軟土地區雙排三軸深攪樁套打灌注樁施工關鍵技術

□文/王大磊 于 闖 林科海 劉文利 鄧小金

隨著國家經濟的發展以及人民日益增長的對美好生活的需要，一大批文化藝術中心、體育館、大劇院等公共建筑逐步建設起來，高度和跨度大、結構形式新穎的建筑設計越來越多，同時對基坑支護的要求也越來越高。尤其是沿海軟土地區地下水位高、基坑支護場地狹小、基坑開挖深度大，傳統的灌注樁擋土+攪拌樁止水的基坑支護形式不適用基坑支護場地特別狹小的區域；針對基坑支護場地狹小，可利用空間不足等難題，工程技術人員開始探索雙排三軸深攪樁套打灌注樁的基坑支護形式。雙排三軸深攪樁套打灌注樁的施工十分困難，稍有不慎便會造成基坑坍塌、滲水等事故。因此，對沿海地區雙排三軸深攪樁套打灌注樁施工技術進行研究具有重大的理論和實踐意義。

1 工程概況

江蘇省某文化藝術中心為多層公共建筑，包括文化館（A區）、大劇院（B區）、淮劇團與美術館（C區）3個區域，建筑高度35.3 m，總占地面積90 607 m2，總建筑面積49 676 m2，其中地上45 806 m2，地下3 870 m2。建筑耐火等級地上二級，地下一級，抗震設防烈度6 度。大劇院（B區）有兩個地下室，北側為文化活動用房處一層地下室，南側為大舞臺處二層地下室，見圖1和圖2。

圖1 文化藝術中心工程

圖2 大劇院（B區）基坑平面布置

一層地下室采用樁承臺的基礎形式，二層地下室采用樁承臺+樁筏的基礎形式，工程樁均為灌注樁。地下一層基坑面積2 360 m2，基坑周長約232 m，開挖深度6.9 m；地下二層基坑面積1 173 m2，基坑周長約158 m，開挖深度12.1 m。土層以黏質粉土、砂質粉土為主，局部有淤泥質粉質黏土，支護樁端持力層為粉砂。地下水為孔隙潛水，水位-1 m。

根據工程樁類型和場地情況，最適宜該基坑支護形式：在盡可能放坡、局部卸土的情況下，采用灌注樁擋土+攪拌樁止水的支護形式[1～2]。而一層地下室東南角區域基坑支護場地狹小（圖2 紅色方框區域），可利用空間不足，地下室承臺邊距離基坑外樁邊僅1.407 m。為保證支護強度和止水效果，采用雙排三軸深攪樁套打灌注樁支護形式，三軸深攪樁φ850 mm@1 200 mm，鋼筋混凝土灌注樁φ1 200 mm@1 400 mm，樁長均為20 m。見圖3。

圖3 雙排三軸深攪樁套打灌注樁平面

2 施工工藝流程

雙排三軸深攪樁套打灌注樁的施工工藝流程見圖4。

圖4 施工工藝流程

3 施工關鍵技術

時間控制是三軸深攪樁套打灌注樁施工成敗的關鍵，根據不同土層信息、水泥硬化速度等進行控制[3]。時間控制關鍵點有二：一是雙排三軸深攪樁第一排施工完成后，與第二排施工的間隔時間，從本工程的應用實踐來看，應為3～24 h，既要使第一排的水泥漿與土有一定的反應時間，又不能讓水泥土完全硬化，否則第二排無法施工；二是雙排三軸深攪樁施工完成后，與灌注樁施工的間隔時間，從本工程的應用實踐看，應為5～7 d，既保證了深攪樁有一定的強度，又滿足灌注樁成孔時深攪樁不被完全破壞，保持一定的止水效果。

