三軸深層攪拌樁施工技術(shù)在武漢中船重工某研究所深基坑工程中的應(yīng)用

穆煜

[摘 要] 本文結(jié)合三軸深層攪拌樁施工技術(shù)在武漢中船重工某研究所深基坑工程中的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)三軸深層攪拌樁施工原理、施工過(guò)程與技術(shù)要點(diǎn)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

[關(guān)鍵詞] 三軸深層攪拌樁；應(yīng)用；施工控制

1工程概況

武漢中船重工某研究所基坑長(zhǎng)100m，寬18m，深度10m?；硬捎酶邩冻信_(tái)結(jié)構(gòu)型式，承臺(tái)下前沿為Φ800@950mm鉆孔灌注樁排樁，后設(shè)Φ850@600三軸深層攪拌樁，承臺(tái)下后沿為一排Φ800mm的鉆孔灌注樁間距2.5m；承臺(tái)板寬8m、厚800mm，將上述樁基連成一整體。具體型式見(jiàn)圖1

三軸深層攪拌樁在鉆孔排樁后150mm處，根據(jù)部位不同樁長(zhǎng)分別為9.4m、10.9m、13.0m。每個(gè)施工單位相互搭接一根樁，搭接長(zhǎng)度為250mm，采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工，搭接型式為全斷面套打，相鄰樁施工時(shí)間不得超過(guò)初凝。水泥摻量為20%，水灰比1.5～2.0。水泥采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，墻體抗?jié)B系數(shù)1×10-7～1×10-6cm/s。

本工程地貌單元屬長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)階地。場(chǎng)區(qū)地層共分為：①填土；②粉質(zhì)粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土、④-1殘積粘土、④-2殘積粉質(zhì)粘土、⑤泥巖、泥質(zhì)砂巖、炭質(zhì)泥巖強(qiáng)風(fēng)化（K-E）和⑥礫巖強(qiáng)風(fēng)化、⑦-1泥巖、泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)風(fēng)化、⑦-2礫巖中風(fēng)化。其中③-2粘土具強(qiáng)膨脹潛勢(shì)，屬于特殊性土。三軸攪拌樁主要在②粉質(zhì)粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土地層中施工。

2三軸深層攪拌樁施工原理

2.1加固機(jī)理

三軸深層攪拌樁施工時(shí)采用三軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)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、獨(dú)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。

2.2使用條件及優(yōu)點(diǎn)

三軸深層攪拌樁加固效果好，加固方式靈活，適用面廣，可采用不同的加固形式、不同的樁長(zhǎng)，能夠滿足不同地質(zhì)條件，可在粘性土、亞粘土、淤泥質(zhì)亞粘土、粉土、砂土、砂礫土等土層中廣泛應(yīng)用。施工速度快，無(wú)噪音振動(dòng)，對(duì)周邊環(huán)境的不利影響少。

3三軸深層攪拌樁施工及質(zhì)量控制

3.1施工準(zhǔn)備

（1）材料和設(shè)備準(zhǔn)備：材料采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽散裝水泥，使用前對(duì)水泥取樣送檢取保合格。主機(jī)采用三軸型鉆掘攪拌機(jī)，配套機(jī)械有灰漿拌和機(jī)、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(guò)計(jì)量標(biāo)定后才能使用。

（2）場(chǎng)地準(zhǔn)備：施工前應(yīng)熟悉地質(zhì)資料、施工圖紙等；施工前場(chǎng)地應(yīng)先整平，應(yīng)清除施工范圍內(nèi)的障礙物，以防止施工受阻或成樁偏斜；對(duì)影響施工機(jī)械運(yùn)行的松軟或不平整場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理；根據(jù)測(cè)量放出平面布樁圖，用小木樁或竹片定位并做出醒目標(biāo)志；設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)線、水準(zhǔn)基點(diǎn)。

3.2施工工藝

3.2.1施工工藝流程

測(cè)量放線→開(kāi)挖導(dǎo)溝→設(shè)備就位→攪拌下沉→攪拌提升→成樁結(jié)束，移至下一樁位施工。

3.2.2深攪施工

（1）開(kāi)挖導(dǎo)溝

根據(jù)基坑圍護(hù)內(nèi)邊控制線，采用挖土機(jī)開(kāi)挖溝槽，并清除地下障礙物，開(kāi)挖溝槽余土應(yīng)及時(shí)處理，以保證攪拌樁機(jī)正常施工，并達(dá)到文明工地要求。

