基坑止水帷幕中三軸攪拌樁的運用研究

曹福林

（深圳市勘察測繪院有限公司 廣東省深圳市 518028）

1 前言

基坑止水帷幕中攪拌樁的應(yīng)用十分廣泛，水泥成為了它的主要材料，施工工序是將水泥與原有的軟土砂石等混合在一起，已達(dá)到加固土壤的作用，經(jīng)過加固可以使原先松軟的地基變得硬度提高，其中三層深層攪拌樁機(jī)是最廣泛應(yīng)用的一類機(jī)械，三層深層攪拌樁機(jī)如圖1所示，以鄭州高強SG2-A型為例，機(jī)身高度為21m，處理深度可以達(dá)到20m，機(jī)械行走系統(tǒng)為液壓步履式，機(jī)身移動方便。機(jī)身寬度3m，長度5m，占地面積小，場地適應(yīng)性強。鉆機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)90r/min，施工速度快，被加固土體能夠充分切碎、攪拌，成樁質(zhì)量均勻。

2 三軸攪拌樁的使用

由于單頭作業(yè)，因此比較適于復(fù)合地基等地基加固處理施工。以江蘇江陰生產(chǎn)的SJB-Ⅱ型的雙軸攪拌樁機(jī)為例機(jī)身高度為24m，動力頭高度為3.2m，處理深度通過技術(shù)改良可以達(dá)到21m，機(jī)身長度10m，寬度9m，機(jī)械行走系統(tǒng)采用滾管滑動，移動緩慢，且機(jī)械占地面積較大。動力頭的轉(zhuǎn)速為45r/min，對比單軸機(jī)械土體攪拌均勻程度較差，施工速度慢。但由于是雙頭同時工作，組間咬合效果較好，因此更加適用于基坑止水帷幕施工。以上海機(jī)械廠生產(chǎn)的JB-160為例，相對于雙軸攪拌樁機(jī)，設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，機(jī)械行走系統(tǒng)分為履帶式和液壓步履式。設(shè)備高度為36m，處理深度可以達(dá)到32m，機(jī)身寬度8m，長度15m，占地面積大，對場地要求較高。鉆頭直徑850mm，鉆頭采用螺旋式葉片，葉片材質(zhì)為合金鋼，抗磨性非常好。動力頭為ZLD180-85-3，功率強大，遇到粉土層仍可持續(xù)鉆進(jìn)，雖然轉(zhuǎn)速為60r/min，但水泥漿液和土體在高壓氣泵的作用下可以更加充分的切碎并攪拌均勻。且三軸攪拌機(jī)械垂直度好，當(dāng)采用“SWM”工法施工時還可以同時兼具止水和支護(hù)的功能，廣泛適用于深度較大的基坑支護(hù)工程。

圖1 三層深層攪拌樁機(jī)

通常依據(jù)招標(biāo)文件及設(shè)計圖紙說明要求，水泥深層攪拌樁設(shè)計參數(shù)為：水泥為礦渣硅酸鹽或普通硅酸鹽32.5，單軸和雙軸攪拌樁的水灰比為0.45～0.55，三軸攪拌樁的水灰比為1.0～1.5。針對地下水具有腐蝕性的地區(qū)（例如濱海新區(qū)）需要摻入增強劑，以提高樁身強度和抗腐蝕性。設(shè)計增強劑摻量以4#熱源廠為例：石膏2%，減水劑摻量木質(zhì)素酸鈣0.2%。為保證施工質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格按照下列程序施工。按工程項目設(shè)計說明中要求，由項目部下單制備水泥漿，保證漿液均勻，懸浮性好，防止離析。樁機(jī)就位：樁位偏差≤2cm，鉆頭中心對準(zhǔn)樁位，垂直度應(yīng)符合要求（≤1%）。場地上部為人工回填土，為保證樁體強度可在樁頭下3m范圍內(nèi)復(fù)攪復(fù)噴一次。雖然故障被排除，但不能保證以后就能夠安全工作，因此部分圍護(hù)樁的外側(cè)會加強處理，即使用攪素樁的辦法提高樁的強度。沉樁至設(shè)計深度后，開始噴注水泥漿，待漿體噴至孔底后進(jìn)行倒轉(zhuǎn)提升，攪拌噴漿。提升噴漿應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行復(fù)噴、復(fù)攪，如下部土層有軟流塑淤泥質(zhì)粘土。噴漿提升速度應(yīng)控制在0.3～0.8m/min，送漿量要穩(wěn)定，提升速度要均勻。并且應(yīng)注意有效樁頂部位樁頭質(zhì)量，超噴超攪應(yīng)不小于30cm。放漿員要認(rèn)真按水灰比配漿，真實填寫施工記錄，與樁機(jī)操作員積極配合，保證注漿連續(xù)、足量。如果在三軸攪拌樁攪拌過程中遇到堅硬巖石層，則應(yīng)通過加水處理使得鉆頭降低溫度，降低轉(zhuǎn)速，慢速前進(jìn)。三軸攪拌樁的每根樁水泥用量表見表1。

表1 三軸攪拌樁的每根樁水泥用量表

在施工止水帷幕時因故施工停止超過12h后，必須在帷幕冷縫的外側(cè)補打一組或兩組樁，形成封蓋作用。為保險起見，還可在冷縫外側(cè)采取施工高壓注漿的方法對外側(cè)的地下水形成阻斷，以保證帷幕的止水效果，復(fù)合地基的樁身檢測，通常采用抽芯檢測和復(fù)合地基承載力檢測兩種，測量鉆桿長度，測量鉆頭高度（只從法蘭盤量到鉆頭葉片）通常為0.7m；測量鉆機(jī)導(dǎo)向架的高度，了解鉆機(jī)導(dǎo)向架的規(guī)格參數(shù)，通常為6.4m一節(jié)，每節(jié)分為8段，每段80cm；測量位于底盤上的龍門架距離地面高度，通常為1.2m；計算鉆孔深度，即有效樁長+地表到樁頂?shù)乃蜆渡疃?；在鉆機(jī)主導(dǎo)向架上設(shè)置深度標(biāo)記。

