三軸攪拌樁止水帷幕的止水效果分析及整改措施

劉航飛 柴吉元 凌禮賢

（中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著我國城市化發展建設進程的推進，土地資源越來越緊張，地下空間利用程度提高，基坑施工所面對的地下環境也更加復雜，尤其是近水區域，地下水系豐富，水位較高。為避免基坑施工中水流倒灌，會在基坑周圍設置止水帷幕來保證基坑施工的安全。止水帷幕是用于阻止或減少基坑內外的水層交流的一種連續止水體。相較于其他方式，水泥土攪拌樁有施工時無震動、噪音小、無污染、造價低、施工操作安全等優點，當下常用三軸水泥土攪拌樁止水帷幕來進行止水。如果不能有效的止水，會引發水流倒灌，嚴重可能造成基坑開裂、坍塌，加大土方開挖難度，更甚之將影響周邊安全。因此三軸攪拌樁止水帷幕的止水效果至關重要。本文以上海市力波啤酒廠轉型項目的三軸攪拌樁止水帷幕為實例進行分析止水效果，以給同類工程予以借鑒。

1 工程概況

力波啤酒廠轉型項目位于上海市閔行區，屬于特大型城市綜合體，共分為四期，總用地面積71940.80m2，總建筑面積287311.51m2。一期設兩層地下室，四期設一層地下室，二三期設二層地下室（局部一層），整個基坑面積約64500m2，周長約1080m，基坑開挖深度為6.00～11.95m。整個基坑止水體系采用3Φ850@1200攪拌樁止水帷幕，攪拌樁水泥摻量為20%。

整個基坑特點為“深、大、復雜”，基坑邊緊靠外部建筑物，周邊都是住宅小區，西南兩側毗鄰河流。南側臨北潮港，基坑邊線距離北潮港河道藍線約8.3m，河邊為自然土坡，河寬約18.0m，水面標高約2.50～2.80m，汛期最高水位約4.10m，基坑頂平均標高4.50m，河岸邊4m左右為綠化帶。西側近梅隴港，基坑邊線距離梅隴港河道藍線約11.1m，河邊為砌石駁岸，河寬約18.5m，水面標高約2.50～2.80m，汛期最高水位約4.00m，基坑頂平均標高4.50m，其水位動態變化主要受控于大氣降水、地面蒸發及地表水系等，降水量大的話甚至有漫水隱患。三軸攪拌樁止水帷幕若不能有效地止水，很可能造成河流的水回灌進基坑[1]。

2 三軸攪拌樁質量影響因素分析

三軸攪拌樁作為止水帷幕的構成主體，其施工質量是影響止水帷幕效果的最直接原因，對力波啤酒廠轉型項目現場已經完成的一段試驗樁進行了質量檢查，共抽查統計了240個點，合格率為80%。與預期施工質量合格率指標還有部分差距，針對存在的問題，進行統計分析，并歸納總結繪制施工質量不合格因素分析圖，如圖1所示。

圖1 施工質量不合格因素分析

從圖1可以直觀地看出，“樁身強度不滿足”和“樁垂直度不滿足”的質量問題累計頻率為81.3%，因而這兩項問題是三軸攪拌樁施工質量的主要影響因素。

針對“樁身強度不滿足”和“樁垂直度不滿足”問題，經多次討論，廣泛收集各級專家、項目部各部門人員、樁基專業分包管理人員、施工班組長和現場工人的意見，集思廣益，運用“頭腦風暴”進行原因分析，得出末端因素共有14條。造成樁身強度和樁垂直度不滿足的原因分析如圖2所示。

圖2 樁身強度和樁垂直度不滿足的原因分析

通過現場調查、現場測試等方法，對以上14條末端因素逐一進行認真地分析，最終確認影響三軸攪拌樁施工質量的5個關鍵因素：

（1）崗前交底、培訓不足，導致現場管理人員及班組成員對整個三軸攪拌樁施工環節的工序、工藝要求及質量控制要點掌握不熟練。

（2）水泥漿配比不符合要求。按照設計參數要求，三軸水泥土攪拌樁所用水泥漿配比為水：水泥=1.5∶1,攪拌時間為：2～3min,水泥漿比重1.364,水泥摻入量20%。但經現場檢查發現，現場工人未嚴格按照配比要求進行操作，而且為了趕時間，水泥漿配制都未完全拌勻，且水灰比明顯偏大。經檢測，實際水灰比達到水：水泥=2～2.5∶1,存在計量不準確、計量不穩定的問題[2]。

