三軸水泥攪拌樁在高層建筑基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用分析

福州市城投建筑工程有限公司，福建 福州 350001

0 引言

城市化建設(shè)使得人們對(duì)建筑工程，特別是高層建筑的需求逐步增高，推動(dòng)了建筑行業(yè)更好發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)建筑行業(yè)提出了更多挑戰(zhàn)。受到人們對(duì)建筑施工現(xiàn)實(shí)要求增高的影響，建筑施工中需要積極引入高質(zhì)量先進(jìn)施工技術(shù)。其中，在高層建筑的基坑支護(hù)施工中，三軸水泥攪拌樁技術(shù)發(fā)揮出了重要作用。

1 工程概況

擬建恒宇尊悅位于福州市晉安區(qū)岳峰鎮(zhèn)，六一北路湖塍公交站東側(cè)；本工程擬建建筑物主要由一幢6 層商業(yè)樓（1#樓）、一幢18 層住宅樓（2#樓）、一幢27 層住宅樓（3#樓）、一幢2層配電房（Y1#樓）及一幢1 層門衛(wèi)（Y2#樓）組成，擬建場(chǎng)地下設(shè)2 層聯(lián)體地下室，基坑支護(hù)工程采用三軸水泥攪拌樁作為止水帷幕，在三軸攪拌樁內(nèi)插入型鋼樁作為擋土排樁。根據(jù)福建省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院提供的《恒宇尊悅巖土工程勘察報(bào)告》（詳細(xì)勘察階段），在巖土工程勘察期間，揭露場(chǎng)地內(nèi)各地層豎向物理力學(xué)性質(zhì)變化。在基坑支護(hù)施工及開挖影響范圍內(nèi)巖土層有：①填土、②粉質(zhì)粘土、③淤泥、④粉質(zhì)粘土其各巖土層參數(shù)自上而下依次為：

（1）①填土（Q4ml）：雜色，松散～稍密狀態(tài)，稍濕，回填時(shí)間約為10 年左右。上部主要為建筑垃圾及生活垃圾堆填（場(chǎng)地北側(cè)局部地段遺留有條石舊基礎(chǔ)），含有多量的碎石及塊石，硬雜質(zhì)含量約20%～30%不等，粒徑0.50～1.00m；下部主要以粘性土為主，含有少量的砂礫石。勘察期間，局部地段上部遺留有建筑、生活垃圾堆填方及場(chǎng)地東側(cè)站東路施工堆填的填方、泥漿等，堆高約0.50～2.00m。該層未經(jīng)過分層碾壓回填，均勻性和密實(shí)度差，工程性能差。

（2）②粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）：灰黃色，可塑，濕，主要成分為粘粉粒，顏色較雜，刀口切面較光滑，韌性中等，干強(qiáng)度中等，可見少量鐵錳質(zhì)渲染。本層除ZK18、ZK19、ZK36、ZK37、JK3、JK16 號(hào)孔外，其余鉆孔均有分布。

（3）③淤泥（Q4al）：（Q4m）：灰色、深灰色，飽和，流塑，含有腐殖質(zhì)及少量貝殼，具有少許腥味，局部地段含有薄層粉細(xì)砂；刀口切面光滑，搖震反應(yīng)慢，韌性低，干強(qiáng)度一般。該層為高壓縮性土，局部相變?yōu)橛倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土。該層在本次勘察擬建建筑物范圍內(nèi)均有分布。

（4）④粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）:灰黃、褐黃色，濕，可塑，以粘性土為主，干強(qiáng)度中等，稍有光澤，韌性中等。層中局部地段夾有④-1 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，呈透鏡體分布。該層在本次勘察擬建建筑物范圍內(nèi)均有分布。

2 三軸水泥攪拌樁技術(shù)施工要點(diǎn)

2.1 測(cè)量放線

在測(cè)量放線階段中，要充分參考建設(shè)單位提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容完成放樣定位、高程引測(cè)，并落實(shí)臨時(shí)或永久標(biāo)志的設(shè)置。在完成測(cè)量放線工作后，展開復(fù)核并向監(jiān)理單位申請(qǐng)驗(yàn)收，在審查合格后方可展開后續(xù)施工。

在本工程施工中，結(jié)合坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)與設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容，在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了具備維護(hù)結(jié)構(gòu)的軸線，并由監(jiān)理單位展開審核。樁位平面偏差不大于2cm，并按設(shè)計(jì)間距在兩側(cè)用紅漆標(biāo)出定位架，保證每次攪拌樁定位準(zhǔn)確。

2.2 溝槽開挖

圖1 型鋼標(biāo)高控制示意圖

三軸水泥攪拌樁施工時(shí)，容易涌出大量的泥漿。在這樣的條件下，為了最大程度保障施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔程度以及樁機(jī)的安全移動(dòng)，就必須使用挖機(jī)提前在三軸水泥攪拌樁樁位區(qū)域展開溝槽的開挖［1］。在本工程施工中，溝槽的寬度設(shè)定為1 米、深度穩(wěn)定在0.7-1m 的范圍內(nèi)，以完成地下障礙物清理為準(zhǔn)。在證實(shí)施工中，需要應(yīng)用挖機(jī)在距離樁機(jī)15m 的區(qū)域挖出簡(jiǎn)易臨時(shí)泥漿池。此時(shí)，可以將三軸水泥攪拌樁施工中所產(chǎn)生的泥漿轉(zhuǎn)移至該臨時(shí)泥漿池中，并在積攢至一定量的情況下實(shí)施外運(yùn)處理。在此過程中，若是施工現(xiàn)場(chǎng)條件不允許設(shè)置臨時(shí)泥漿池，則必須在槽罐車的支持下及時(shí)展開泥漿的外運(yùn)，以此維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔程度。

