三軸深層攪拌樁止水帷幕技術(shù)應(yīng)用淺析

李學(xué)松

【摘 要】三軸攪拌樁憑借一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于城市建設(shè)中的基坑工程，在實(shí)際應(yīng)用中收獲了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。文章通過闡述三軸攪拌樁的內(nèi)涵特征，依托南京下沉式廣場工程實(shí)例，重點(diǎn)厘清施工工藝關(guān)鍵點(diǎn)及試樁參數(shù)，同時(shí)針對三軸深層攪拌樁止水帷幕施工過程常見問題提出解決對策，通過樁身質(zhì)量檢驗(yàn)和工程實(shí)例實(shí)施效果驗(yàn)證，提高該技術(shù)運(yùn)用成熟度，為類似工程施工應(yīng)用提供可借鑒的思路和方法。

【關(guān)鍵詞】三軸深層攪拌樁；止水帷幕；問題；對策

【中圖分類號(hào)】TU753 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）05-0189-02

0 引言

三軸攪拌樁施工是指通過運(yùn)用水泥作加固劑，引入特定的深層攪拌機(jī)械，在地基深層位置對水泥、軟土等進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，由此使得軟土變化成樁體，再結(jié)合3根樁一并開展作業(yè)，使樁與樁之間形成整體，進(jìn)一步通過增強(qiáng)地基承載水平以生成止水帷幕，防止基坑外圍水向基坑滲入的一種施工技術(shù)手段。該項(xiàng)技術(shù)手段憑借一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來在城市建設(shè)基坑工程中得到廣泛推廣，并在實(shí)際應(yīng)用中收獲了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。然而，該項(xiàng)技術(shù)施工工藝要求較高，試樁試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)選擇尤為重要，施工過程中極易出現(xiàn)影響質(zhì)量的不穩(wěn)定因素，因此對三軸深層攪拌樁止水帷幕技術(shù)工藝關(guān)鍵點(diǎn)、試樁參數(shù)計(jì)算、常見施工問題對策等開展研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 三軸攪拌樁概述

1.1 三軸攪拌樁

三軸深層攪拌樁主要用于對不良地基的處理。三軸攪拌樁樁基坑中被動(dòng)區(qū)土體加固及臨時(shí)維護(hù)部位止水帷幕都需要應(yīng)用到三軸攪拌樁。在施工過程中不會(huì)對周圍土體造成過大影響，不會(huì)引發(fā)周圍地面下沉、道路裂開、房屋傾斜等風(fēng)險(xiǎn)，因此在環(huán)境較為復(fù)雜且場地受限的城市工程施工中同樣適用。

1.2 三軸攪拌樁特征

三軸攪拌樁具備多項(xiàng)不同特征，優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為4個(gè)方面：①加固效果佳，加固方式多樣，適用范圍廣泛，使原本拌和完畢的土體變得更為均勻，成樁直徑更為可靠，可收獲良好的加固成效，進(jìn)而滿足各式各樣土質(zhì)條件及多種不同荷載要求的加固目的。②施工效率高，應(yīng)用于施工工期短的工程，可有效加快施工速度，縮減施工造價(jià)。③適用范圍較為廣泛，通常可應(yīng)用于復(fù)合地基、止水帷幕、支護(hù)結(jié)構(gòu)等?？蓪?shí)現(xiàn)對原本軟土的有效利用，依托原位土地加固技術(shù)，減少廢土外運(yùn)量。④攪拌樁機(jī)械產(chǎn)品不斷推陳出新，性能逐步優(yōu)化，適用于多種不同地質(zhì)條件及工程種類。

三軸攪拌樁的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為2個(gè)方面：①三軸攪拌樁樁體抗傾覆能力弱，墻體變位性大，在基坑深度大、無內(nèi)支撐的情況下不宜單獨(dú)使用，需要配合強(qiáng)度高的灌注樁等組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)。②攪拌機(jī)械龐大，組裝復(fù)雜，占用場地大，移動(dòng)不靈活。

2 工程實(shí)例

2.1 設(shè)計(jì)概況

本工程的SMW工法樁、槽壁加固、坑底抽條加固均采用φ850/1200 mm三軸攪拌樁，水泥摻量為20%（空樁水泥摻入量為10%）。水灰比控制在1.5～2.0∶1（坑底加固0.8～1.5∶1），要求28 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于1.0 MPa（當(dāng)攪拌樁用作坑底加固時(shí)，坑底以上虛樁要求28 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5 MPa，并具有良好的均勻性）。為改善水泥攪拌轉(zhuǎn)的性能和提高早起強(qiáng)度，可摻加外摻劑（如膨潤土等）。