（3）壓漿慢、提升快、欠復攪。依據施工工藝，應按照小于每分鐘0.5米的速度進行鉆桿下沉，才能保證漿液與加固土體均勻拌合，當鉆桿下沉至相應位置后，應繼續攪拌并持續噴漿1min,使樁身周邊土壤與水泥漿充分攪拌，之后鉆桿開始反轉，并以小于每分鐘1米的提升速度提桿，直至距離地面約50cm處或樁頂設計標高后再關閉注漿泵[3]。鉆桿提升與下沉過程中漿液注入應連續進行，不得間斷。但技術員在力波啤酒廠轉型項目現場調查結果是，鉆桿鉆孔、提升的運行速度均超過1.0m∕min,甚至直接使用高檔位，導致提升速度達到2.0m∕min,而且噴漿也是時而連續、時而停頓。

（4）場地承載力不足。力波啤酒廠轉型項目樁基施工期間正值梅雨季節，且土質屬于淤泥質的黏度，一有水漫入就造成場地泥濘，土壤承載力降低，施工過程中樁機所在區域會出現不均勻沉陷，導致樁機傾斜，并超出設計允許的偏差范圍，且也未及時發現并作調整[4]。

（5）地下土層內夾有障礙物。力波啤酒廠轉型項目前身是力波啤酒廠的舊廠址，場區內地下存在大量的老舊方樁基礎，在樁基施工的過程中經常會遇到地下的老舊方樁，且不易排除，按照原有力波廠房圖紙，舊方樁占現有場地的50%，且分布較分散。

3 三軸止水帷幕施工質量控制措施

基坑緊鄰兩條城市水系，為防止基坑開挖中出現滲漏影響基坑安全，三軸攪拌樁止水帷幕的止水效果至關重要，要想保證三軸攪拌樁止水帷幕的止水效果，作為止水帷幕構成主體的三軸攪拌樁，其施工質量就是最重要的控制因素。只要能保證并提高三軸攪拌樁的施工質量，就能有效提高三軸攪拌樁止水帷幕的止水效果。根據影響三軸攪拌樁質量的關鍵因素，制定出以下控制措施：

（1）加強人員教育培訓。邀請當地專家、特別是對三軸攪拌樁施工方面的權威專家與基坑設計專家作為技術顧問，并組建專家組。根據專家的指導意見，結合力波啤酒廠轉型項目的現場實際情況，編制針對性更強的技術交底及培訓課件，對所有參與三軸攪拌樁施工的人員進行崗位培訓并考試，成績合格者方可上崗[5]。

（2）編制質量責任制和獎懲制度，并公布實施，以帶動施工人員的積極性和責任心。

（3）采用自動計量控制水泥漿的拌合。要求施工隊伍必須使用自動計量拌合設備進行水泥漿的拌合，嚴禁主觀判斷水泥漿是否攪拌均勻；由檢驗人員定時檢查現場施工的水灰比，定期復核設備的精度，保證現場水灰比例計量的完好和準確；現場搭建設備防護棚，防止雨水流入現場的水泥漿拌合容器內，影響實際水灰比[6]。

（4）調整操作工藝。操作設備的操作手必須經培訓合格且持有合格證書才能上崗操作，保證鉆機的向下鉆進、向上提升速度及樁底停滯時間滿足施工需求。通過試驗數據確定，鉆機向下鉆進和向上提升的速度宜控制在每分鐘0.6米至1米之間,樁底位置標高降低30cm,停滯5 min,并持續進行復攪[7]。同時要嚴格控制水泥漿的噴漿量。

（5）采取基礎加強措施。對樁機就位范圍內的場地中局部弱的部分使用磚渣換填，整平夯實，并在樁機位置鋪設鋼板，保證樁機所在位置土壤不再發生沉陷；同時在樁機背后位置開挖排水溝，及時將場地內部積水抽排掉，避免場地積水影響施工。

（6）優化支護設計。聯合支護設計單位對現場情況進行考察論證，結合場地內原有方樁，在舊樁四周采用高壓旋噴進行壓密注漿[8]。

4 結束語

三軸攪拌樁止水帷幕是目前最為常見的止水方式，但與其它的止水施工方法相比，其在施工質量控制上存在難度，攪拌樁本身屬于在土層中施工的隱蔽工程，甚至于在基坑開挖后，也不像建筑工程項目的其它分部分項一樣，可用肉眼直觀地賴識別出施工質量，所以在施工過程中質量控制尤為重要。本文通過對上海市力波啤酒廠轉型項目的三軸攪拌樁止水帷幕試驗樁進行統計分析，發現“樁身水泥土攪拌樁強度控制”和“樁身垂直度控制”是三軸水泥土攪拌樁質量控制的關鍵點。在此基礎上，集思廣益，通過頭腦分別及多處會議討論，總結分析出5項關鍵影響因素，并有針對性地制定出施工措施，為工程的順利實施提供了可靠的保障。