硬砂地質(zhì)超深三軸攪拌樁鉆進(jìn)施工技術(shù)

1.工程概況

蘇州中心廣場(chǎng)項(xiàng)目位于蘇州工業(yè)園區(qū)湖西CBD核心區(qū)域東端部?；用娣e約6.74萬(wàn)m2，地下3層，開(kāi)挖深度約15m至24m，地塊中間橫穿運(yùn)營(yíng)中的軌道交通1#線，為了有效隔斷承壓水在塔樓坑中坑區(qū)設(shè)置雙排Φ850@600三軸水泥土攪拌樁止水帷幕，三軸攪拌樁長(zhǎng)約52m，屬于蘇州地區(qū)首次使用的超深三軸攪拌樁。

2. 地質(zhì)概況

根據(jù)勘察揭示的142.30m以淺各土層由第四系沖湖積相沉積物組成，土層分布較穩(wěn)定，呈水平成層的特點(diǎn)，根據(jù)土層沉積年代、成因類(lèi)型、土性和狀態(tài)，并參考本地區(qū)土層劃分經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分層，可分為10個(gè)工程地質(zhì)層。

3. 施工難點(diǎn)分析

①本工程超深三軸攪拌樁穿過(guò)第⑨2層粉土夾粉砂層隔斷承壓水，采用“一桿到底”施工工藝。無(wú)需在施工過(guò)程中加接桿，根據(jù)止水帷幕設(shè)計(jì)深度，提前將鉆頭、鉆桿拼裝完成，施工過(guò)程中鉆頭、鉆桿下沉、提升一次性不間斷完成，成樁垂直度高、連續(xù)性好，可較好的避免“開(kāi)叉”、“冷縫”等質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，且施工進(jìn)度快，確保豎向止水帷幕的完整性和有效性。

②在三軸攪拌機(jī)設(shè)備上增加風(fēng)速顯示儀、垂直度電子監(jiān)控儀，施工全過(guò)程對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行觀測(cè)、校正，對(duì)成樁垂直度有很好的保證，因此能夠做到60米超深三軸攪拌樁垂直度在1/300。

③針對(duì)蘇州園區(qū)湖西CBD地區(qū)特有的“鐵板砂”層土體，改進(jìn)后的錐型鑲齒螺旋鉆頭，具有極好的土層穿透能力，可以大幅度提高該土層的鉆進(jìn)速度，確保施工質(zhì)量的同時(shí)，提高的工效，降低了成本。

4. 施工方法

4.1 設(shè)備選擇

選用JB180全液壓步履式有垂直度顯示儀的三支點(diǎn)打樁架、配備ZLD85-3三軸動(dòng)力頭。

4.2 施工工藝

三軸水泥土攪拌樁采用二噴二攪成樁的施工工藝，工藝操作流程見(jiàn)圖1。

4.3 施工控制點(diǎn)

4.3.1 施工放樣

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核過(guò)的基準(zhǔn)點(diǎn)，直線段部分放出將要施工的一排樁的中心線（首末2幅樁的一個(gè)邊孔中心的連線），向外側(cè)方向偏移并標(biāo)記該引線，并標(biāo)記該引線，以便于施工定位。

曲線段的樁位逐點(diǎn)放出，向外側(cè)方向偏移并標(biāo)記該引線，并標(biāo)記該引線，以便于施工定位。

4.3.2 開(kāi)挖溝槽、清除地面、地下障礙物

用挖機(jī)沿樁中心線開(kāi)挖一溝槽，如有障礙物，則必須清理掉障礙物后，用粘土回填到離地面約0.8m處的地方。

4.3.3 樁機(jī)就位、校正，復(fù)核樁機(jī)水平和垂直度

施工時(shí)確保有足夠的平整度和垂直度，移機(jī)時(shí)設(shè)備應(yīng)平穩(wěn)、平整，并用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)校正，并與樁機(jī)的垂直度儀表顯示盤(pán)中數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)，使樁機(jī)機(jī)架的垂直度控制在不小于1/400，從而滿(mǎn)足成樁的垂直度偏差更小的要求（1/300）提高三軸樁的止水效果，樁機(jī)機(jī)位與樁位偏差應(yīng)小于20mm。

利用垂直度控制儀來(lái)實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程樁機(jī)鉆桿垂直度控制，防止相鄰幅出現(xiàn)“開(kāi)叉”。并在施工前將設(shè)計(jì)要求的鉆進(jìn)深度使用紅色油漆在鉆桿上劃出標(biāo)尺線，以確保每根樁都能夠按照設(shè)計(jì)要求達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

4.3.4 攪拌水泥漿液、開(kāi)啟空壓機(jī)、送漿至樁機(jī)鉆頭

水泥漿采用BZ-20環(huán)保型水泥自動(dòng)攪拌注漿站攪拌，并通過(guò)空壓機(jī)加壓，將水泥漿輸送至鉆桿頭部。

按照設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制水泥漿拌合的各項(xiàng)參數(shù)，包括水泥漿配合比、氣壓和漿壓等，各項(xiàng)參數(shù)按照要求輸人控制系統(tǒng)，禁止修改。

水泥漿液的水灰比、水泥摻量不小于設(shè)計(jì)要求，停滯時(shí)間超過(guò)2小時(shí)的水泥漿做作廢處理，杜絕不滿(mǎn)足質(zhì)量要求的水泥漿投入使用。

