三軸水泥攪拌樁在建筑基坑支護(hù)施工中的應(yīng)用

吳巍霖

1 工程概況

本工程擬建廠房主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，地上1～5層，地下2層，基礎(chǔ)形式采用鉆孔灌注樁；圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用SMW工法加兩道鋼筋混凝土支撐，另為保護(hù)整個(gè)基坑在開挖過程中的安全與穩(wěn)定，在基坑內(nèi)增加二軸攪拌樁坑內(nèi)加固、二軸樁壓密注漿坑中坑加固、立柱樁等。

本工程±0.00相對于絕對標(biāo)高＋5.2m，現(xiàn)場自然地坪平均相對標(biāo)高為-0.20m，整個(gè)基坑面積約為8872m2，周長約為417m，基坑開挖深度9.5m，局部落實(shí)處開挖深度為11.1m。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本工程采用Ф850mm的SMW工法加兩道鋼筋混凝土支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，SMW工法即三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插H型鋼，水泥土攪拌樁采用Ф850@600套接一孔施工，搭接形式為全斷面套打。型鋼的規(guī)格為700×300×13×24，水泥等級為P.O42.5的普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0，水泥摻量為20%，暗浜區(qū)水泥摻量加高至25%。

2 施工部署

2.1 施工流程說明

本基坑圍護(hù)工程施工由現(xiàn)場條件進(jìn)行確定，但每階段施工工期要求較高，而場地相對較小，現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備又眾多，因此施工用電的配備及合理的施工流程是確保本工程施工工期的關(guān)鍵。

考慮三軸樁必要的養(yǎng)護(hù)期，本基坑圍護(hù)工程施工首先進(jìn)行坑外三軸攪拌樁施工，在施工坑外三軸攪拌樁的同時(shí)，準(zhǔn)備2臺鉆孔樁機(jī)施工立柱樁，如具備施工條件，即進(jìn)行坑內(nèi)加固樁施工，最后施工坑中坑二軸樁和壓密注漿。

鉆孔灌注樁、三軸攪拌樁、深層攪拌樁施工必須進(jìn)行合理分區(qū)，各種樁機(jī)分區(qū)錯(cuò)開施工；灌注樁在施工時(shí)必須保證相鄰樁施工必須大于4D或時(shí)間間隔超過36h；同時(shí)各施工區(qū)域應(yīng)保留足夠的安全施工距離。

2.2 機(jī)械設(shè)備

2.2.1 機(jī)械設(shè)備選擇

本工程鉆孔灌注樁擬選用GPS-10型工程鉆機(jī)，成孔采用正循環(huán)泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，這根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)可確保本工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求和施工規(guī)程要求。施工實(shí)踐證明，采用這種設(shè)備及工法，不僅成孔質(zhì)量好，而且工效高。

第一次清孔，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在終孔（達(dá)到孔底標(biāo)高）后，將鉆頭提起，在距孔底0.3～0.5m空鉆掃孔，并開泵使泥漿循環(huán)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，二次清孔用208導(dǎo)管正循環(huán)換漿至滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

深層攪拌樁擬選用SJB-2型深層攪拌樁機(jī)，采用二噴三攪的工藝。三軸攪拌樁擬選用ZKD85-3型樁機(jī)，在鉆進(jìn)工程中注入水泥漿，并將多余的泥土置換出來，施工中對周邊的影響較小。

2.2.2 施工設(shè)備配備

據(jù)本工程的施工內(nèi)容、工程量、臨時(shí)用電用水情況和施工進(jìn)度計(jì)劃的要求，我公司擬投入2臺GPS-10型工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工，投入2臺深層攪拌樁機(jī)進(jìn)行圍護(hù)攪拌樁及坑內(nèi)攪拌樁加固，投入2臺三軸攪拌樁樁架、2臺1.2m3單斗挖掘機(jī)、2臺履帶吊進(jìn)行三軸攪拌樁施工，以確保在規(guī)定的工期內(nèi)施工完基坑圍護(hù)工程施工。

