福州基坑支護工程中常見土處理技術對比及施工要點

(中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司， 福建 福州 350003)

1 福州盆地巖土工程地質特點

福州盆地位于福建省東部沿海、閩江下游。福州盆地中部地處大鳳山—烏山—于山南側斷裂帶上， 該地段淤泥層厚度巨大（常常超過 30m）[1]，此處淤泥強度極低，含水量大，具有流動性對基坑支護工程造成許多不利的影響。福州盆地中位于閩江沿岸的臺江古河床淤泥沖積地段，其砂層厚度大，穩定性好，埋藏淺[1]，在基坑支護工程中，由于水頭差的作用，容易產生流砂、管涌、突涌等現象。

2 雙軸水泥土攪拌樁特點及施工要點

2.1 水泥土攪拌樁作用機理

水泥土攪拌樁利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基中就地將軟土和固化劑(漿液狀或粉體狀)強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理-化學反應，使軟士硬結成具有整體性、水穩定性和具一定強度的優質地基[2]。

2.2 雙軸水泥土攪拌樁工藝特點

福州地區雙軸水泥土攪拌樁常使用的施工機械為SJ30型深層攪拌機，雙軸都是旋轉噴漿軸，機架為井字架，走管式行走。最大理論扭矩為8kN.m。

雙軸攪拌樁的優點有a.攪拌樁布置形式靈活[3]，基坑支護的水泥土被動強化區施工時廢樁較少；b.單位造價較低[3]；c.施工機械自重較小，對場地要求較低，場地內有溝壑時，雙軸攪拌樁機可在在架設的 H型鋼上移動；d.雙軸攪拌樁施工機械功率小，對現場施工用電要求低;e.雙軸攪拌樁施工過程產生的置換土體較少，比較環保。

雙軸攪拌樁的缺點有 a.雙軸攪拌機功率扭矩小，根據經驗在基坑支護工程中雙軸攪拌樁僅能處理淤泥、淤泥質土及標準貫入度小于10的砂土；b.雙軸攪拌樁機電機及鉆桿質量較輕，泵送水泥漿壓力較小，處理土層深度有限，在實際工程中基本不超過15米，無法打穿標貫超過10砂土；c.存在土體與水泥漿攪拌不均勻的情況，攪拌樁強度較低。

2.3 雙軸水泥土攪拌樁在基坑支護工程中適用范圍

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根據雙軸攪拌樁的特點，雙軸攪拌樁適用于含有機質較少的淤泥與淤泥質土或水量不豐富、且標貫在10以內的砂土，樁長應在15米以內。雙軸攪拌樁可在開挖較淺（5米以內）的基坑支護工程中，作為止水帷幕與混凝土樁、H型鋼、鋼支撐體系相配合構成支護體系，或者作為基坑底邊緣的抗隆起被動區加固措施。

2.4 雙軸水泥土攪拌樁的施工要點

a．為保證漿液能較均勻的分布在樁體中，雙軸攪拌樁機的噴漿口應布置在葉片的邊緣，而不應將噴漿口設置在攪拌軸中間位置。

b．應嚴格按圖紙及規范要求控制水灰比及水泥摻入量。雙軸攪拌樁的水泥漿制拌后臺一般比較簡單，工人文化水平也有限，因此管理人員應將數字形式的水灰比換、水泥摻入量算成制拌一灰漿桶的水泥漿，應加入的水泥包數，并標在顯著位置，在灰漿桶上標出應加入水的刻度。

c.在雙軸攪拌樁施工過程中，嚴格執行“二噴四攪”，保證成樁質量。

3 三軸水泥土攪拌樁特點及施工要點

3.1 三軸水泥土攪拌樁工藝特點

一套完整的三軸攪拌樁機械由為三軸動力頭、打樁架、全自動后臺攪拌系統、注漿機、空氣壓縮機組成。三軸指的是位于兩側的旋轉噴漿軸與位于中間的高壓噴氣軸。

三軸攪拌樁的優點有 a.三軸攪拌樁機扭矩大，工作時高壓噴氣軸噴出高壓氣體能使水泥和土充分攪拌，樁體均勻，止水效果好；b.三周攪拌樁機自重大，扭矩大處，理深度較大，最大可以打穿標貫30的砂土；c.步履式行走，穩定性好，成樁效果穩定；d.后臺自動化水平高，水泥摻入量和水灰比易于控制。

三軸攪拌樁的缺點有 a.造價高，每延米人工機械費的市場價格約是雙軸攪拌樁的4倍；b.施工過程中置換出大量渣土，不夠環保；c.三軸攪拌樁機機身自重大，要求場地要平整，地基承載力應滿足樁機要求，前期投入大；d.三軸攪拌樁機對現場用電需求高，整套設備的用電量在450kW-500kW之間。

