三軸深層攪拌樁施工技術在武漢中船重工某研究所深基坑工程中的應用

穆煜

[摘 要] 本文結合三軸深層攪拌樁施工技術在武漢中船重工某研究所深基坑工程中的應用實踐，對三軸深層攪拌樁施工原理、施工過程與技術要點等方面進行了詳細的闡述。

[關鍵詞] 三軸深層攪拌樁；應用；施工控制

1工程概況

武漢中船重工某研究所基坑長100m，寬18m，深度10m。基坑采用高樁承臺結構型式，承臺下前沿為Φ800@950mm鉆孔灌注樁排樁，后設Φ850@600三軸深層攪拌樁，承臺下后沿為一排Φ800mm的鉆孔灌注樁間距2.5m；承臺板寬8m、厚800mm，將上述樁基連成一整體。具體型式見圖1

三軸深層攪拌樁在鉆孔排樁后150mm處，根據(jù)部位不同樁長分別為9.4m、10.9m、13.0m。每個施工單位相互搭接一根樁，搭接長度為250mm，采用標準連續(xù)方式施工，搭接型式為全斷面套打，相鄰樁施工時間不得超過初凝。水泥摻量為20%，水灰比1.5～2.0。水泥采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，墻體抗?jié)B系數(shù)1×10-7～1×10-6cm/s。

本工程地貌單元屬長江Ⅲ級階地。場區(qū)地層共分為：①填土；②粉質粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土、④-1殘積粘土、④-2殘積粉質粘土、⑤泥巖、泥質砂巖、炭質泥巖強風化（K-E）和⑥礫巖強風化、⑦-1泥巖、泥質粉砂巖強風化、⑦-2礫巖中風化。其中③-2粘土具強膨脹潛勢，屬于特殊性土。三軸攪拌樁主要在②粉質粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土地層中施工。

2三軸深層攪拌樁施工原理

2.1加固機理

三軸深層攪拌樁施工時采用三軸型鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向設計深度進行旋轉掘進，同時在灰漿系統(tǒng)及高壓風系統(tǒng)的配合作用下，在鉆頭處噴射出水泥漿液，鉆頭及螺旋鉆桿將水泥漿與原位土體反復混合攪拌，在各樁單元之間采取重疊搭接咬合方式施工，使土體的均勻性、獨立性、密實度、抗壓強度等性能參數(shù)指標提高，從而滿足設計需求的一種施工工藝，其土體改良機理是：用水泥作為固化劑加固軟土時，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學反應，從而增加了顆粒之間的粘結力，增加了土體的強度和密實度，形成具有一定強度和穩(wěn)定性的水泥加固土。改良后的土體在抗壓強度指標上遠遠高于原天然軟土強度，壓縮性及滲水性比天然軟土也大大降低。

2.2使用條件及優(yōu)點

三軸深層攪拌樁加固效果好，加固方式靈活，適用面廣，可采用不同的加固形式、不同的樁長，能夠滿足不同地質條件，可在粘性土、亞粘土、淤泥質亞粘土、粉土、砂土、砂礫土等土層中廣泛應用。施工速度快，無噪音振動，對周邊環(huán)境的不利影響少。

3三軸深層攪拌樁施工及質量控制

3.1施工準備

（1）材料和設備準備：材料采用P.O42.5級普通硅酸鹽散裝水泥，使用前對水泥取樣送檢取保合格。主機采用三軸型鉆掘攪拌機，配套機械有灰漿拌和機、灰漿輸送泵、控制柜、計量裝置及空氣壓縮機等，計量裝置施工前必須經(jīng)過計量標定后才能使用。

（2）場地準備：施工前應熟悉地質資料、施工圖紙等；施工前場地應先整平，應清除施工范圍內(nèi)的障礙物，以防止施工受阻或成樁偏斜；對影響施工機械運行的松軟或不平整場地應進行適當處理；根據(jù)測量放出平面布樁圖，用小木樁或竹片定位并做出醒目標志；設置測量基準線、水準基點。