2.3 三軸攪拌樁的樁位定位

在本工程施工中，應(yīng)用的三軸水泥攪拌樁機(jī)的樁徑為850mm、軸心距為600mm，主要依托套打一孔工藝達(dá)到維護(hù)水泥土墻整體性的效果。此時(shí)，兩個(gè)相鄰樁基的樁心距離為1200mm，并根據(jù)結(jié)構(gòu)外邊線外放100mm。結(jié)合設(shè)計(jì)要求完成導(dǎo)向定位型鋼的加工，并確定出鉆孔、H 型鋼內(nèi)插的位置。同時(shí)，在鉆桿與樁架錯(cuò)位的工作原理完成鉆管標(biāo)記，保證鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.4 鉆孔與移機(jī)

控制設(shè)備沿著基坑維護(hù)軸線移動(dòng)，參考施工圖紙中的內(nèi)容展開鉆探操作。當(dāng)進(jìn)行深度為18m 的鉆探時(shí)，使用擠壓式連接方法更為合適，其實(shí)際施工速度更快；當(dāng)進(jìn)行深度超過18m的鉆探時(shí)，使用跳槽式連接方法更為合適，可以達(dá)到降低樁架側(cè)向力偏移發(fā)生概率的效果［2］。同時(shí)，在鉆孔與移機(jī)過程中，要著重方式施工冷縫的形成。若是出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的冷縫，則要引入補(bǔ)樁工藝，以此維護(hù)三軸水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。

2.5 攪拌注漿

結(jié)合上文能夠了解到，在本工程中使用的水泥為強(qiáng)度在42.5 的普通硅酸鹽水泥，且水泥摻入量穩(wěn)定在25%。在進(jìn)行水泥漿液拌制中，出于對(duì)拌制質(zhì)量與效率的考量，主要引入了自動(dòng)拌漿系統(tǒng)，并將水泥漿液的水灰比嚴(yán)格的控制在1:8，為攪拌注漿工序的展開提供物料支持。從三軸水泥攪拌樁的施工工藝要求來看，在鉆機(jī)進(jìn)行提升與下鉆操作時(shí)，均要在其中注入一定量的水泥漿液。此時(shí)，要落實(shí)連續(xù)、均勻的注漿，保證在鉆機(jī)提升完畢時(shí)水泥漿液完成全部注入。

在鉆機(jī)實(shí)際的運(yùn)行中，需要相關(guān)人員對(duì)其運(yùn)行速度展開重點(diǎn)控制，促使其保持勻速運(yùn)行。同時(shí)，要結(jié)合上升與下鉆的速度差異性，完成水泥漿液注入量的調(diào)整，并在樁底展開不間斷的攪拌，以此維護(hù)水泥漿攪拌的均勻程度，提升三軸水泥攪拌樁的總體質(zhì)量。在本工程施工中，將鉆機(jī)提升的速度穩(wěn)定在每分鐘2m；將鉆機(jī)下鉆的速度穩(wěn)定在每分鐘1m。

2.6 H 型鋼的內(nèi)插

（1）定位型鋼放置。將一根規(guī)格為500 mm×300 mm，長(zhǎng)度約為8～20m的定位型鋼平行于槽放置。定位型鋼必須放置固定，必要時(shí)可點(diǎn)焊連接固定。轉(zhuǎn)角處的H 型鋼與外殼中心線成45°角插入，H 型鋼定位卡用于H 型鋼的定位。

（2）型鋼標(biāo)高控制見圖1。根據(jù)梁頂標(biāo)高和標(biāo)高的差，應(yīng)根據(jù)鋼筋截面的標(biāo)高和標(biāo)高控制在±5cm 以內(nèi)。

水泥土攪拌樁施工完畢后，立即用吊車就位，準(zhǔn)備吊裝H型鋼。安裝吊具、固定鉤，用50t 履帶吊吊裝H 型鋼，截面必須垂直。攪拌樁施工完成后，H 型鋼的插入時(shí)間必須控制在3h以內(nèi)。

采用槽鋼穿過吊桿，鋪設(shè)在定位型鋼上。水泥土攪拌樁達(dá)到一定硬化時(shí)間后，將吊桿和槽定位型鋼拆除。定位卡必須牢固、水平，然后將H 型鋼的底部中心與樁位中心對(duì)齊，并緩慢垂直地將定位卡插入水泥土攪拌樁身中，用鉛錘控制垂直度。

H 梁插入設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，用Φ8 吊桿固定H 梁。對(duì)溢流水泥土進(jìn)行處理，控制在一定的標(biāo)高，以便于下道工序施工。

2.7 溝槽清理

由于在本工程施工中，在三軸水泥攪拌樁內(nèi)插入了H 型鋼，因此存在部分水泥漿被置換出來。在這樣的情況下，為了保證施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔程度，需要使用挖機(jī)將存在于溝槽內(nèi)的水泥土展開清理，也為后續(xù)施工操作的順利展開提供支持。此時(shí)，在24h 后，被清理出的水泥土?xí)鸩接不梢越Y(jié)合基坑開挖時(shí)產(chǎn)生的雜物、土方等統(tǒng)一運(yùn)輸至場(chǎng)外。

3 總結(jié)

綜上所述，在高層建筑的基坑支護(hù)施工中，三軸水泥攪拌樁技術(shù)發(fā)揮出了重要作用。在明確三軸水泥攪拌樁施工參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過施工場(chǎng)地平整與地下障礙物清除、測(cè)量放線、溝槽開挖、三軸攪拌樁的樁位定位、鉆孔與移機(jī)、攪拌注漿等施工技術(shù)的落實(shí)，保證了三軸水泥攪拌樁施工的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了基坑支護(hù)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量的提升。