淺談三軸水泥攪拌樁在止水帷幕施工的應(yīng)用與質(zhì)量控制

王志程

[摘 要] 三軸水泥攪拌樁施工是利用水泥作為加固劑，使用特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深部將軟土、水和水泥進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)形成樁體，并通過三排樁依次施工，使得樁與樁之間連成整體，從而起到提高地基的承載能力形成止水帷幕，阻擋基坑周邊的水進(jìn)入基坑的作用的一種施工方法。中國論文網(wǎng)

[關(guān)鍵詞]三軸深層攪拌樁；施工工藝；質(zhì)量控制

三軸深層攪拌施工是采用三軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向設(shè)計(jì)深度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)，同時(shí)在灰漿系統(tǒng)及高壓風(fēng)系統(tǒng)的配合作用下，在鉆頭處噴射出水泥漿液，鉆頭及螺旋鉆桿將水泥漿與原位土體反復(fù)混合攪拌，在各樁單元之間采取重疊搭接咬合方式施工，使土體的均勻性、自立性、密實(shí)度、抗壓強(qiáng)度等性能參數(shù)指標(biāo)提高，從而滿足設(shè)計(jì)需求的一種施工工藝。其土體改良的機(jī)理是：用水泥作為固化劑加固軟土?xí)r，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，從而增加了顆粒之間的粘結(jié)力，增加了土體的強(qiáng)度和密實(shí)度，形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的水泥加固土。改良后的土體在抗壓強(qiáng)度指標(biāo)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原天然軟土強(qiáng)度，壓縮性及滲水性比天然軟土也大大降低。在加固軟土?xí)r，由於水泥的摻量較小，一般僅占被加固土重的5～18%，水泥的水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的土體顆粒的圍繞下進(jìn)行，所以硬化速度較為緩慢。

一、三軸深層攪拌施工適用范圍

三軸深層攪拌法通用于粘性土、粉土、砂土、砂礫土、粉砂等地層加固，三軸攪拌樁可應(yīng)用于房屋地基加固、堤防除險(xiǎn)、基坑周圍止水帷幕及連續(xù)墻槽壁加固等土體改良工程中。在施工過程中對鄰近土體擾動(dòng)很小，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害，所以在場地有限且環(huán)境復(fù)雜的城市建設(shè)工程中也得到廣泛應(yīng)用。

二、三軸深層攪拌的主要優(yōu)點(diǎn)

1、加固效果好，加固方式靈活，適用面廣，三軸深層攪拌法可采用不同的加固型式、不同的樁長和水泥摻入量以滿足不同土質(zhì)條件和不同荷載要求的加固目的。

2、施工速度快，且造價(jià)相對較低。

3、可充分利用原軟土，采用原位土體加固技術(shù)，廢土外運(yùn)量少。

4、施工不擾動(dòng)鄰近土體，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設(shè)施移位等危害。

5、鉆桿具有螺旋推進(jìn)翼與攪拌翼相間設(shè)置的特點(diǎn)，隨著鉆掘和攪拌反復(fù)進(jìn)行，可使水泥系列強(qiáng)化劑與土得到充分的攪拌，并且各樁體連續(xù)無接縫，從而使被加固土體具有可靠的止水性，其滲透系數(shù)可達(dá)10-7cm/s。

6、可成墻厚度550～1300mm，成墻最大深度目前為30m，根據(jù)地質(zhì)條件還可施工更深。

三、 三軸深層攪拌的施工工藝及質(zhì)量控制

1、 施工準(zhǔn)備

（1）場地平整：清除樁位處的地表及地下障礙物，對低洼區(qū)回填粘土或建筑垃圾。

（2）材 料： 水泥采用P042.5級普通硅酸鹽水泥，使用前對水泥取樣送檢確保合格。

（3）水泥漿配合比： 水泥漿液的水灰比嚴(yán)格控制在1.5～1.7，具體根據(jù)可現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整，水泥總體摻量為 20%（重量）

（4）機(jī)械設(shè)備：主機(jī)采用三軸型鉆掘攪拌機(jī)，配套機(jī)械主要有灰漿拌和機(jī)、集料斗、灰漿輸送泵、控制柜、計(jì)量裝置及空氣壓縮機(jī)等，計(jì)量裝置施工前必須經(jīng)過計(jì)量標(biāo)定后才能使用。