2.2 試樁參數(shù)計(jì)算

本參數(shù)選取坑底加固，樁長13.52 m，其中實(shí)樁長11.3 m，水泥摻入量為20%，空樁長2.2 m，水泥摻入量為10%，土的比重取1.8 g/cm3，有效加固面積為1.495 m2。對單根樁進(jìn)行計(jì)算如下：實(shí)樁部分為11.30×1.8×1.495×0.2=6.08 t，空樁部分為2.2×1.8×1.495×0.10=0.592 t，總重量為6.08+0.592=6.672 t。水泥漿漿液用量：漿液配比為水∶水泥=1.5∶1，漿液比重取1.370 t/m3，實(shí)樁部分為6.08÷0.4÷1.37=11.09 m3，空樁部分為0.592÷0.4÷1.37=1.08 m3，漿液總量為11.09+1.08=12.17 m3。通過試樁來獲取各種工藝參數(shù)為設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。

2.3 施工工藝流程及工藝關(guān)鍵點(diǎn)

三軸攪拌樁施工工藝流程：測量放樣→開挖溝槽、清除地下障礙物、場地整平→設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼→樁機(jī)就位、校正復(fù)合機(jī)水平和垂直度→拌制水泥漿液、開啟空壓機(jī)，送漿液至樁機(jī)鉆頭→噴漿、氣攪拌下沉至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高→噴漿、氣攪拌提升至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高→成樁結(jié)束→移至下一樁位。施工工藝關(guān)鍵控制點(diǎn)：①樁機(jī)行走道板不得下沉，樁機(jī)垂直偏差不大于1/300的樁長。②下沉速度控制在0.5 m/min以內(nèi)，攪拌提升速度應(yīng)控制在1 m/min以內(nèi)，注漿泵出口壓力控制在0.4～0.6 MPa。③樁與樁之間的搭接時(shí)間不宜大于24 h，當(dāng)超過24 h時(shí)搭接施工應(yīng)放慢攪拌速度以保證搭接質(zhì)量。④嚴(yán)格控制水灰比，水泥漿攪拌時(shí)間不少于2～3 min，攪拌應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，防止水泥離析。⑤三軸水泥土攪拌樁樁位偏差不大于50 mm。

2.4 質(zhì)量檢測

在完成水泥深層攪拌樁施工后需要進(jìn)行質(zhì)量檢測，通?？梢酝ㄟ^3種方式進(jìn)行檢測：①完成施工3 d后使用輕型動(dòng)力觸控方式來檢查樁身的均勻性。②在成樁7 d后對樁頭進(jìn)行開挖檢查，位置在停漿面以下500 mm，并測量樁的直徑。③在成樁28 d后，用鉆芯法對樁體進(jìn)行取樣，檢查單軸抗壓強(qiáng)度、完整性和成樁深度。經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場檢驗(yàn)，樁身連續(xù)、完整、均勻，其他各項(xiàng)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3 施工常見問題及對策

3.1 鄰樁搭接長度不足

（1）問題及其引發(fā)原因。這一施工問題主要表現(xiàn)為相鄰三軸攪拌樁相互間搭接長度不足搭接、套接設(shè)計(jì)要求。引發(fā)這一問題的原因主要包括以下幾個(gè)方面：①審圖不嚴(yán)格或者未依據(jù)圖紙內(nèi)容開展施工。一些施工人員審圖不嚴(yán)格，對攪拌樁組接方式予以混淆處理，抑或未切實(shí)依據(jù)圖紙內(nèi)容開展施工，由此引發(fā)施工質(zhì)量問題。②樁機(jī)定位存在偏差。在具體測量放線過程中，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)或測量不完備同樣會(huì)導(dǎo)致攪拌樁搭接長度不足。

（2）解決對策。針對鄰樁搭接長度不足的問題，解決對策主要包括以下幾個(gè)方面：①嚴(yán)格審圖，切實(shí)依據(jù)圖紙內(nèi)容開展施工。通常而言，一個(gè)地基處理工程的止水帷幕攪拌樁大多有多個(gè)組接形式，圖1是對3種三軸攪拌樁組接形式的綜合。②開展好定位工作。于攪拌樁機(jī)導(dǎo)向架處裝置定位架，并確保定位架上的垂線與控制線上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)位相對應(yīng)。操作人員將攪拌樁機(jī)鉆頭置于開挖完畢的導(dǎo)溝中，支撐導(dǎo)向架上的定位架與標(biāo)識(shí)完畢的膠帶相對準(zhǔn)，三軸攪拌樁鄰近兩組樁間距調(diào)節(jié)為1 200，具體定位如圖2所示。

3.2 滲漏

（1）問題及其引發(fā)原因。對基坑土方進(jìn)行適度開挖后，在該區(qū)域會(huì)出現(xiàn)大面積滲水情況，并且通常會(huì)匯集于錨索孔位置，結(jié)合錨索孔位置開挖結(jié)果，滲漏引發(fā)的原因包括以下幾個(gè)方面：①止水帷幕于地下成樁效果不理想，一些部位還存在沒有注漿體的情況；②開展完錨索注漿后，針對錨索孔采取相應(yīng)的處理措施，導(dǎo)致止水帷幕遭受一定程度的破壞，進(jìn)而引發(fā)滲漏情況。

