制柜和计量装置。

3 施工方法及流程

工程施工流程如下：

1）平整场地，钻机就位

钻机井架上必须设置标准而又显著的深度标志尺。钻机就位时必须调平，用水平尺来测定搅拌机械的水平，用经纬仪测定钻机井架垂直以确保成桩的垂直度。

2）施工放样，定桩位

测量人员按设计图纸、布桩图，进行桩位、原地表高程、桩位孔口高程等有关测量放样工作。

3）钻进

启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测控制。

4）制备水泥浆

待搅拌机下沉到一定深度时（根据高程控制），即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待喷浆前将水泥浆倒入集料斗中。

5）提升喷浆搅拌

搅拌机下沉到设计深度时后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30 s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，搅拌机预搅下沉时，不宜冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，可适量冲水。

6）“灰浆搅拌”

重复上述步骤，直到达到“灰浆搅拌”的要求。

7）桩机移位

图2 施工工艺流程

4 施工后效果分析

4.1 试验检测

采用水泥搅拌桩钻孔取芯法进行试验，以检测其桩长、桩身水泥强度，按规范要求所受检桩水泥芯样完整，搅拌均匀，断口基本吻合，芯样呈短圆柱状，胶结较好，水泥强度代表值均不小于水泥设计强度0.7 MPa。桩长跟设计基本一致。

4.2 室内试验

按规范对该区域水泥搅拌桩采用单桩竖向抗压静载试验，该批次水泥搅拌桩竖向抗压极限承载力检测值均达到420 kN，均满足设计要求。

图3 静载试验曲线

4.3 水上与陆上对比

1）在完成相同水泥搅拌桩工程量上；水上水泥搅拌桩完成水泥搅拌桩施工工期为7周，而陆上水泥搅拌桩施工完成工期为4周，在工期上陆上水泥搅拌桩大大缩短，节约了时间成本，同时也对赶工创造时间条件。

2）在完成相同水泥搅拌桩工程量上；水上水泥搅拌桩投入机械为6台挖掘机、自卸车10辆、装载机4台、船只1条。同比陆上水泥搅拌桩施工投入机械为2台挖掘机、自卸车5辆、装载机2台。陆上水泥搅拌桩施工大大节省机械投入成本，同时也节省人力、物力、不可再生资源等。

3）由于陆上水泥搅拌施工无需船只配合施工，避免了船只作业产生的油气泄露、含油污水的排放等给环境带来的不必要的污染，有助环境和生态的保护，节能减排。

5 结语

陆上水泥搅拌桩的施工工艺多方面的优于水上水上水泥搅拌桩的施工工艺，特别在生态治理上；对环境的保护以及对软弱土层的处理上略优其他的土层处理方法，值得推广并加以使用。