三軸水泥攪拌樁在建筑基坑支護施工中的應用

吳巍霖

1 工程概況

本工程擬建廠房主體結構為框架結構，地上1～5層，地下2層，基礎形式采用鉆孔灌注樁；圍護結構采用SMW工法加兩道鋼筋混凝土支撐，另為保護整個基坑在開挖過程中的安全與穩定，在基坑內增加二軸攪拌樁坑內加固、二軸樁壓密注漿坑中坑加固、立柱樁等。

本工程±0.00相對于絕對標高＋5.2m，現場自然地坪平均相對標高為-0.20m，整個基坑面積約為8872m2，周長約為417m，基坑開挖深度9.5m，局部落實處開挖深度為11.1m。

根據設計圖紙要求，本工程采用Ф850mm的SMW工法加兩道鋼筋混凝土支撐的圍護結構形式，SMW工法即三軸水泥土攪拌樁內插H型鋼，水泥土攪拌樁采用Ф850@600套接一孔施工，搭接形式為全斷面套打。型鋼的規格為700×300×13×24，水泥等級為P.O42.5的普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0，水泥摻量為20%，暗浜區水泥摻量加高至25%。

2 施工部署

2.1 施工流程說明

本基坑圍護工程施工由現場條件進行確定，但每階段施工工期要求較高，而場地相對較小，現場機械設備又眾多，因此施工用電的配備及合理的施工流程是確保本工程施工工期的關鍵。

考慮三軸樁必要的養護期，本基坑圍護工程施工首先進行坑外三軸攪拌樁施工，在施工坑外三軸攪拌樁的同時，準備2臺鉆孔樁機施工立柱樁，如具備施工條件，即進行坑內加固樁施工，最后施工坑中坑二軸樁和壓密注漿。

鉆孔灌注樁、三軸攪拌樁、深層攪拌樁施工必須進行合理分區，各種樁機分區錯開施工；灌注樁在施工時必須保證相鄰樁施工必須大于4D或時間間隔超過36h；同時各施工區域應保留足夠的安全施工距離。

2.2 機械設備

2.2.1 機械設備選擇

本工程鉆孔灌注樁擬選用GPS-10型工程鉆機，成孔采用正循環泥漿護壁回轉鉆進成孔，這根據類似工程施工經驗可確保本工程設計技術要求和施工規程要求。施工實踐證明，采用這種設備及工法，不僅成孔質量好，而且工效高。

第一次清孔，根據以往經驗，在終孔（達到孔底標高）后，將鉆頭提起，在距孔底0.3～0.5m空鉆掃孔，并開泵使泥漿循環達到設計及規范要求，二次清孔用208導管正循環換漿至滿足設計及規范要求。

深層攪拌樁擬選用SJB-2型深層攪拌樁機，采用二噴三攪的工藝。三軸攪拌樁擬選用ZKD85-3型樁機，在鉆進工程中注入水泥漿，并將多余的泥土置換出來，施工中對周邊的影響較小。

2.2.2 施工設備配備

據本工程的施工內容、工程量、臨時用電用水情況和施工進度計劃的要求，我公司擬投入2臺GPS-10型工程鉆機進行鉆孔灌注樁的施工，投入2臺深層攪拌樁機進行圍護攪拌樁及坑內攪拌樁加固，投入2臺三軸攪拌樁樁架、2臺1.2m3單斗挖掘機、2臺履帶吊進行三軸攪拌樁施工，以確保在規定的工期內施工完基坑圍護工程施工。

3 三軸攪拌樁施工技術方案

3.1 施工參數及技術要求

采用SMW工法Φ850mm三軸攪拌動力裝置，配備上海工程機械廠ZKD85－3履帶式樁機2臺，實行一次鉆攪達到設計深度，沿基坑圍護中心線制作單排水泥土連續墻。

SMW工法攪拌樁樁體的水泥摻量為20%，暗浜區域水泥摻量增加至25%，水灰比根據設計要求控制在1.5～1.2，采用套打一孔法施工。土體容重統一取18kN/m3。樁體間搭接長度、單幅中心距、三孔面積、二孔面積：Φ850mm分別為25cm、1200mm、1.495m2、0.9274m2。

水泥采用強度等級為42.5級新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥土試塊28d齡期無側限抗壓強度：qu≥1.0MPa。

H型鋼規格：Φ850mm三軸樁插700×300×13×24，型鋼單位重量為185kg/m。

3.2 場地回填平整

三軸攪拌機施工前須先平整場地，清除施工區域內的表層硬物，勘查全場的地下障礙物，然后進行清理，素土回填夯實并視現場情況鋪設鋼板或路基箱，以能行走50t起重機及步履式重型樁架為準。

3.3 測量放線、開挖導溝

依據總包為我們提供的坐標的基準點，按照圖紙上邊規定的尺寸位置，對施工現場布置一些具有圍護結構的軸線，然后讓監理進行審核，可以使用0.6m3的挖機進行溝槽的施工，一般溝槽的深度為800mm，寬度為1000mm。

