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摘要：本文从水泥搅拌桩与高压旋喷桩在在不同地质条件中的应用进行分析，论述其工作原理，同时结合珠海洪湾中心鱼缸的实际案例来描述两类桩在不同地质情况下的施工强度、承载力和效果，通过对水泥搅拌桩和高压旋喷桩的一系列剖析，希望能够为相关类似项目提供参考。
关键词：水泥搅拌桩；高压旋喷桩；区分；应用
1.引言：水泥搅拌桩与高压旋喷桩都在各类软基处理工程中均有所应用，但在工作原理上两者是有本质区别的，分别适用与不同的施工环境。本文从这两种桩的工作原理以及目前应用情况谈起，结合工程实际案例从而得出结论。
2.两类桩的工作原理和目前的应用情况
水泥搅拌桩是软基处理的一种方式，主要是利用搅拌设备将配比完成的水泥固化剂注入土地里并进行充分搅拌，通过水泥与土地之间发生的化学反应来提高软土基地的整体强度。通常水泥搅拌桩使用硅酸盐水泥进行地基处理，硅酸盐水泥由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等成份组成，这些不同的成分形成了不同形式的水泥，而水泥与软土地基进行搅拌后就会发生水解反应以及水化反应，从而生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物，这些化合物混合就具有了胶质结合的作用，固结后其承载力会有所提高；此外，其中两种化合物与水发生化学反应后会使其呈现出一种结晶的形态，也是提高软土地基强度的原理之一。目前水泥搅拌桩主要应用于软土土质地基的处理，如淤泥、素填土、可塑粘土等。
高压旋喷桩是利用旋转的高压喷嘴将水泥浆液与土层混合，形成连续的水泥固结状物质从而提高强度：利用钻机钻孔达到预定的土层位置，通过高压将提前处理的水泥浆液注入土层内，在冲击力和重力等因素的影响下形成凝固桩体。高压旋喷桩适用于淤泥土层、粉土、碎石土等的地基土层处理，相比之下其具有占地较少、噪音较低等优点，但是容易造成外界环境污染，且其施工成本相对较高。
3.两类桩的施工工艺、控制要点及所适用的软土地基类型
（1）水泥搅拌桩
水泥搅拌桩的施工工艺通常有两种体现方式，分别是浆液搅拌以及粉体搅拌，又称为湿拌法与干拌法。水泥搅拌桩需要使用大量施工机械进行配合施工，包括主钻机、压浆泵、集料斗、搅拌机以及各种发电设备。水泥搅拌桩的搅拌方式也可分为单头、双头、多头几种，分别适用于不同的现场环境。在具体进行水泥搅拌桩的施工前，要注意事前将施工现场进行平整，清除施工场地的杂物与障碍物：如现场场地有低洼处使用粘土进行回填，并且对现场使用的水泥等材料进行反复检查，分别做好现场试验和室内试验，所有的水泥搅拌桩施工使用设备都要进行实时监控，充分掌握水泥的用量及相关参数，以作质量分析。
水泥搅拌桩适用于淤泥土质、素填土土质、可塑性粘土土质、中密粉细砂土质及黄土等土质的如及处理。而对土内含有较多杂质、土质较硬以及地下水渗流较为严重的土质并不适合，通常标准为天然含水量小于百分之三十。如外界温差环境较大时要对环境温差变化进行充分的掌握并在此基础再进行方案优化；对于PH值较高的腐蚀性土质，需要对施工现场进行试验，同时结合室内试验来考量其适用性。
（2）高压旋喷桩
高压旋喷桩所使用的土质环境与水泥搅拌桩大抵相同，其配套设备有主钻机、高压泥浆泵、水泥浆搅拌泵、高压胶管等。高压旋喷桩施工的主要灌浆材料为水泥、水及少量外加剂。高压旋喷桩施工要从测量放线开始做好控制工作，测量放线严格按照施工图纸设计要求进行，根据图纸上的坐标网点来放出施工轴线，测量放线允许误差在1cm以内，在施工轴线的基础上确定钻孔位置，钻孔位置要进行编号来确立前后施工顺序，孔位的确立允许误差不查过2cm，其中还受到地面高程等因素的影响，钻孔进行前要调整好钻机的水平位置，防止出现偏差，钻孔的直径需要大于喷射管2cm左右，钻孔深度每钻进5m要用水平设备测量钻机机身的垂直角度，同时要注意地层变化并做好记录。
高压喷射桩分为单嘴、同轴双嘴等。单嘴喷头摆动三百六十度为旋喷，旋喷的特点是能够切割孔内一圈范围，旋摆和提升速度较慢，但喷射半径较长，形成桩径较大，在遭遇碎石杂物较多的地质情况时，高压旋喷桩需要谨慎使用，高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。