4.3.5 鉆頭噴漿、氣并切割土體下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高

鉆機(jī)在鉆進(jìn)全過(guò)程中，保持鉆桿勻速下沉且下沉速度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，使水泥漿與土在初凝前達(dá)到充分?jǐn)嚢琛?/p>

下沉速度應(yīng)與注漿泵的泵量相適應(yīng)，控制下沉噴漿量所占總水泥用量的比例，下沉速度還應(yīng)考慮地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。

預(yù)攪下沉的過(guò)程中注意土體切削速度，一般不大于0.5m/min，噴漿提升時(shí)可在確保水泥摻量的前提下適當(dāng)加快速度。

如果出現(xiàn)注漿阻塞或斷漿現(xiàn)象，需要及時(shí)停泵，排除故障后，再進(jìn)行復(fù)噴漿，以免斷樁、空樁。

4.3.6 鉆頭噴漿、氣并提升至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高

鉆頭鉆進(jìn)深度到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，持續(xù)攪拌注漿半分鐘以上，提升攪拌頭，邊注漿、邊攪拌、邊提升，使水泥漿和原地基土充分拌和，在攪拌樁樁底部分需重復(fù)攪拌注漿后提升，直到提升至離地面50cm處或設(shè)計(jì)標(biāo)高后再關(guān)閉注漿泵。

提升速度應(yīng)與注漿泵的泵量相適應(yīng)，控制提升噴漿量所占總水泥用量的比例。

4.3.7 施工結(jié)束、轉(zhuǎn)下一組樁施工

施工完一根樁，根據(jù)跳打式施工的方法，將鉆機(jī)移至下一根樁樁位，進(jìn)行下一根樁施工。若長(zhǎng)時(shí)間停止施工，應(yīng)對(duì)壓漿管道及設(shè)備進(jìn)行清洗。

施工過(guò)程中由專(zhuān)人負(fù)責(zé)記錄，記錄要求詳細(xì)、真實(shí)、準(zhǔn)確。施工必須連續(xù)性，不在下鉆、提升中途進(jìn)行換崗接班。交接班時(shí)，建立交接班記錄制度。

施工時(shí)若出現(xiàn)冷縫，冷縫處需疊合一幅，并保證有效搭接。超深三軸攪拌樁為雙排錯(cuò)位布置，施工過(guò)程中的施工逢采用“Z”字形連接。

4.4 實(shí)施情況對(duì)比

通過(guò)優(yōu)化施工順序、施工參數(shù)及改進(jìn)設(shè)備配置的方法，超深三軸攪拌樁施工速度及質(zhì)量得到大大的提升，主要比較如下：

＞＞表1

＞＞表2

1）原設(shè)定參數(shù)：

水泥摻量：基坑開(kāi)挖面以下20%、開(kāi)挖面以上至地面10%。

下沉速度：在0.5～1.0m/min

提升速度：1.0～2.0m/min

注漿壓力：0.8～1.0Mpa

鉆頭配置：螺旋鉆

動(dòng)力頭： 180KW

實(shí)施結(jié)果：（如表1所示）

2）調(diào)整參數(shù)：

水泥摻量：基坑開(kāi)挖面以下30%、開(kāi)挖面以上至地面10%。

下沉速度：在鉆進(jìn)40m后<0.5m/min

提升速度：1.0～2.0m/min

注漿壓力：1.0～2.0Mpa

鉆頭配置：錐型鑲齒螺旋鉆頭

動(dòng)力頭： 220KW

實(shí)施結(jié)果：（如表2所示）

5. 結(jié)語(yǔ)

本施工方法適用于所有軟土地區(qū)地下深坑止水帷幕的施工，特別適用于遇到地下土體粉砂層且不易鉆進(jìn)的不利地質(zhì)條件的工程。要求樁體的垂直度達(dá)到1/300，為保證垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并能順利鉆透⑨2層粉土夾粉砂層，故采取以下措施。

1）設(shè)備采用JB180步履式樁機(jī)，可利用樁機(jī)自身設(shè)備進(jìn)行垂直度的控制，具體調(diào)整步驟如下：

①場(chǎng)地平整硬化完畢后（約100厚素砼），鋪上鋼板（鋼板厚度25mm，寬2m，長(zhǎng)6m），以防止樁機(jī)隨地面沉降影響機(jī)身傾斜；

②根據(jù)電腦顯示屏用樁機(jī)平臺(tái)后面左右兩側(cè)斜撐油缸調(diào)整樁架的垂直度，將樁機(jī)垂直度調(diào)整到1/400之內(nèi)。

2）經(jīng)樁機(jī)自身調(diào)平以后，必要時(shí)利用全站儀在垂直的兩個(gè)方向上對(duì)樁架垂直度進(jìn)行復(fù)核。方法：以機(jī)身平臺(tái)為基點(diǎn)，沿樁架一邊垂直向上，觀測(cè)垂直度，隨鉆桿的深入，實(shí)時(shí)觀測(cè)，嚴(yán)格把誤差控制在范圍內(nèi)，以確保鉆桿垂直向下。

3）為了保證能穿透⑨2層粉土夾粉砂層必須配置220KW以上的動(dòng)力頭。

4）遇到硬質(zhì)砂土層的地質(zhì)不能使用螺旋鉆頭要采用錐型鑲齒螺旋鉆頭。