如果在施工的過程中發現地下有障礙物，我們應該使用挖土機對其進行清理，如果遇上特殊的狀況，應該和甲方進行協商，然后才去相應的方案進行清理，清理完以后，應該對產生的空洞進行填埋并且壓實，然后再繼續溝槽的施工工作，確保SWM工法能夠順利實施。

3.4 定位、鉆孔和移機

我們在施工過程中應該對溝槽的兩側進行鋪設導向定位型鋼（詳見圖1），并且按照施工圖紙的設計要求對導向定位型鋼進行加工，制作出鉆孔和插H型鋼位置記號，施工人員應該按照制定的位置移動鉆機樁進行施工，并且還要保證鉆孔的軸心不能發生偏移，同時鉆孔的深度還要達到圖紙的設計要求，施工中應該充分利用樁架與鉆桿錯位的工作原理，對鉆管進行標記，確保鉆孔的深度。

圖 1

機械設備沿著基坑的圍護軸線進行移動，利用施工示意圖進行鉆探，這兩種方法都是非常可靠的。擠壓式（見圖2）適合在18m深度環境中進行施工，這種方式的特點是施工速度相對比較快。

圖2 單側擠壓式連接方式圖

跳槽式（圖3）使用鉆探環境大于18m的環境中，這種方式能夠有效地避免樁架側向力發生偏移（詳見圖2、圖3）。水泥土攪拌樁是作為基坑內外隔水圍墻進行的，在施工的過程中應該避免施工冷縫的出現，如果出現大于24h的冷縫，這就需要使用塔接套鉆或者在后排采取一些補樁工藝。

圖3 跳槽式雙孔全套復攪式連接圖

3.5 攪拌注漿

依據圖紙設計的鉆孔深度，鉆機在工作過程中應該維持螺桿勻速轉動，在上升和下鉆過程中都應該保持勻速，與此同時還應該依據上升和下鉆速度的差異，注入的水泥漿液的量也應該不同，并且還要在樁底不停的對注漿進行攪拌，確保水泥泥漿攪拌均勻，進而保證攪拌樁的質量。

3.6 H型鋼的插放以及固定

當孔內的水泥土被攪拌均勻后，在初硬化之前，應該使用大型的調裝機將H型鋼進行吊裝，插入到規定的方位，由于重力的原因H鋼會自動下插到圖紙設計規定的深度，然后使用換釣的方法，讓吊鉤與H型鋼分離，然后就等待水泥土的凝固。如圖4所示。施工過程中當將對圈梁上的鋼筋進行綁扎后，然后再對圈梁部位的H型鋼采取隔離包扎的方法，使用泡沫或所料片對H型鋼進行包扎。這樣做的主要目的是方便H型鋼的拔除。H型鋼拔除方案按實際情況另行編制。

圖 4

3.7 清理溝槽內泥漿

由于水泥漿液的定量注入攪拌內和H型鋼的插入，將有一部分水泥土被置換出溝槽內，采用挖機將溝槽內的水泥土清理出溝槽，保持溝槽沿邊的整潔，確保樁體的硬化成型和下道工序的繼續，被清理的水泥土將在24h之后開始硬化，隨日后基坑開挖一起運出場地。

4 三軸攪拌樁質量保證措施

孔位放樣誤差應小于2cm，鉆孔中心偏位誤差應小于2cm，深度誤差在-0~+10cm。樁身垂直度偏差：地下連續墻兩側槽壁加固時控制在1/300，施工過程中應常用經緯儀復核，三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進行定位復核。施工前嚴格按設計提出的地下連續墻邊線外放100mm要求進行定位放樣。

嚴格控制漿液配合比，做到掛牌施工，配專人管理漿液配置。嚴格控制鉆進、提升及下沉速度。

施工前對攪拌樁機進行維護保養，以免發生因設備故障而造成的質量問題。設備由專人操作，上崗前須檢查設備性能，確保運轉正常。

場地布置時應綜合考慮各方面因素，避免設備多次搬遷移位，減少攪拌和型鋼插入的間隔時間，盡量保證連續施工。

5 結語

通過本工程三軸攪拌樁的施工過程可知，三軸攪拌樁的施工工藝可操作性強，質量控制減便、可行。經開挖檢驗，在樁身質量及止水等方面均達到了預期的效果。通過對坑外土體位移、水位觀測、沉降觀測等成果來看，也達到了理想的效果，具有較高的推廣價值。

[1] 上海市勘察設計行業協會，等.DG/TJ08-61-2010 上海市標準基坑工程技術規范[S].上海市城鄉建設和交通委員會，2010.

[2]上海市建工（集團）總公司，上海現代建筑設計（集團）有限公司.DG/TJ08-202-2007 鉆孔灌注樁施工規程[S].

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ/T199-2010 型鋼水泥土攪拌墻技術規程[S].中國建筑工業出版社，2010.