置換粘土在三軸攪拌樁止水帷幕施工中的應用

周金寶

【摘 要】 深基坑工程的止水帷幕施工時，止水帷幕施工深度經常遇到含有礫石、卵石、漂石、生活垃圾的不利于成樁（成墻）的地層，同時地下水位較高。為了滿足止水和支護要求，目前主要方法有：SMW工法、TRD工法、CSM工法和地下連續(xù)墻等工法。TRD工法和CSM工法等方法特點：施工機械市場上較少、施工速度慢和礫石、卵石、漂石、生活垃圾等沒有得到置換無法保證質量；遇到較厚的礫石、卵石、漂石地層采用地下連續(xù)墻存在：成槽困難（多采用沖擊鉆或旋挖機配合）、容易塌孔、接頭容易漏水和施工成本高。

【關鍵詞】 置換粘土；水帷幕施工；應用

1.工程概況

天津市薊縣凱旋城項目根據(jù)《薊縣凱旋城巖土工程勘察報告》及工程基坑支護設計方案，工程止水帷幕位于1a至3b地層，其中2d角礫層層厚5.2m～8.9m，位置位于現(xiàn)場地坪標高10m以下，粒徑0.2～1.0cm，礫石含量約70%，充填物以粉細砂為主，顆粒級配較好，頂部多見漂石，粒徑約20～30cm。局部夾粉砂、細砂透鏡體，經試驗三軸攪拌樁機在此層角礫層中不能繼續(xù)鉆進，本工程止水帷幕采用泥漿護壁旋挖鉆機將2d角礫層取出，換填粘土后再使用三軸攪拌樁機進行地下水泥攪拌樁施工，成樁質量較為理想，因此本工程選用泥漿護壁粘土置換角礫層三軸攪拌樁施工工藝施工止水帷幕。

2.施工技術

主要步驟為：（1）按三軸攪拌樁軸線施放引孔樁位φ1000@1200（根據(jù)地下不利于攪拌樁成樁情況確定引孔間距），采用旋挖機濕法作業(yè)（跳打）工藝引φ1000mm樁孔，將孔內不利于成樁的土質取出；（2）在滿足旋挖機連續(xù)作業(yè)距離情況下開始回填粘土（適合三軸攪拌樁成樁土質），回填采用反循環(huán)排漿、挖機回填施工；（3）回填完成重新施放三軸攪拌樁施工樁位，挖三軸攪拌樁排漿導溝，進行三軸攪拌樁φ850@1200（或SMW工法樁）施工。

2.1粘土置換角礫層施工技術

（1）施工流程

施工流程見下圖

（2）泥漿制備

1）試配確定泥漿配合比，通過試配確泥漿配合比為：

水：粘土：膨潤土=1：0.4：0.08（質量比）；

2）算樁孔體積，挖2倍樁孔體積的泥漿池；

3）泥漿配合比，在泥漿池中加入水、粘土、膨潤土，用挖掘機攪拌至均勻。

4）檢測泥漿相對密度、粘度、含砂率、膠體率、PH各項指標，合格后方可使用。泥漿各項指標如下：

5）注意事項：

泥漿配制前在泥漿池底部和四周鋪設塑料布，防止泥漿滲漏。

鉆孔過程中每進尺5—10米時測定泥漿各項技術指標，不滿足要求時及時調整，保持各項指標符合要求。

（3）護筒的制作與埋設

1）護筒制作

護筒采用鋼質護筒，4m以內的護筒，采用厚不小于6mm厚的鋼板制作，頂部、中部和底部加焊6mm厚15cm高加強圈；長度大于4m的鋼護筒，采用厚不小于6mm厚鋼板制作，頂部、中部和底部分別加焊6mm厚15cm高加強圈，護筒鋼板接頭焊接密實、飽滿，不得漏漿。制作時，鋼護筒的內徑比樁徑大200-400mm。

2）護筒埋設

鋼護筒埋置高出施工地面0.3m；鋼護筒頂高出施工水位或地下水位1.5m，并高出施工地面0.3m。

埋設護筒采用挖坑法，由吊車安放。測量隊對要埋設護筒的樁位進行放樣，現(xiàn)場技術人員復核，旋挖鉆機鉆頭中心對準樁位中心挖孔擴孔，所挖孔直徑為護筒直徑加40cm，挖孔深度為護筒長度。在孔內回填30—50cm粘土，并用旋挖鉆鉆頭夯擊密實。利用護樁拉線繩定出樁位中心，再用線錘將樁位中心點引至孔底。用吊車吊放護筒至空內，用線繩連接護筒頂部，吊垂線，用吊車挪動護筒，使護筒中心基本與樁位中心重合，其偏差不大于3cm。護筒位置確定后，吊垂線，用鋼卷尺量測護筒頂部、中部、底部距離垂線的距離，檢查護筒的豎直度。護筒斜度不大于1%。符合要求后在護筒周圍對稱填土，對稱夯實。四周夯填完成后，再次檢測護筒的中心位置和豎直度。測量護筒頂高程，根據(jù)樁頂設計高，計算樁孔需挖的深度。