3 三軸攪拌樁施工技術(shù)方案

3.1 施工參數(shù)及技術(shù)要求

采用SMW工法Φ850mm三軸攪拌動力裝置，配備上海工程機(jī)械廠ZKD85－3履帶式樁機(jī)2臺，實(shí)行一次鉆攪達(dá)到設(shè)計(jì)深度，沿基坑圍護(hù)中心線制作單排水泥土連續(xù)墻。

SMW工法攪拌樁樁體的水泥摻量為20%，暗浜區(qū)域水泥摻量增加至25%，水灰比根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制在1.5～1.2，采用套打一孔法施工。土體容重統(tǒng)一取18kN/m3。樁體間搭接長度、單幅中心距、三孔面積、二孔面積：Φ850mm分別為25cm、1200mm、1.495m2、0.9274m2。

水泥采用強(qiáng)度等級為42.5級新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥土試塊28d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥1.0MPa。

H型鋼規(guī)格：Φ850mm三軸樁插700×300×13×24，型鋼單位重量為185kg/m。

3.2 場地回填平整

三軸攪拌機(jī)施工前須先平整場地，清除施工區(qū)域內(nèi)的表層硬物，勘查全場的地下障礙物，然后進(jìn)行清理，素土回填夯實(shí)并視現(xiàn)場情況鋪設(shè)鋼板或路基箱，以能行走50t起重機(jī)及步履式重型樁架為準(zhǔn)。

3.3 測量放線、開挖導(dǎo)溝

依據(jù)總包為我們提供的坐標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)，按照圖紙上邊規(guī)定的尺寸位置，對施工現(xiàn)場布置一些具有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的軸線，然后讓監(jiān)理進(jìn)行審核，可以使用0.6m3的挖機(jī)進(jìn)行溝槽的施工，一般溝槽的深度為800mm，寬度為1000mm。

如果在施工的過程中發(fā)現(xiàn)地下有障礙物，我們應(yīng)該使用挖土機(jī)對其進(jìn)行清理，如果遇上特殊的狀況，應(yīng)該和甲方進(jìn)行協(xié)商，然后才去相應(yīng)的方案進(jìn)行清理，清理完以后，應(yīng)該對產(chǎn)生的空洞進(jìn)行填埋并且壓實(shí)，然后再繼續(xù)溝槽的施工工作，確保SWM工法能夠順利實(shí)施。

3.4 定位、鉆孔和移機(jī)

我們在施工過程中應(yīng)該對溝槽的兩側(cè)進(jìn)行鋪設(shè)導(dǎo)向定位型鋼（詳見圖1），并且按照施工圖紙的設(shè)計(jì)要求對導(dǎo)向定位型鋼進(jìn)行加工，制作出鉆孔和插H型鋼位置記號，施工人員應(yīng)該按照制定的位置移動鉆機(jī)樁進(jìn)行施工，并且還要保證鉆孔的軸心不能發(fā)生偏移，同時(shí)鉆孔的深度還要達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求，施工中應(yīng)該充分利用樁架與鉆桿錯(cuò)位的工作原理，對鉆管進(jìn)行標(biāo)記，確保鉆孔的深度。

圖 1

機(jī)械設(shè)備沿著基坑的圍護(hù)軸線進(jìn)行移動，利用施工示意圖進(jìn)行鉆探，這兩種方法都是非?？煽康?。擠壓式（見圖2）適合在18m深度環(huán)境中進(jìn)行施工，這種方式的特點(diǎn)是施工速度相對比較快。

圖2 單側(cè)擠壓式連接方式圖

跳槽式（圖3）使用鉆探環(huán)境大于18m的環(huán)境中，這種方式能夠有效地避免樁架側(cè)向力發(fā)生偏移（詳見圖2、圖3）。水泥土攪拌樁是作為基坑內(nèi)外隔水圍墻進(jìn)行的，在施工的過程中應(yīng)該避免施工冷縫的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)大于24h的冷縫，這就需要使用塔接套鉆或者在后排采取一些補(bǔ)樁工藝。