3.2施工工藝

3.2.1施工工藝流程

測量放線→開挖導溝→設備就位→攪拌下沉→攪拌提升→成樁結束，移至下一樁位施工。

3.2.2深攪施工

（1）開挖導溝

根據(jù)基坑圍護內(nèi)邊控制線，采用挖土機開挖溝槽，并清除地下障礙物，開挖溝槽余土應及時處理，以保證攪拌樁機正常施工，并達到文明工地要求。

（2）設備就位

三軸攪拌樁三軸中心間距：Ф850mm攪拌樁兩軸距離為600mm，二樁相互搭接250mm，每個施工單元有效施工長度為1.2m。在平行于樁軸線，距離軸線1.5m位置沿軸線設置定位線，根據(jù)劃定的施工單元標識樁位。由當班班長統(tǒng)一指揮樁機就位，移動過程中，嚴禁碾壓電纜和氣漿管，發(fā)現(xiàn)障礙物應及時清除，移動結束后認真檢查定位情況并及時糾正，確認樁位無誤后樁機就位。

（3）水泥漿液拌制

嚴格按設計配比攪拌水泥漿，采用機帶自動攪漿機制漿。開鉆前對操作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.5～2.0。根據(jù)設計要求，水泥摻入量為被加固土體重量的20%，按土體密度計算水泥摻入量，控制制漿總量。

3.2施工質量控制措施

深層水泥攪拌樁屬于隱蔽工程，施工中必須嚴格控制各個環(huán)節(jié)，做好樁體檢測，嚴格按照規(guī)范設計施工，方可確保其施工質量。

（1）注漿量采用流量計控制，按照設計摻入比嚴格控制注漿總量。采用自動稱量系統(tǒng)，按照設計水灰比自動制漿，并用比重計檢查每桶漿液的比重。

（2）土體應充分攪拌，嚴格控制鉆孔下沉、提升速度，下沉和提升力求勻速，使原狀土充分破碎，有利于水泥漿與土均勻拌和。

（3）漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液應嚴格按預定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。

（4）壓漿前檢查輸漿管路，檢查時采用0.8MPa壓力送漿，確保暢通。壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，全樁注漿均勻，不得發(fā)生土漿夾心層。

（5）發(fā)生管道堵塞，應立即停泵處理。待處理結束后立即把攪拌鉆具上提和下沉0.5m后方能繼續(xù)注漿，等10～20秒恢復向上提升攪拌，以防斷樁發(fā)生。

4特殊情況處理

4.1冷縫處理

軸線范圍內(nèi)場地不具備施工條件的情況較多，西側夜間施工干擾大，中斷施工的現(xiàn)象必然存在，極有可能在二樁之間形成冷縫。為確保施工質量，如無法搭接，在冷縫外側先進行補樁，再采用高壓旋噴處理，如圖4所示。

4.2冷縫處理

按設計要求，三軸攪拌樁樁徑850mm，樁間距600mm，每個施工單元相互搭接1個樁。因此每施工單元長度為1.2m。因設計拐點較多，對單段軸線總長超出1.2整數(shù)倍的，為達到設計要求，在超出1.2整數(shù)倍的地方，增加一個施工單元。

5質量檢查結果

目前，該基坑工程三軸攪拌樁施工已完工，通過現(xiàn)場嚴格的質量控制，各項檢測、檢測指標符合設計、規(guī)范要求，基坑已開挖至設計標高，最大開挖深度14m。開挖分為二期開挖，一期采用放坡開挖，二期采用支護樁內(nèi)部垂直開挖。開挖后，整體基坑無滲水現(xiàn)象，滿足干地施工要求。在施工期內(nèi)，深層攪拌樁止水帷幕運行效果良好。

6結語

采用三軸深層攪拌樁作為基坑止水帷幕，與傳統(tǒng)單軸水泥土攪拌樁相比，在成樁質量、均勻性及成樁垂直精度以及單元之間的搭接等方面具有很強的技術優(yōu)勢，具有施工速度快、攪拌均勻、止水效果好等優(yōu)點。在本工程三軸深層攪拌樁具體施工過程中，遇到了很多問題，但通過一系列措施，問題得到了較好的解決，保證了工程的順利實施，為以后類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗。