淺談三軸攪拌樁在加固基坑槽壁中的應(yīng)用

李穎穎 劉玲 李立

1 日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東日照，276826 2 中國(guó)中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，陜西西安，710000

摘 要：本文結(jié)合南昌地鐵車(chē)站基坑槽壁加固實(shí)例，介紹了三軸攪拌樁施工工藝和施工中遇到的特殊情況處理方法，可為同類(lèi)工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：交三軸攪拌樁；槽壁加固；噴漿攪拌

引言

三軸攪拌樁是利用三軸攪拌樁鉆機(jī)在原地層中切削土體，同時(shí)鉆機(jī)前端低壓注入水泥漿液，與切碎土體充分?jǐn)嚢栊纬筛羲暂^高的水泥土柱列式擋墻。具有施工速度快、施工效果良好、施工質(zhì)量可靠等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于基坑圍護(hù)、水庫(kù)抗?jié)B、隧道加固等領(lǐng)域。本文以南昌地鐵車(chē)站為例，探討了該技術(shù)的成功應(yīng)用。

1 工程概況

1.1工程概況

南昌地鐵3號(hào)線上沙溝站位于南昌市東湖區(qū)上沙溝貨運(yùn)鐵路專(zhuān)線北側(cè)。三軸攪拌樁施工區(qū)域已平整、通水、通電滿(mǎn)足施工條件。本車(chē)站施工場(chǎng)地內(nèi)雜填土較厚，最厚處達(dá)到4.9米，槽壁加固采用三軸攪拌樁850@600，加固深度不小于5.9m，入粉質(zhì)粘土層1m。本車(chē)站試樁長(zhǎng)度按招標(biāo)圖紙要求確定為17.6m。

1.2地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地層成因類(lèi)型以河流沖擊為主，沉積物粗細(xì)韻律變化明顯，具有典型的二元結(jié)構(gòu)，地層巖性都具有下部粗，上部細(xì)的韻律變化特點(diǎn)。車(chē)站地層由上到下分別為：①雜填土②粉質(zhì)粘土③中砂④礫砂⑤1-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖⑥1-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。穩(wěn)定水位標(biāo)高為10.8～10.85m，位于結(jié)構(gòu)頂板附近。

1.3水文條件

本標(biāo)段沿線按地下水類(lèi)型分為上層滯水、第四系松散巖類(lèi)孔隙水、碎肩巖類(lèi)裂隙孔隙水三種類(lèi)型。

車(chē)站的地下水主要賦存于第四系砂礫層的孔隙承壓水，其次賦存于填土層中的上層滯水。上沙溝站施工范圍內(nèi)穩(wěn)定水位標(biāo)高為17.76m～19.81m，位于結(jié)構(gòu)中板處。上沙溝站施工范圍內(nèi)穩(wěn)定水位標(biāo)高為16.92米，位于結(jié)構(gòu)底板以下5～6m。只有少量第四系松散巖類(lèi)孔隙水。

2 設(shè)計(jì)概括

2.1槽壁加固

三軸水泥攪拌樁槽壁加固采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量比不小于20%，28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值qu≥1.2MPa，滲透系數(shù)值≤10-7cm/s時(shí)為合格。

2.2端頭加固

強(qiáng)加固區(qū)：三軸攪拌樁端頭加固采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)加固區(qū)水泥參量比不小于25%，28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值qu≥0.8MPa，滲透系數(shù)值≤10-7cm/s時(shí)為合格。

弱加固區(qū)：三軸攪拌樁端頭加固采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，弱加固區(qū)水泥參量比不小于10%，28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值qu≥0.5MPa，滲透系數(shù)值≤10-6cm/s時(shí)為合格。

3 施工過(guò)程

3.1工藝流程

本車(chē)站三軸攪拌樁施工工藝流程如圖示：

三軸攪拌樁施工順序如圖1所示：為保證樁與樁之間充分搭接，確保墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，達(dá)到止水的作用，攪拌樁接頭采用套打方式。

3.2施工工藝要點(diǎn)

3.2.1測(cè)量定位

施工前，先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算出攪拌樁的角點(diǎn)坐標(biāo)（或轉(zhuǎn)角點(diǎn)坐標(biāo)），利用全站儀精確放樣樁位。并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核，同時(shí)做好護(hù)樁和工程測(cè)量復(fù)核單。

3.2.2開(kāi)挖導(dǎo)溝

根據(jù)放樣出的水泥土攪拌樁中心線，用挖掘機(jī)沿圍護(hù)中心線平行方向開(kāi)掘工作溝槽。溝槽寬約1.2m，深1.5m，主要用來(lái)導(dǎo)流鉆孔后被置換出來(lái)的水泥土，并及時(shí)挖除槽內(nèi)多余泥漿。

3.2.3樁基就位及垂直度校正

樁機(jī)獨(dú)立行走移動(dòng)前仔細(xì)觀察現(xiàn)場(chǎng)情況，保證移位平穩(wěn)、安全，樁位偏差不得大于20mm。

（1）采用樁機(jī)自帶的電子校正儀器調(diào)整樁機(jī)水平位置，根據(jù)儀器偏差方向進(jìn)行調(diào)整校核，將三軸攪拌樁機(jī)調(diào)整至水平位置。

（2）三軸攪拌樁機(jī)位于水平位置時(shí)，采用全站儀對(duì)三軸攪拌樁基的鉆桿進(jìn)行垂直度校正，校正完成后使用三軸攪拌樁進(jìn)行施工。

