六軸水泥土攪拌樁施工設(shè)備的研發(fā)

丁清鵬

(上海強(qiáng)勁地基工程股份有限公司，上海 200233)

在對(duì)軟弱土層進(jìn)行加固和基坑支護(hù)時(shí)，常常采用水泥漿與土體攪拌的方法，形成水泥土攪拌樁體，從而使軟弱地基的強(qiáng)度和止水性有較大的提高。通常采用的方法為SMW工法樁［1，2］。當(dāng)采用三軸水泥土攪拌樁施工設(shè)備進(jìn)行施工時(shí)，三軸攪拌樁之間相互存在搭接縫，如圖1所示。搭接縫過(guò)多，容易造成開(kāi)叉和滲漏，這對(duì)水泥土攪拌墻的止水性有很大影響。

圖1 三軸攪拌樁間搭接縫示意圖

另外對(duì)于單軸或二軸水泥土攪拌樁機(jī)，其功率較小，樁架穩(wěn)定性差，樁機(jī)移動(dòng)以人工加鋼絲繩牽引，在施工中要頻繁移機(jī)，占用大量的工作時(shí)間，影響施工效率，針對(duì)以上問(wèn)題，為了減少移機(jī)次數(shù)和搭接縫，降低施工成本和提高工效，單軸攪拌樁或二軸攪拌樁，一次施工形成的水泥土攪拌樁數(shù)量小。為此，一次形成較長(zhǎng)的水泥土攪拌樁墻是地基加固和基坑支護(hù)領(lǐng)域的一種新需求。

1 六軸水泥土攪拌樁施工設(shè)備構(gòu)成

1)六軸顧名思義，在機(jī)架上設(shè)置有六根鉆桿，六根鉆桿上部為動(dòng)力箱，每根鉆桿下部設(shè)置麻花鉆，鉆桿上則設(shè)置攪拌葉片(見(jiàn)圖2)。為了防止前部的麻花鉆轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相互干涉碰撞，相鄰兩個(gè)鉆桿下端的鉆頭不在同一高度上，即鉆頭錯(cuò)位布置，攪拌葉片或刀片徑向長(zhǎng)度為d，相鄰鉆桿的間距為D，d＞D/2。該種尺寸布置，鉆頭和葉片形成的攪拌樁中間無(wú)縫隙，形成帶有六根攪拌樁的一幅樁，止水效果好。相鄰鉆桿之間的間距為200 mm～1 500 mm。攪拌葉片或刀片徑向長(zhǎng)度為150 mm～1 400 mm?；蛘咚秀@桿在所述鉆桿下部的鉆頭處于同一高度(見(jiàn)圖3)，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)前，人工布局使得攪拌鉆頭相互不干涉，那么所有鉆桿勻速同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則也相互不干涉。此種結(jié)構(gòu)對(duì)鉆桿同步運(yùn)動(dòng)要求較高，土層均勻度要求要好，一旦某個(gè)鉆桿卡住則會(huì)發(fā)生鉆頭相互碰觸事故。2)所述鉆桿為中空鉆桿，內(nèi)部設(shè)置有注漿通道，鉆桿前端設(shè)置有噴漿孔。這樣可以在鉆進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行噴漿，或者上提鉆桿時(shí)噴漿。使用時(shí)鉆桿全部或者部分為噴漿管。該種設(shè)備，取消了原來(lái)設(shè)備中的噴漿管，直接利用鉆桿的中空通道進(jìn)行噴漿或者噴氣。3)由于鉆桿作為噴漿管，鉆桿上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭，旋轉(zhuǎn)接頭連接注漿管;進(jìn)行施工時(shí)，鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而與注漿管連接的套管不轉(zhuǎn)動(dòng)，漿液通過(guò)注漿管注入到鉆桿內(nèi)(見(jiàn)圖4)。4)六根鉆桿上方連接六個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)鉆桿單獨(dú)連接一個(gè)電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，也便于將鉆桿數(shù)目擴(kuò)展。5)根據(jù)本設(shè)備的原理，可以將六軸水泥土攪拌樁施工設(shè)備擴(kuò)展為七軸、八軸甚至更多軸的設(shè)備。

圖2 麻花鉆及攪拌葉片示意圖

圖3 鉆桿布設(shè)示意圖

圖4 漿液注入鉆桿示意圖

2 六軸水泥土攪拌樁施工方法

方法1，見(jiàn)圖5a)。1)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第一幅樁;第一幅樁由六根水泥土攪拌樁組成;六軸攪拌樁施工設(shè)備同時(shí)形成六根水泥土攪拌樁，六根水泥土攪拌樁在同一豎直面上，相鄰樁體互相搭接;2)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第三幅樁，第三幅樁與第一幅樁相互間隔一定距離;3)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第二幅樁，第二幅樁與第一幅、第三幅樁相互搭接，搭接范圍20 mm以上;4)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第五幅樁，第五幅樁與第三幅樁相互間隔一定距離;5)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第四幅樁，第四幅樁與第三幅、第五幅樁相互搭接;6)依次重復(fù)1)，2)，3)，4)，5)步驟直至形成設(shè)計(jì)要求的水泥土攪拌墻。

圖5 六軸水泥土攪拌樁施工示意圖

方法2，見(jiàn)圖5b)。1)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第一幅樁;第一幅樁由六根水泥土攪拌樁組成;六軸攪拌樁施工設(shè)備同時(shí)形成六根水泥土攪拌樁，六根水泥土攪拌樁在同一豎直面上，相鄰樁體互相搭接;2)采用六軸攪拌樁施工設(shè)備施工第二幅樁，第二幅樁與第一幅樁相互搭接，搭接范圍20 mm以上;3)依次施工第三幅、第四幅水泥土攪拌樁直至形成設(shè)計(jì)要求的水泥土攪拌墻，每幅水泥土攪拌樁與前一幅水泥土攪拌樁搭接。無(wú)論是方法1還是方法2都可以大幅提高攪拌樁施工效率，可以根據(jù)工程實(shí)際情況不同，選擇方法1或者方法2。

3 六軸水泥土攪拌樁施工效果

通過(guò)本設(shè)備施工形成的六軸水泥土攪拌樁(見(jiàn)圖6)，一幅水泥土攪拌墻由多根豎向相互搭接的水泥土攪拌樁組成，多幅水泥土攪拌墻相互搭接形成更長(zhǎng)的水泥土攪拌墻，每幅水泥土攪拌墻由六根豎向的水泥土攪拌樁組成，六根水泥土攪拌樁同一時(shí)間形成，六根水泥土攪拌樁在同一豎直面上，相鄰樁體互相搭接;相鄰的水泥土攪拌墻相互搭接。

圖6 六軸水泥土攪拌樁示意圖

在軟土地基中施工，一次施工六根水泥土攪拌樁，比傳統(tǒng)的三軸鉆機(jī)設(shè)備提高效率2倍以上，并減少了一半以上的攪拌樁接縫。減少了原單軸或二軸水泥土攪拌樁形成的多道接縫，提高了施工效率，減少了用工量，彌補(bǔ)了三軸攪拌樁置換土多、水灰比大、水泥摻量大等缺陷，縮短施工工期2/3以上。

［1］ 朱俊坡.基坑支護(hù)工程三軸攪拌樁施工方案［J］.建筑技術(shù)，2010(6):81-82.

［2］ 張 璞，柳榮華.SMW工法在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000(6):37-38.