通過三軸深攪樁成樁試驗確定水泥漿及外加劑的配比參數，同時針對不同土層，選用不同的下沉和提升速度，保證三軸深攪樁的施工質量。

通過灌注樁成孔試驗確定鉆孔泥漿配比，合理配置泥漿是灌注樁成孔成敗的關鍵；采用正循環鉆進施工，能夠保證成孔質量的同時，對三軸深攪樁水泥土產生的影響最小。

3.1 雙排三軸深攪樁質量控制

本工程雙排三軸深攪樁雙排搭接寬度200 mm，采用42.5 普通硅酸鹽水泥,水灰比1.5；采用套接一孔法進行施工，按圖5中1～10的順序進行施工。根據現場成樁試驗，樁水泥摻入比26%，考慮到砂層較密，摻入5%的膨潤土。

圖5 雙排三軸深攪樁施工順序

三軸深攪樁成樁應采用二噴二攪的施工工藝，水泥和原狀土須均勻拌和，下沉及提升均為噴漿攪拌，為保證水泥土攪拌均勻，必須控制好鉆具下沉及提升速度。本工程鉆機鉆進攪拌速度一般在1 m/min，提升攪拌速度一般在1.0～1.5 m/min，在樁底部重復攪拌注漿，時間控制在1 min。提升速度不宜過快，避免出現真空負壓、孔壁塌方等現象。

三軸深攪樁之間的搭接時間不宜超過24 h，若因故超時，搭接施工中必須放慢攪拌速度保證搭接質量。若因機械故障或停電導致過長時間無法搭接或搭接不良，應作為冷縫記錄在案；采取在搭接處補作旋噴樁等技術措施對冷縫進行處理，確保攪拌樁的止水效果及施工質量。攪拌機械攪拌頭的寬度與攪拌軸的夾角及攪拌頭的回轉數、提升速度、攪拌軸長度應相互匹配，以確保攪拌深度范圍內土體的任何一點均能經過20 次以上攪拌；攪拌樁垂直度偏差不得超過0.5%，樁位偏差≯50 mm，樁長、樁徑不得小于設計值；水泥漿攪拌設備、水泥漿泵必須性能完好且確保水泥漿不產生離析[4]。

3.2 鋼筋混凝土灌注樁質量控制

本工程灌注樁因距離太近采用間隔跳打，施工前須進行工藝性試成孔。試成孔根據工程規模及地質條件確定，總數不少于2根，測定孔徑、垂直度、孔壁穩定和沉渣厚度，以便核對地質資料，檢驗所選設備、施工工藝及技術要求是否適宜，如檢測指標不能滿足設計要求和施工規程，應擬定補救措施或重新選擇施工工藝。

為防止鉆進過程中出現斜孔、孔壁坍塌等問題，必須采用嚴格的質量控制措施：

1）鉆機應具備自動對位和垂直度水平控制儀表，對大直徑長樁能保證1/150 垂直度偏差和50 mm 樁位偏差要求，結合泥漿控制，保證樁徑偏差30 mm以內；

2）鉆進過程中及時向孔內補充配制好的泥漿，以保證孔壁穩定；必須控制鉆頭在孔內的升降速度，防止因漿液對孔壁的沖刷及負壓而導致孔壁塌方；待接近設計孔深時注意鉆進速度，控制孔深；

3）采用泥漿護壁成孔，由于場地承壓水影響，成孔過程泥漿密度應控制1.1～1.15 kg/m3，采用膨潤土造漿并保證挖孔內灌注混凝土前泥漿密度＜1.25 kg/m3；為提高鉆進效率并保證孔壁穩定，必須及時換漿或調漿，確保泥漿性能指標滿足鉆進成孔需要；注入孔口的泥漿密度≤1.1 kg/m3，排出孔口的泥漿密度≤1.2 kg/m3；

4）鉆進時如孔內出現坍孔等異常情況時，應立即將鉆具提離孔底并控制泵量，保持沖洗液循環以吸除坍落物；同時向孔內輸送性能符合要求的泥漿，以抑制繼續坍孔。

4 結語

通過后期土方開挖可以看出，在施工場地狹小，基坑支護空間不足的沿海軟土地區，三軸深攪樁套打灌注樁施工保證了支護強度，取得了不錯的止水效果，為后續工程實踐提供了很好地借鑒。