（3）每5組攪拌樁用全站儀校核一次。

3.2.4樁長(zhǎng)控制標(biāo)記

施工前根據(jù)圖紙計(jì)算三軸攪拌樁施工樁長(zhǎng)并根據(jù)樁長(zhǎng)在鉆桿上做好標(biāo)記，控制攪拌樁樁長(zhǎng)不小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，當(dāng)樁長(zhǎng)變化時(shí)擦去舊標(biāo)記，做好新標(biāo)記。在施工過(guò)程中通過(guò)標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樁長(zhǎng)的控制。

3.2.5漿液配制

水泥漿液的水灰比為1.6～2.0，即每立方米被攪拌土體中水泥摻入量為673Kg、680Kg、700Kg。水泥漿配制好后，停滯時(shí)間不得超過(guò)2小時(shí)，因故擱置超過(guò)2小時(shí)以上的拌制漿液，應(yīng)作廢漿處理，嚴(yán)禁再用。搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不得超過(guò)12小時(shí)。注漿時(shí)通過(guò)2臺(tái)注漿泵同時(shí)壓漿，注漿壓力為0.8Mpa～1Mpa，注漿流量為145L/min/每臺(tái)。本次試樁為三根：S31：樁長(zhǎng)17.6m，水泥量673Kg/m，單樁水泥量11.84T；S32：樁長(zhǎng)17.6m，水泥量680Kg/m，單樁水泥量11.96T；S36：樁長(zhǎng)17.6m，水泥量700Kg/m，單樁水泥量12.32T。

3.2.6噴漿攪拌下沉

三軸主機(jī)就位后，外軸正轉(zhuǎn)噴漿攪拌下沉；提升時(shí)外軸反轉(zhuǎn)噴漿復(fù)攪，完成一組攪拌樁的施工。對(duì)于不易勻速鉆進(jìn)下沉的地層，通過(guò)增加攪拌次數(shù)，完成一組樁的施工。攪拌樁鉆進(jìn)過(guò)程中，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿，并盡可能做到勻速下沉和勻速提升，使水泥漿和原地基土充分?jǐn)嚢琛?/p>

3.2.7噴漿攪拌提升

鉆桿下沉到設(shè)計(jì)深度后，在底部停頓持續(xù)噴漿10分鐘，然后邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)攪拌鉆頭，泵送必須連續(xù)，并提升至超設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm，噴漿量采用流量表統(tǒng)計(jì)，攪拌深度鉆桿標(biāo)記方式進(jìn)行記錄。鉆桿在下沉和提升時(shí)均需注入水泥漿液。

3.2.8試驗(yàn)檢測(cè)

成樁28d后，用取芯機(jī)截取樁體進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量為施工總樁（組）數(shù)的5‰，且不小于6點(diǎn)。在每根檢測(cè)樁樁徑方向1/4處、樁長(zhǎng)范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀察其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣的照片，取不同深度的3個(gè)試樣作無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。鉆芯后的孔洞采用水泥砂漿灌注封閉。芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如下：S36號(hào)樁的的平均抗壓強(qiáng)度為1.24MPa；S32號(hào)樁的的平均抗壓強(qiáng)度為1.25 MPa；S36號(hào)樁的的平均抗壓強(qiáng)度為1.21 MPa。

4 特殊情況處理

4.1施工冷縫處理

水泥土攪拌樁搭接施工的間隔時(shí)間不宜大于24小時(shí)，當(dāng)超過(guò)24小時(shí)時(shí)，搭接施工時(shí)應(yīng)放慢攪拌速度。若無(wú)法搭接或搭接不良，應(yīng)作為冷縫記錄在案，在搭接處采取以下補(bǔ)救措施：一是嚴(yán)格控制下沉和提升速度，做到輕壓慢速以提高搭接質(zhì)量；二是施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)冷縫則采取在冷縫處圍護(hù)樁外側(cè)補(bǔ)攪水泥攪拌樁方案，在圍護(hù)樁達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行補(bǔ)樁，以防偏鉆，保證補(bǔ)樁效果，補(bǔ)樁與原攪拌樁搭接厚度約10cm。

4.2遇孤石的處理措施

一般情況下，三軸攪拌樁對(duì)粒徑10cm以下的卵石地層亦適用。在成樁過(guò)程中如遇較大孤石，則采用加水沖擊，提高水泥摻量的方法，若孤石較大無(wú)法沖脫，則采用加樁補(bǔ)強(qiáng)的方法。

4.3垂直度控制及糾偏措施

準(zhǔn)確定位樁的平面位置，鉆機(jī)就位嚴(yán)格按樁的平面位置就位；對(duì)于有偏斜的樁位，采用加樁的措施，在其背面補(bǔ)做加強(qiáng)樁。

4.4意外停機(jī)時(shí)的應(yīng)急措施

發(fā)生意外停機(jī)事件，將鉆桿下沉0.5m，重新噴漿攪拌，防止出現(xiàn)斷樁或夾層現(xiàn)象，若兩樁咬合超過(guò)24h，則第二根樁采用增加20%漿量，或采用加樁。

4.5其他情況的處理

有異常時(shí)，如施工遇無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)甲方、監(jiān)理，經(jīng)各方研究后，采取補(bǔ)救措施。

5 結(jié)語(yǔ)

施工實(shí)踐表明，三軸攪拌樁技術(shù)施工方便、施工效果良好。在通過(guò)對(duì)部分樁的滲透系數(shù)和芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果證明樁身質(zhì)量和止水等有關(guān)指標(biāo)均取得理想效果，可在工程基坑支護(hù)施工中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]董志國(guó).天津高銀117大廈三軸攪拌樁施工關(guān)鍵技術(shù)[J].技術(shù)園地，2016（11）：37-40.

作者簡(jiǎn)介：

李穎穎 /女/1982年生/講師

劉玲/女/1969年生/講師