三軸攪拌樁地基加固在施工中的應(yīng)用

崔風(fēng)起

摘 要 采用專用三軸攪拌機(jī)械在地基深處就地將水泥粉和軟粘土強(qiáng)制攪拌，經(jīng)過一定時(shí)間，利用土和水泥水化物間的物理化學(xué)作用，形成有一定強(qiáng)度的水泥土固結(jié)體，從而提高軟土層的承載力，改善土體的壓縮特性、剪切特性、透水特性。

關(guān)鍵詞 水泥攪拌樁 地基加固

1.工程概述

南京地鐵三號線TA13-1標(biāo)位于南京市南繞城高速與玉蘭路交叉口東側(cè)，該標(biāo)段與繞城高速交叉，且位于繞城高速的下方。該標(biāo)段總長度151m，平均寬23m，凈寬平均10m，地鐵三號線TA-13-1標(biāo)埋深17～19.6m。

地鐵三號線TA-13標(biāo)整體式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工，基槽四周有直徑800㎜鉆孔灌注樁作圍護(hù)，基坑底均位于第5工程地質(zhì)粉質(zhì)粘土層。地基加固采用Φ850@600三軸水泥土攪拌樁?；觾?nèi)部被動(dòng)區(qū)土體加固深度為基坑底以下2m范圍，基坑外側(cè)主陰角處加固深度為地表下1m至基坑底以下2m。三軸水泥土攪拌樁采用P.o42.5級普通硅酸鹽水泥，基底以下部分（實(shí)樁）水泥摻量為16%，基底以上部分（空樁）水泥摻量為7%，水灰比控制在0.8～1.5，實(shí)樁樁體28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.5Mpa，需保證樁體具有良好的均勻性。

2.三軸攪拌樁加固優(yōu)、缺點(diǎn)

1.1 采用專用三軸攪拌機(jī)施工，兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌和，而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉(zhuǎn)，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，加固效果更優(yōu)。

1.2 三軸攪拌機(jī)械施工效率高， 相對單軸或雙軸攪拌機(jī)械施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。

1.3 適用范圍廣。水泥深層攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土、泥炭土、有機(jī)質(zhì)土等地基。同時(shí)，水泥深層攪拌樁所形成的水泥土固體可作為豎向承載的復(fù)合地基，基坑工程圍護(hù)擋墻、被動(dòng)區(qū)加固、防滲帷幕等。

3.三軸攪拌樁地基加固施工

3.1施工準(zhǔn)備

3.1.1材料備料

本標(biāo)段地基加固采用P.o42.5復(fù)合型散裝水泥，在使用前，應(yīng)按規(guī)定頻率對水泥進(jìn)行抽檢，現(xiàn)場應(yīng)搭設(shè)2個(gè)可儲存60t水泥的水泥罐，以確保連續(xù)生產(chǎn)。

3.1.2機(jī)械準(zhǔn)備

三軸攪拌樁地基加固主要機(jī)械有三軸深層攪拌機(jī)、灰漿泵、灰漿攪拌機(jī)，儲漿罐、電腦流量計(jì)、所有計(jì)量設(shè)備均應(yīng)通過檢測機(jī)構(gòu)標(biāo)定合格后，方可用于生產(chǎn)。

3.1.3加固體水泥用量的確定：根據(jù)地質(zhì)報(bào)告確定被加固土體的性質(zhì)，按設(shè)計(jì)要求水泥摻入比為實(shí)樁20% ，空樁10～12%的水泥摻入量，計(jì)算出每延米的水泥用量。其常規(guī)計(jì)算過方法為：

水泥用量（t）=加固體體積（m3）×土的天然密度（t/m3）×設(shè)計(jì)水泥摻量

三軸攪拌樁每幅所加固的面積為1.495㎡，但在設(shè)計(jì)和施工過程中每幅樁在橫向和縱向都存在一定的搭接，以木瀆站為例在設(shè)計(jì)上要求樁間搭接250mm。如果按照每幅樁1.495㎡計(jì)算每幅樁的水泥用量，在250mm搭接處的水泥摻量由于攪拌成樁兩次，在每一次成樁都摻入水泥，這樣在搭接處的水泥摻量將大于設(shè)計(jì)水泥摻量，水泥用量就會相應(yīng)的增加。在實(shí)際施工過程中，為了更好地解決該問題同時(shí)又保證被加固土體的質(zhì)量，一般做法為首先按照施工圖紙計(jì)算出被加固體的體積，然后根據(jù)加固體的體積計(jì)算出加固體總的水泥用量，在CAD圖上按照比例畫出樁位圖，并計(jì)算出總的加固幅數(shù)。然后用總的水泥用量除以總的加固幅數(shù)，就是每幅樁所需的水泥用量，這樣就能夠保證地基加固所需總的水泥用量不超過總的設(shè)計(jì)用量。