（4）鉆機就位及鉆孔

1）確定鉆機位置，在鉆機位置四周灑白灰線標記。

2）標記位置，定位。將旋挖鉆機開至白灰線標記位置，不再挪動。

3）連接護樁、拉十字線調整鉆頭中心對準樁位中心。通過鉆機自身的儀器設備調整好鉆桿、桅桿的豎直度并鎖定。

4）開始鉆孔作業(yè)，鉆進時應先慢后快，開始每次進尺為40-50cm，確認地下是否不利地層，進尺5米后如鉆進正常，可適當加大進尺，每次控制在70-90cm。

（5）成孔檢查

成孔應達到角礫層以下，由現(xiàn)場安排的有經驗的管理人員參照地勘報告及取出的土樣進行確定，對孔深、孔徑、孔壁垂直度、沉淀厚度等進行檢查。

（6）粘土置換角礫層

1）土的要求

回填干凈的粘土或粉質粘土，不得使用含有建筑垃圾、雜草、大石塊、角礫、砂土等不利于施工的土質。

2）土的來源

將場地內地表雜填土清理干凈，取用下層粉質粘土。

3）換填順序

粘土置換角礫換填順序見下圖：

4）換填工藝

現(xiàn)場場地需平整，先用旋挖機BG-25C把樁孔挖至角礫層以下，確認樁孔下土質達標并拍照留存。然后移走旋挖機BG-25C及其它設備，采用泥漿置換導管邊排泥漿邊用挖掘機把土放進樁孔內進行粘土換填。

2.2三軸攪拌水泥樁施工

（1）三軸攪拌樁工藝流程

場地平整→地下障礙物探察并清除→測量放線→開挖溝槽→三軸攪拌樁孔位定位→樁機就位→成孔作業(yè)→養(yǎng)護驗收。

（2）施工工藝

1）開挖溝槽

根據(jù)基坑圍護內邊控制線，采用斗容量1.0m3挖機開挖導槽，并清除地下障礙物，導槽尺寸如圖1，導槽尺寸要求中心線兩側寬各0.6米，深1.5～2.0米，在施工中隨打隨挖，保證漿液不外溢，挖出的廢漿液存放在現(xiàn)場空地晾曬，等施工結束后進行外運，以保證三軸攪拌樁正常施工，并達到文明工地要求。

2）三軸攪拌樁孔位定位，三軸攪拌樁三軸中心間距為1200mm。

（3）三軸攪拌樁施工

根據(jù)施工工藝的要求，采用先進的三軸深攪設備，其型號為ZKD85-3型多軸鉆孔機，根據(jù)工程的規(guī)模和工期的要求以及現(xiàn)場場地條件和臨時用電等情況，合理確定設備的投入力量和機械的配套工具。

（4）施工順序

三軸攪拌樁施工按下圖順序進行，其中陰影部分為重復套鉆，保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質量，水泥攪拌樁的搭接以及施工樁體的垂直度補正是依靠重復套鉆來保證，以達到止水的作用。起始位置見附圖1。

單排擠壓式連接：一般情況下均采用該種方式進行施工。

跳槽式全套復攪式連接：對于圍護墻轉角處或有施工間斷情況下采用此連接。

（5）樁機就位

由當班班長統(tǒng)一指揮，樁機就位，移動前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應及時清除，樁機移動結束后認真檢查定位情況并及時糾正。

樁機應平穩(wěn)、平正，并用線錘對鉆桿垂直定位觀測以確保樁機的垂直度。

三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進行定位復核，偏差值應小于2cm。

（6）攪拌速度及注漿控制

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度。根據(jù)設計要求和有關技術資料規(guī)定，下沉速度不大于0.8m/min，提升速度不大于1.6m/min，在樁底部分適當持續(xù)攪拌注漿，做好每次成樁的原始記錄。

（7）制備水泥漿液及漿液注入

在施工現(xiàn)場搭建拌漿施工平臺，平臺附近搭建一個水泥平臺，制作施工用的水箱10立方一個，再開機前應進行漿液的攪拌工作。水泥應送樣復試合格后方可使用。水泥漿液的水灰比為1.5（根據(jù)施工情況在1.5∽2.0范圍內調整），每立方攪拌水泥土水泥用量為530kg（根據(jù)設計要求水泥含量進行調整），拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算，注漿壓力為0.3Mpa～0.8Mpa，以漿液輸送能力控制。

攪拌下沉和提升速度一定要均勻，遇到障礙物要減速慢行防止設備損壞。

采用信息法施工，后臺和樁機要密切聯(lián)系配合，保證工序的連續(xù)性和完整性。

（8）報表記錄

施工過程中由專人負責記錄，詳細記錄每根樁的下沉時間、提升時間和注漿狀況情況，記錄要求詳細、真實、準確。及時填寫當天施工的報表記錄，隨時備查，24小時內報送監(jiān)理。

3.結束語

本置換粘土三軸攪拌樁止水帷幕施工方法盡可推廣在含有角礫、卵石、漂石、生活垃圾等地層中取出不利于成樁（成墻）的土質，同時回填利于成樁（成墻）的材料，繼續(xù)進行三軸攪拌樁的施工。本方法施工質量得到保證，施工機械組織受市場限制較小。

本置換粘土三軸攪拌樁止水帷幕施工方法技術成熟、簡單易行，有效降低了施工成本，縮短了施工時間，提高了施工效率。