（2）設(shè)備就位

三軸攪拌樁三軸中心間距：Ф850mm攪拌樁兩軸距離為600mm，二樁相互搭接250mm，每個(gè)施工單元有效施工長(zhǎng)度為1.2m。在平行于樁軸線，距離軸線1.5m位置沿軸線設(shè)置定位線，根據(jù)劃定的施工單元標(biāo)識(shí)樁位。由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，移動(dòng)過(guò)程中，嚴(yán)禁碾壓電纜和氣漿管，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時(shí)清除，移動(dòng)結(jié)束后認(rèn)真檢查定位情況并及時(shí)糾正，確認(rèn)樁位無(wú)誤后樁機(jī)就位。

（3）水泥漿液拌制

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配比攪拌水泥漿，采用機(jī)帶自動(dòng)攪漿機(jī)制漿。開(kāi)鉆前對(duì)操作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.5～2.0。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水泥摻入量為被加固土體重量的20%，按土體密度計(jì)算水泥摻入量，控制制漿總量。

3.2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(cè)，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）注漿量采用流量計(jì)控制，按照設(shè)計(jì)摻入比嚴(yán)格控制注漿總量。采用自動(dòng)稱量系統(tǒng)，按照設(shè)計(jì)水灰比自動(dòng)制漿，并用比重計(jì)檢查每桶漿液的比重。

（2）土體應(yīng)充分?jǐn)嚢?，?yán)格控制鉆孔下沉、提升速度，下沉和提升力求勻速，使原狀土充分破碎，有利于水泥漿與土均勻拌和。

（3）漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。

（4）壓漿前檢查輸漿管路，檢查時(shí)采用0.8MPa壓力送漿，確保暢通。壓漿階段輸漿管道不能堵塞，不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，全樁注漿均勻，不得發(fā)生土漿夾心層。

（5）發(fā)生管道堵塞，應(yīng)立即停泵處理。待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提和下沉0.5m后方能繼續(xù)注漿，等10～20秒恢復(fù)向上提升攪拌，以防斷樁發(fā)生。

4特殊情況處理

4.1冷縫處理

軸線范圍內(nèi)場(chǎng)地不具備施工條件的情況較多，西側(cè)夜間施工干擾大，中斷施工的現(xiàn)象必然存在，極有可能在二樁之間形成冷縫。為確保施工質(zhì)量，如無(wú)法搭接，在冷縫外側(cè)先進(jìn)行補(bǔ)樁，再采用高壓旋噴處理，如圖4所示。

4.2冷縫處理

按設(shè)計(jì)要求，三軸攪拌樁樁徑850mm，樁間距600mm，每個(gè)施工單元相互搭接1個(gè)樁。因此每施工單元長(zhǎng)度為1.2m。因設(shè)計(jì)拐點(diǎn)較多，對(duì)單段軸線總長(zhǎng)超出1.2整數(shù)倍的，為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在超出1.2整數(shù)倍的地方，增加一個(gè)施工單元。

5質(zhì)量檢查結(jié)果

目前，該基坑工程三軸攪拌樁施工已完工，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，各項(xiàng)檢測(cè)、檢測(cè)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，基坑已開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最大開(kāi)挖深度14m。開(kāi)挖分為二期開(kāi)挖，一期采用放坡開(kāi)挖，二期采用支護(hù)樁內(nèi)部垂直開(kāi)挖。開(kāi)挖后，整體基坑無(wú)滲水現(xiàn)象，滿足干地施工要求。在施工期內(nèi)，深層攪拌樁止水帷幕運(yùn)行效果良好。

6結(jié)語(yǔ)

采用三軸深層攪拌樁作為基坑止水帷幕，與傳統(tǒng)單軸水泥土攪拌樁相比，在成樁質(zhì)量、均勻性及成樁垂直精度以及單元之間的搭接等方面具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有施工速度快、攪拌均勻、止水效果好等優(yōu)點(diǎn)。在本工程三軸深層攪拌樁具體施工過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題，但通過(guò)一系列措施，問(wèn)題得到了較好的解決，保證了工程的順利實(shí)施，為以后類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。