3.2工藝試樁

按照設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)實(shí)際情況和機(jī)械設(shè)備性能進(jìn)行工藝試驗(yàn)樁。

3.2.1深層攪拌樁施工是攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時(shí)間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、進(jìn)尺速度，確定不同土層的水泥用量、水灰比、泵送壓力及施工工藝等。以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。

3.2.2試樁不少于3根，在成樁7 d后采取輕便觸探法，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷樁身強(qiáng)度， 14 d后進(jìn)行抽芯，觀察攪拌和噴漿的均勻程度，判定各種水泥摻量及施工工藝的施工效果。

3.3施工工藝

3.3.1平整場地：清除施工場地上的障礙物及雜物將原地面整平，一般整平后地表高程須高出樁頂50cm左右，以便施工，并在地基加固范圍內(nèi)標(biāo)出基坑內(nèi)的障礙物，包括格構(gòu)柱等。如遇有池塘及洼地時(shí)應(yīng)抽水和清淤，回填粘性土料并予以壓實(shí)，不得回填雜填土或生活垃圾。導(dǎo)溝采用挖機(jī)開挖工作溝槽，溝槽寬度為1m、深度1m。

3.3.2樁機(jī)就位：鉆機(jī)就位應(yīng)滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法檢測），為確保垂直度控制良好，在鉆機(jī)四個(gè)支座處加設(shè)較大面積的鋼墊箱，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)中保持平穩(wěn)，鉆進(jìn)時(shí)要經(jīng)常檢查垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差則邊鉆進(jìn)邊調(diào)整，對于設(shè)計(jì)長度較長的水泥攪拌樁，在開始時(shí)保持較慢的鉆進(jìn)速度，待機(jī)身穩(wěn)定后再加快鉆進(jìn)速度。樁的孔位置與圖紙偏差不得大于50mm。

3.3.3水泥漿的制備須有充分的時(shí)間，要求大于3分鐘，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機(jī)導(dǎo)入儲漿罐時(shí)，必須通過過濾網(wǎng)，把水泥硬塊剔出。漿液進(jìn)入儲漿罐中必須不停地?cái)嚢?，以保證漿液不離析。拌制漿液的時(shí)間超過兩個(gè)小時(shí)的應(yīng)作為廢漿處理，施工時(shí)泵送水泥漿必須連續(xù)，水泥漿用量以及泵送水泥漿的時(shí)間應(yīng)有專人紀(jì)錄。

3.4 施工過程控制

3.4.1三軸水泥攪拌樁施工過程中，應(yīng)全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機(jī)械均應(yīng)編號，應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機(jī)長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。

3.4.2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。

3.4.3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進(jìn)行垂直度控制。

3.4.4重點(diǎn)檢查每根成型的攪拌樁的確確水泥用量、水泥漿拌制的稠度、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。

4.質(zhì)量檢測

水泥深層攪拌樁施工完成后，要對其施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求而進(jìn)行質(zhì)量檢測，質(zhì)量檢測要由有檢測資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，質(zhì)量檢測方法主要有3 種：

4.1施工完成后3d 內(nèi)的N10 輕便觸探試驗(yàn)，主要目的是檢驗(yàn)水泥攪拌樁樁身水泥漿液的分布均勻性，輕便觸探深度一般不大于4m，檢測頻率為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3 根。

4.2施工完成28d 后進(jìn)行的水泥攪拌樁承載力（靜載）試驗(yàn)，可采用復(fù)合地基承載力試驗(yàn)和單樁承載力試驗(yàn)。主要目的是檢驗(yàn)水泥攪拌樁完成后對地基的承載力是否得到提高，檢驗(yàn)樁身是否達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%～1.0%。且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于3 根。

5.結(jié)論

三軸深層水泥土攪拌樁施工方法作為軟基處理的方法之一，相比單軸、雙軸深層攪拌樁在施工速度、施工質(zhì)量上占有明顯的優(yōu)勢。同時(shí)，三軸深層水泥攪拌樁施工管理需要各管理層的重視才能得到有效的保證，施工人員也要提高認(rèn)識和業(yè)務(wù)水平，重視施工過程質(zhì)量的控制，才能有效地保證其加固效果。

參考文獻(xiàn)

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