水泥土深搅桩在江苏沙钢沿江码头中的应用邢光星

水泥土深搅桩在江苏沙钢沿江码头中的应用邢光星

邢光星

南京振高建设有限公司南京高淳211300

1、工程简介：

江苏沙钢集团沿长江码头从一干河至二干河，全长有10公里多，其二干河内侧和九龙港两侧码头约5公里均采用钻孔灌注桩和水泥土深搅桩加固相结合的结构形式。沙钢集团是国家特大型工业企业、全国最大的民营钢铁企业，2011年营收总额1700多亿元。本水泥土深搅桩加固地基工程在沙钢沿江码头中运用较普遍，施工较容易，如我公司施工的沙钢兴荣港池，全长1200m，总价3458万元；二干河码头工程，全长536m，总价1466万元等，在码头施工后的多年使用中施工效果明显，业主沙钢满意度较高。因此本工程施工技术可供遇到同类码头工程施工时参考。

2、地质情况：

工程地质勘察部门对该码头建筑场地揭示，场地26.4m以浅地基土，根据其物理力学性质、岩性等差异，可划分以下5个工程地质层9亚层，各层、亚层的岩性特征分述如下：

①素填土：灰黄色、灰色，主要由粉质粘土组成，含大量植物根茎，松散、饱水。分布于表层，厚度为0.3~1.1m。

②1粉土：灰黄色、灰色，饱水，松散—稍密，具水平层理。分布较普遍，局部缺失，底层埋深1.0~2.2m，厚度0.0~1.8m。

②2淤泥质粉质粘土：深灰色，饱水，流塑，具水平层理。分布较普遍，局部缺失，层底埋深2.2~2.8m，厚度0.0~1.4m。

②3粉土夹粉砂：灰色，饱水，稍密，具水平层理。分布普遍，底层埋深3.8~4.8m，厚度1.5~3.0m。

③淤泥质粉质粘土：深灰色，饱水，流塑，具水平层理。分布普遍，层底埋深8.8~10.8m，厚度3.6~6.0m。

④粉土夹粉砂：灰色，稍密，饱水，水平层理。分布普遍，底层埋深14.9~18.6m，厚度5.5~8.1m。

⑤1粉砂夹粉土：灰色，饱水，稍密，见有粉质粘土薄层，分布较普遍，底层埋深17.9~22.5m，厚度0.0~5.4m。

⑤2粉砂：灰色，饱水，稍密—中密。分布较稳定，底层埋深大于26.4m，揭示最大厚度9.4m末揭穿。

由上可知，该工程区域深度10M范围内土质基本为粉质土。因为该码头前沿基础采用的是钻孔灌注桩排桩，而工程主体结束后又要水下开挖码头前沿土方4~6m，形成码头内外水位较大的高差，另外排桩施工，又难以消除排桩间的缝隙，会形成漏砂现象，危及码头的安全，故工程中采用了深层搅拌桩进行地基加固处理。

3、水泥土深搅桩加固土的原理

水泥（或水泥浆）与地基土采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化机理有所不同。混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度快。而在水泥加固土中，由于水泥渗入量很小，一般水泥掺入比在8~18%之间，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质——土的围绕下进行，所以硬凝速度缓慢且作用复杂。水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，有的则与其周围具有一定活性的颗粒发生反应。水泥作为固化剂是提高软土强度的主要因素，其化学成份和掺入比对水泥加固土的强度影响极大。普通硅酸盐水泥的活性高，其早期和后期强度均较好。因而其加固效果优于其它水泥品种。另外，水泥加固土的强度随水泥掺入比的增加而增大，故本工程中水泥采用的是强度等级32.5的普通硅酸盐水泥，掺入比采用15%，水灰比为0.5。

4、地基处理要求

该沿江码头工程主要的用途是水上装卸钢材，其特点是水下土方开挖较深，码头前沿高程如下图所示。长江水一日二潮，潮起潮落，水位落差2~3m，而钻孔灌注桩排桩之间的缝隙又难以消除，因此该工程要求排桩后的地基经过深层搅拌桩加固处理后，使软土硬结成具有整体性、足够强度和水稳定性。一方面可以防止漏砂、流砂，并可以截流，另一方面又要求加固水泥土改变土层性质减少地质土对排桩的土压力，以保证码头的安全。

5、水泥土深搅桩的施工技术

5.1、施工方法

本工程深层搅拌桩有效桩长L=8.5m，桩径Φ=700mm（双头搭接200mm），前沿钻孔桩桩径Φ=800mm，其桩位平面布置图如下：

5.2、施工工艺：

本工程施工，在施工顺序上，建议先施工深层搅拌桩，然后再进行钻孔灌注桩排桩的施工，虽然这样施工钻孔桩会产生一定的难度,但效果会更佳。

深层搅拌桩，采用SJB-II深层搅拌机，其施工方法如下：

（1）把施工场地整平，定出桩号并编号，组装架立桩机，检查主机及其它各系统工程是否正常。

（2）根据桩位平面布置图、排桩号和施工流水段，移动桩机对准设计桩号。

（3）当搅拌机冷却循环水正常后，放松钢丝绳，启动电机下深，用慢档下沉，以利土体充分破碎，搅拌机下沉速度宜为1m/min，待搅拌机下沉到设计深度后停钻。

（4）按设计确定的浆液配方拌制浆液，在搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将拌制的水泥浆压入土层中（在送浆前必须不停搅拌，防止浆液离析），然后边喷浆，边搅拌提升，喷浆压力控制在0.5~0.8N/mm2，提升速度控制在0.5m/min左右。

（5）重复下沉：当搅拌机提升至设计桩顶标高时，关闭灰浆泵，重复下沉搅拌，使浆液与土体搅拌均匀，下沉速度宜为1m/min。（6）重复喷浆提升：待搅拌机下沉至设计深度后，开启灰浆泵，将余浆注入地基中，并边喷浆边搅拌边提升，直至提至桩顶，控制提升速度为0.5m/min。

（7）上述施工完毕，即完成一根桩体，下一根桩重复进行施工。

（8）深层搅拌桩四搅二喷，要求一气呵成，不得中断。

5.3、成桩质量检验

本码头工程利用轻便触探方法对深层搅拌桩2%成桩质量进行了检测，所检测出的深层搅拌桩桩身搅拌均匀性较好，桩身强度达到正常水泥土强度要求，并且从试验的数据中可以看出，随着龄期的增长，深度的增加，锤击数呈快速递增之势，水泥土的强度有一定程度的提高。

6、效果评价

本工程采用深层搅拌桩加固处理地基后，码头经过多年的使用情况来看，获得了比较满意的效果，未发现码头前沿出现沉降、裂缝或水平位移的现象，这说明加固效果良好。

采用这种方案具有施工方便快速、设备简单、无振动、无污染等优点，造价低廉，费用比采用钻孔灌注桩降低了30%。目前这种方案正在江苏沙钢集团有限公司的沿江码头中普遍采用。