4.结合珠海洪湾中心渔港工程实例描述两类桩
珠海洪湾中心渔港工程位于珠海市洪湾建材码头西北侧、挂锭角山东南侧，磨刀门水道及马骝洲水道交汇处，中珠联围新洪段磨刀门水域防洪大堤东侧，为内凹挖入式渔港，开挖疏浚范围包括码头前沿的停泊水域、港池及支航道的水域疏浚。
根据勘查结论与建议：场区内未发现全新世活动断裂活动的迹象，勘察场区内未发现有影响场地稳定的海岸滑坡、坍塌等不良地质现象，场地稳定性较好。场区属抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。场区内分布有可震陷的软土层及局部的可液化砂土层，属抗震不利地段。场区的场地土类型为软弱场地土，场地类别为Ⅲ类，特征周期可取0.45s。场区内普遍分布厚度大的软弱土层，地基条件较差。码头结构型式可采用桩基码头，桩端置入强度较高的全风化、强风化岩层中；护岸可采用斜坡式或直立式，但须对软弱土层进行加固处理以提高承载力并减少沉降；路场区需对填土层及软土层进行地基处理以消除固结沉降并提高承载力等。码头区构筑物基础如采用桩基础型式，建议施工前选择具代表性的区域内进行试桩，桩基侧摩阻力和端阻力应根据试桩成果进行修正。对此，设计单位采用了水泥搅拌桩结合高压旋喷桩的方式进行地基处理（参见图1）。
施工单位在施工前对两类桩均进行了试桩，试桩数量为每种方案不少于三根，成桩28天到达强度后进行钻芯取样法检测强度质量，高压旋喷桩单根试验桩施工时间为170分钟至230分钟左右，水泥搅拌桩单根试验桩施工时间为40分钟至60分钟左右。通过试桩了解，影响水泥搅拌桩的强度的主要因素有水泥配比、浆液外加剂、土内含水量以及有机物质含量、外界温度坏境等等；而影响旋喷桩强度的因素则有土质、喷射材料、水灰比等等，为保证施工质量水泥搅拌桩试桩以及施工水泥提前进行反复的现场与室内配比试验，结合设计要求选择最佳配比，高压旋喷桩的水灰比采用0.9：1.0的比例，高压旋喷桩试桩与水泥搅拌桩两类桩试桩区域土质以六个单位的形式自上而下分为素填土-淤泥-粉质粘土-卵石混砂-残积土-全风化花岗岩-强风化花岗岩六种，试验桩所有施工工艺均严格按照标准进行，最终成桩结果表明：在此类土质下高压旋喷试验桩成桩在强度和承载力方面更具优势，并且完全符合设计强度需求。
由于渔港港池为内凹挖入式，新建码头与原中珠联围海堤相接，在口门处码头结构施工时需要对原海堤进行部分破除。而中珠联围海堤为斜坡式抛石结构、且经过达标加固整治，在进行港池口门段破堤施工时发现中珠联围海堤下方存在大量块石，抛石基础块石宽度约13～15m，深度约-5.0～-7.0m不等，还有些块石挤淤深度未明，施工单位使用的水泥搅拌桩机施工时钻头损坏严重。同时因需要避开汛期施工该口门段施工任务时间极为紧张，施工单位为确保口门段施工质量与进度，建议将该范围内的水泥搅拌桩调整为高压旋喷桩。经监理、设计及建设单位批准后施工单位及时调整施工，并在汛期到来前及时对原中珠联围海堤进行了恢复，确保了后方的安全。
结束语：综上所述，水泥搅拌桩与高压旋喷桩各有其特点，虽然两者都是适用于软土地基的处理，但无论从施工工序来看，还是从施工工艺的细节看两者均有较大区别，通过上文两者工艺与结合实例的情况来看，水泥搅拌桩施工进度更快，造价不高，并且对坏境污染的影响也相对有限；而高压旋喷桩则承载能力和强度更加优秀，使用范围更加广泛，但容易造成污染，成本较高，在更为复杂的地质条件下也能够进行施工。两类桩各有其优点，分别应对与不同的施工项目需求，因此在需要施工两者桩方案进行施工时，首先要充分结合自身的所有条件因素，来进行选择，才能在保证施工质量的同时，也兼顾到项目的成本投入与施工周期。
参考文献
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[2]龙少林.水泥搅拌桩和高压旋喷桩结合在虎门港海堤加固工程中的应用[J]西北水电2007（06）
[3]珠海洪湾中心渔港工程相关勘查、设计与施工资料
论文作者:黄湛威,邓水强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/28
标签：水泥论文; 高压论文; 土质论文; 土层论文; 海堤论文; 强度论文; 地基论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;