3.2 三軸水泥土攪拌樁在基坑支護工程中適用范圍

根據三軸攪拌樁的特點，三軸攪拌樁適用于對止水要求較高的基坑支護工程，如福州閩江沿岸的臺江古河床淤泥沖積地段的砂土層；三軸攪拌樁機也適用于開挖深度較大（5米以上），基坑周圍建筑物較近，對基坑變形要求較高的工程。由于三軸攪拌樁的水泥與土攪拌充分，H型鋼可以直接插入尚未凝固的水泥土中，即SMW工法，此工法現已廣泛應用于福州的深基坑支護中。

3.3 雙軸水泥土攪拌樁的施工要點

a．當三軸攪拌樁機作為作為止水帷幕時，設計樁底標高只能作為參考，技術人員應該通過觀察樁機工作電流、鉆進速度等，確定水泥樁是否已穿過透水層來控制樁底標高。

b.三軸攪拌樁在鉆進和提升的過程中都必須進行噴漿，以防噴漿孔堵塞。

c.為保證三軸攪拌樁的水泥摻入量，應嚴格按規范、規程控制樁機的鉆進和提升速度。樁機鉆進至樁底時，不能立刻提升，應停留并攪拌注漿不小于2分鐘。

4 高壓旋噴樁特點及施工要點

4.1 高壓旋噴樁作用機理

高壓旋噴樁利用高壓噴射注漿將水泥漿或水以超過20MPa的壓力脈沖切割土體，同時提升鉆桿，使土粒與水泥漿以一定的比例拌合在一起，待漿體凝固后，在土中在土中形成一個圓柱狀固結體 （即旋噴樁），以達到加固地基或止水防滲的目的[4]。

4.2 高壓旋噴樁工藝特點

高壓旋噴樁鉆機選用SG2-150等小型地質鉆機搭配高壓水泵、泥漿泵、空壓機等配套。

高壓旋噴樁的優點：a.施工機具體積小、移動靈活[5]；b.高壓噴射注漿使得水泥漿和土體攪拌充分。

高壓旋噴樁的缺點：a.在較硬土層中易產生縮頸現象，處理深度有限；b.在施工過程中對周圍土體產生較大擠壓，對周邊構筑物可能產生不良影響；c.每延米水泥用量較大、人工機械費較高。

4.3 高壓旋噴樁在基坑支護工程中適用范圍

根據高壓旋噴樁的特點，高壓旋噴樁適用于狹小的施工面，或者部分場地空中有電線等障礙物，也可以在間隙較小的孔樁中間施工起到止水、止土的作用；在福州地區許多工程實例中，在基坑開挖過程中使用高壓旋噴樁（水泥漿中摻入水玻璃）進行堵漏處理也都取得了不錯的效果。

4.4 高壓旋噴樁的施工要點

a．高壓旋噴樁施工過程中要注意是否有大量漿液析出，如果析出的漿液量超過20%，可采取加大噴射壓力、調整噴漿孔孔徑、控制提升速度等措施。

b．高壓旋噴樁如在施工過程中，應密切關注高壓注漿壓力表的變化，如出現驟然變化，必須停止施工，確定問題并解決，檢查壓力表度數正常后，再行施打高壓旋噴樁，避免出現縮頸現象。

c．高壓旋噴樁施工止樁頂標高后，應繼續提升噴漿，噴嘴的高度應超過設計樁頂標高0.5m以上，避免樁體頂部的凹陷影響成樁效果。

d．高壓旋噴樁施工前，要對周邊地下的構筑物、管線等了解清楚，避免高壓旋噴樁擠壓周圍土體，對構筑物、管線等造成破壞。

5 結語

在福州地區的基坑支護工程中，本文所述的土處理技術均較常見，各有其鮮明特點，各有用武之地。只有根據工程的具體情況，選擇合適的方法，抓住施工控制要點，才能最終保證工程質量與工程經濟效益。

[1]林晨．福州盆地工程地質特征及其勘察與施工[J]．礦產保護與利用，2002，(5)：52—54．

[2]龔曉南．地基處理手冊[M]．中國建筑工業出版社，2008．

[3]沈丹．五軸水泥攪拌樁與傳統水泥攪拌樁的對比分析[J]．山西建筑，2015，41(3)：78—79．

[4]韓冬,趙雪，丁潤華.高壓旋噴樁施工工藝[J].建設管理，2014，33(4)：80—81．

[5]謝炳．高壓旋噴樁臨近構筑物施工方法研究[J]．價值工程，2016，(13)：150—151．