3 基坑止水帷幕中三周攪拌樁的運用

在搜集的某工程中止水帷幕使用的就是三軸攪拌樁，攪拌樁的截面形式為直徑八百，施工方法為兩次噴射，兩次攪拌的規(guī)律順次進(jìn)行，搭接形式為套接一孔法，使用強度為42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。選擇合適的施工機(jī)械（尤其動力設(shè)備、攪拌鉆具），同時平整場地確保止水帷幕成樁質(zhì)量，分層夯實后方可施工，攪拌樁施工應(yīng)有連續(xù)性，不得出現(xiàn)24h施工冷縫。如因特殊原因出現(xiàn)施工冷縫，則需補強并在圖紙及現(xiàn)場標(biāo)明位置以便最后統(tǒng)一考慮加強方案，超過24h或出現(xiàn)接冷縫時須在接頭旁采用高壓旋噴樁補強，攪拌樁樁位偏差不超過30mm，樁徑偏差不大于2%，樁底標(biāo)高偏差不超過+50mm，施工場地必須平整，嚴(yán)格控制攪拌樁垂直度，樁位偏差不大于30mm，垂直度偏差不大于1/300，現(xiàn)場施工時第一批樁（不少于3根），須始終在管理人員檢查下施工。檢查內(nèi)容：水泥投放量、漿液水灰比（宜用比重法控制）、漿液泵送時間、攪拌下沉及提升時間、樁長及垂直度控制方法，雙軸攪拌樁的每根樁水泥用量表見表2。

表2 雙軸攪拌樁的每根樁水泥用量表

三軸深層攪拌樁施工質(zhì)量控制不當(dāng)，造成基坑側(cè)壁局部滲水。止水帷幕因遇橫穿管線障礙采用高壓旋噴樁，施工質(zhì)量不可靠造成帷幕滲漏，造成了坑外地基水土流失，路面塌陷和基坑內(nèi)涌水，如施工過程中由于停電、停水或施工過程出現(xiàn)交叉等待則容易出現(xiàn)施工攪拌不連續(xù)，則會產(chǎn)生施工冷縫。土方?jīng)]有按照相關(guān)規(guī)定堆放，堆放土方量的前提要素一定是要先使用規(guī)范規(guī)定的方法計算該堆放土方的位置的土地承載能力，如果土方量大過承載力則嚴(yán)禁堆放土堆，樁施工時，不得沖水下沉。開挖基坑時沒有到指定單位進(jìn)行資料報備，開挖前一定要先將現(xiàn)場已有的條件等各方面配置到位，如果遇到開挖資格不符合要求則應(yīng)當(dāng)立即停止施工，待資格證書準(zhǔn)備完全方能進(jìn)行指定施工。監(jiān)理方的責(zé)任是替甲方監(jiān)督管理施工單位，而不是到現(xiàn)場吃拿卡要，目前我國監(jiān)理單位的工作狀態(tài)及其低迷，往往是年紀(jì)大了的人去擔(dān)任此種職務(wù)，變成了一邊拿著甲方的錢，一邊拿著施工單位的錢的兩面派，這既是對監(jiān)理職業(yè)的褻瀆，也是對施工行業(yè)的形象抹黑。管理方面的問題更是突出，很多施工單位的管理階層都是年輕的剛畢業(yè)的大學(xué)生，沒有一點施工經(jīng)驗，只會書本上的生搬硬套，要知道施工不是考試，每個施工場地的情況不同，使得施工方法、施工方案也不盡相同，因此要通過嚴(yán)格的篩選聘任經(jīng)驗足、專業(yè)知識能力強、有責(zé)任心、有擔(dān)當(dāng)?shù)墓芾砣藛T才能將施工場地的任務(wù)完成。

為保證樁身垂直度控制在1/200的范圍內(nèi)，選用步履式三軸樁機(jī)，其自帶的液壓高平系統(tǒng)可嚴(yán)格控制樁身垂直度，另外在樁架下鋪設(shè)路基箱，保證其平整，以防鉆進(jìn)時，樁架傾斜，樁機(jī)必須端正、穩(wěn)固、水平、用2臺經(jīng)緯儀90°對角監(jiān)測其垂直度，派專人觀察鉆桿的偏向，實時監(jiān)控，保證樁身垂直度。場地布置綜合考慮各方面因素，避免設(shè)備多次搬遷、移位，減少攪拌的間隔時間，盡量保證施工的連續(xù)性。土體應(yīng)充分?jǐn)嚢?，?yán)格控制鉆孔下沉、提升速度，使原狀土充分破碎，有利于水泥漿與土均勻拌和。壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，如發(fā)生管道堵塞，應(yīng)立即停泵處理。待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提和下沉1.0m后方能繼續(xù)注漿，等10～20s恢復(fù)向上提升攪拌，以防斷樁發(fā)生。

4 總結(jié)

我國基坑在施工過程中已發(fā)生較多事故，大部分原因為基坑周邊和地下水位之間沒有做好處理，導(dǎo)致傾覆危險，本文通過介紹使用三軸攪拌樁應(yīng)用于止水帷幕中的優(yōu)點，今后在實際施工過程中應(yīng)更多的使用此類安全、快捷的方法，最大程度的保護(hù)施工人員的安全，為我國建筑行業(yè)樹立更加優(yōu)秀的形象。