（5）測量布樁：繪制樁位平面布置圖并進(jìn)行編號，注明加固深度，布設(shè)樁位點(diǎn)，設(shè)定施工標(biāo)志。

（6）試樁：試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)，確定最佳水灰比、泵送時(shí)間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、提升時(shí)鉆頭反轉(zhuǎn)速度、下鉆速度、攪拌遍數(shù)、復(fù)拌遍數(shù)、復(fù)拌深度、單位時(shí)間注漿量、以及每延米注漿量等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌的大規(guī)模施工。在正式開始施工前，根據(jù)地質(zhì)情況選取代表性工點(diǎn)，至少進(jìn)行2根試樁，以便取得符合設(shè)計(jì)要求的工藝控制數(shù)據(jù)。

2 、施工工藝流程

樁位放樣→開挖導(dǎo)溝→置放導(dǎo)軌→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)調(diào)整鉆機(jī)→打開高壓注漿泵→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

3、 施工質(zhì)量控制措施

深層水泥攪拌樁屬于隱蔽工程，施工中必須嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)，做好樁體檢測，嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)施工，方可確保其施工質(zhì)量。

（1）水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。

（2）設(shè)備就位后，必須平整，確保施工過程中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。要注意保證機(jī)架和鉆桿的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%，施工中如發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（3）嚴(yán)格控制水灰比，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的水灰比配制漿液，制備好的水泥漿不能有離析現(xiàn)象，停置時(shí)間不得超過2個(gè)小時(shí)，若停置時(shí)間過長，不得使用。漿液倒入集料時(shí)應(yīng)加過濾篩，以免漿內(nèi)結(jié)塊，損壞泵體。

（4）由于水泥土攪拌樁對水泥壓力量要求較高，為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀，同時(shí)現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，在施工前檢查水泥及外摻劑的質(zhì)量、樁位、攪拌機(jī)工作性能及各種計(jì)量設(shè)備完好程度，以備檢測人員能夠隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利輸漿，并記錄泵送漿開始及結(jié)束時(shí)間。

（6）泵送必須連續(xù)，拌制漿液的罐數(shù)、固化劑和外加劑的用量以及泵送漿液時(shí)間、壓力等應(yīng)有專人記錄。水泥漿拌制數(shù)量，應(yīng)滿足單樁總量拌制，一次用完，均勻噴漿。

（7）水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆，當(dāng)遇到硬土層攪拌下沉太慢時(shí)，可適量加水，但沖水對樁身強(qiáng)度有較大影響，需加大噴漿量，增加復(fù)攪遍數(shù)。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。

（8）在攪拌樁施工過程中采用"葉緣噴漿"的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣，當(dāng)漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和切削，漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。

（9）為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再提升攪頭，邊噴漿、邊提升、邊旋轉(zhuǎn)攪拌，余漿上提過程中全部噴入樁體，提升到原地面下30～50厘米時(shí)，不停漿并原地?cái)嚢?0秒再下沉攪拌。對樁身上端1/3樁長范圍，應(yīng)采取復(fù)攪措施，將此范圍內(nèi)的漿液分兩次噴入，使攪拌效果更佳。當(dāng)噴漿口到達(dá)樁頂標(biāo)高時(shí)，宜停止提升，攪拌數(shù)秒，以保證樁頭的均勻性密實(shí)。整樁噴漿攪拌結(jié)束后，為使軟土與水泥攪拌均勻，應(yīng)再次將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中至設(shè)計(jì)深度，再將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊提升出地面。

（10）施工前確定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間。施工時(shí)用流量泵控制輸漿速度，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢?，確保樁身強(qiáng)度和均勻性，使注漿泵出口壓力保持在0.4-0.6MPa，并使攪拌提升速度與輸漿速度同步進(jìn)行。

四、結(jié)語

工程實(shí)踐證明，采用三軸水泥攪拌樁后，套打固化，止水效果良好，軸水泥攪拌樁相比于單軸和雙軸，施工工期短，效率更高，攪拌也更為均勻。此外，在采用套孔法進(jìn)行施工的情況下，使得樁間搭接長度得到了有效保障，不會因?yàn)闃扼w垂直度存在的偏差而出現(xiàn)樁間長度不夠的現(xiàn)象。在施工過程中，需要依據(jù)工程所在地的地質(zhì)水文情況，不斷優(yōu)化施工工藝，提高施工質(zhì)量，以取得較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。