圖3 跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接圖

3.5 攪拌注漿

依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的鉆孔深度，鉆機(jī)在工作過程中應(yīng)該維持螺桿勻速轉(zhuǎn)動，在上升和下鉆過程中都應(yīng)該保持勻速，與此同時(shí)還應(yīng)該依據(jù)上升和下鉆速度的差異，注入的水泥漿液的量也應(yīng)該不同，并且還要在樁底不停的對注漿進(jìn)行攪拌，確保水泥泥漿攪拌均勻，進(jìn)而保證攪拌樁的質(zhì)量。

3.6 H型鋼的插放以及固定

當(dāng)孔內(nèi)的水泥土被攪拌均勻后，在初硬化之前，應(yīng)該使用大型的調(diào)裝機(jī)將H型鋼進(jìn)行吊裝，插入到規(guī)定的方位，由于重力的原因H鋼會自動下插到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)定的深度，然后使用換釣的方法，讓吊鉤與H型鋼分離，然后就等待水泥土的凝固。如圖4所示。施工過程中當(dāng)將對圈梁上的鋼筋進(jìn)行綁扎后，然后再對圈梁部位的H型鋼采取隔離包扎的方法，使用泡沫或所料片對H型鋼進(jìn)行包扎。這樣做的主要目的是方便H型鋼的拔除。H型鋼拔除方案按實(shí)際情況另行編制。

圖 4

3.7 清理溝槽內(nèi)泥漿

由于水泥漿液的定量注入攪拌內(nèi)和H型鋼的插入，將有一部分水泥土被置換出溝槽內(nèi)，采用挖機(jī)將溝槽內(nèi)的水泥土清理出溝槽，保持溝槽沿邊的整潔，確保樁體的硬化成型和下道工序的繼續(xù)，被清理的水泥土將在24h之后開始硬化，隨日后基坑開挖一起運(yùn)出場地。

4 三軸攪拌樁質(zhì)量保證措施

孔位放樣誤差應(yīng)小于2cm，鉆孔中心偏位誤差應(yīng)小于2cm，深度誤差在-0~+10cm。樁身垂直度偏差：地下連續(xù)墻兩側(cè)槽壁加固時(shí)控制在1/300，施工過程中應(yīng)常用經(jīng)緯儀復(fù)核，三軸水泥攪拌樁樁位定位后再進(jìn)行定位復(fù)核。施工前嚴(yán)格按設(shè)計(jì)提出的地下連續(xù)墻邊線外放100mm要求進(jìn)行定位放樣。

嚴(yán)格控制漿液配合比，做到掛牌施工，配專人管理漿液配置。嚴(yán)格控制鉆進(jìn)、提升及下沉速度。

施工前對攪拌樁機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以免發(fā)生因設(shè)備故障而造成的質(zhì)量問題。設(shè)備由專人操作，上崗前須檢查設(shè)備性能，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

場地布置時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，避免設(shè)備多次搬遷移位，減少攪拌和型鋼插入的間隔時(shí)間，盡量保證連續(xù)施工。

5 結(jié)語

通過本工程三軸攪拌樁的施工過程可知，三軸攪拌樁的施工工藝可操作性強(qiáng)，質(zhì)量控制減便、可行。經(jīng)開挖檢驗(yàn)，在樁身質(zhì)量及止水等方面均達(dá)到了預(yù)期的效果。通過對坑外土體位移、水位觀測、沉降觀測等成果來看，也達(dá)到了理想的效果，具有較高的推廣價(jià)值。

[1] 上海市勘察設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會，等.DG/TJ08-61-2010 上海市標(biāo)準(zhǔn)基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會，2010.

[2]上海市建工（集團(tuán)）總公司，上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司.DG/TJ08-202-2007 鉆孔灌注樁施工規(guī)程[S].

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ/T199-2010 型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社，2010.