（2）解決對策。在解決錨索孔滲漏問題過程中，基坑透水點(diǎn)所處部位存在不小的水流量，首先應(yīng)當(dāng)選取干海帶對錨索孔局部予以塞實(shí)處理，并于孔口處留置20 cm；然后選取略微大于錨索的PVC管套住錨索，為后續(xù)錨索張拉提供便利；最后于孔口留置處選取“堵漏王”對錨索孔局部予以完全封堵處理。針對其他部位的滲漏處理，直徑為10 cm、長50 cm左右的滲水管底部朝上30 cm處范圍內(nèi)，依據(jù)15 mm的孔距，鉆設(shè)孔徑為3 cm的鉆孔，然后選取土工布對這一區(qū)域予以包扎處理，并水平埋入相應(yīng)的土體，將埋設(shè)完畢的滲水管局部選取“堵漏王”予以完全封堵處理。

3.3 樁體冷縫

（1）問題及其引發(fā)原因。止水帷幕的主要作用是止住地下具備微承壓性的潛水，承載粉土中潛水形成的側(cè)向壓力，進(jìn)一步收獲止水效果。倘若水泥凝結(jié)時(shí)間不及一根樁與鄰近搭接樁施工時(shí)間，各樁體之間搭接勢必會(huì)出現(xiàn)樁體冷縫，緊接著基坑開挖后，承壓水極易沿樁體冷縫滲出，進(jìn)一步對止水帷幕的止水效果發(fā)揮造成不利影響。

（2）解決對策。施工期間，一經(jīng)引發(fā)冷縫問題，則應(yīng)當(dāng)運(yùn)用在冷縫位置補(bǔ)做攪拌樁或者旋噴樁等技術(shù)手段。為了確保止水帷幕切實(shí)發(fā)揮止水效果，結(jié)合樁體冷縫引發(fā)原因，依托在不同部位冷縫內(nèi)側(cè)、止水樁外側(cè)加入單根壓密注漿，于已施工冷縫搭接部位開展壓密注漿，在轉(zhuǎn)角部位施工冷縫外側(cè)引入兩排壓密注漿樁，有效防止承壓水沿樁體冷縫滲出，促進(jìn)止水帷幕止水作用的有效發(fā)揮，為后續(xù)施工有序開展奠定良好的基礎(chǔ)。

3.4 施工過程冒漿

（1）問題及其引發(fā)原因。該項(xiàng)問題是指攪拌樁在鉆進(jìn)或提升期間，水泥土漿液面與孔口部位處在相同水平面上，進(jìn)而造成水泥土漿液大量溢出。引發(fā)該問題的原因包括如下幾個(gè)方面：①未引入科學(xué)適用的施工工藝。②黏土顆粒相互間黏結(jié)力過強(qiáng)，難以均勻拌和，攪拌期間往往會(huì)引發(fā)抱鉆；部分土層并非黏土，易于均勻拌和，然而上部壓力偏大，持漿水平有限，引發(fā)冒漿。

（2）解決對策。針對冒漿問題，解決對策主要包括如下幾個(gè)方面：①針對不同土層選取科學(xué)適用的施工工藝。②攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)前，攪拌樁位應(yīng)適當(dāng)注水，以確保攪拌頭濕潤，倘若地表為黏土，可加入一定量的砂子，以調(diào)節(jié)土層黏度；輸漿期間土體持漿能力制約引發(fā)冒漿，造成實(shí)際輸漿量不及設(shè)計(jì)水平，與此期間可引入輸水?dāng)嚢璧捷敐{攪拌再到一起攪拌的施工工藝，同時(shí)將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至50 r/min，確保攪拌均勻，盡量避免出現(xiàn)冒漿情況。

4 結(jié)語

總而言之，三軸深層攪拌樁止水帷幕具備適用范圍廣、施工效率高、加固效果好等優(yōu)點(diǎn)，尤為適用于沿江、河、海等軟土層條件下的工程建設(shè)。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高對三軸攪拌樁內(nèi)涵特征的有效認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對三軸深層攪拌樁止水帷幕技術(shù)的深入研究分析。本文對三軸深層攪拌樁止水帷幕技術(shù)應(yīng)用淺析研究，通過實(shí)例工程的樁身質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場止水效果得到成功驗(yàn)證，收獲了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提高了該技術(shù)運(yùn)用成熟度，為相類似工程施工應(yīng)用提供了可借鑒的思路和方法。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳明付.淺析三軸水泥攪拌樁止水帷幕施工工藝及難點(diǎn)[J].四川建材，2017，43（6）：126-127.

[2]耿強(qiáng)生.三軸水泥攪拌樁止水帷幕技術(shù)在施工中的應(yīng)用探討[J].建材與裝飾，2016（2）：25-26.

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]