三軸攪拌樁在建筑深基坑止水帷幕中的應(yīng)用

易劍輝，龔伶妃，郭志輝

（湖南航天建筑工程有限公司，長沙410205）

1 引言

基坑施工會(huì)造成周邊地下水位下降，危及基坑周邊環(huán)境及本體安全，因此，應(yīng)在基坑周邊設(shè)置止水帷幕，以切斷基坑外的來水。三軸水泥攪拌樁是以水泥為加固劑，采用特制深層攪拌機(jī)械，在深厚的地基上，將軟土、水和水泥的強(qiáng)制攪拌，利用水泥和軟土進(jìn)行物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)形成樁體，并通過三排樁依次施工，使樁與樁之間連成整體，形成止水帷幕，提高地基的承載能力，阻擋基坑周邊的水進(jìn)入基坑[1]。

2 工程概況

金源國際廣場位于珠海市橫琴新區(qū)澳門大學(xué)橫琴校區(qū)對面，與澳門某河相連，用地面積約6000m2，總建筑面積29 568.14m2，地下4層，地上9層，高39.80m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)。本基坑形狀為較規(guī)則的長方形，基坑寬61.9m，長72.0m，周長約260m，基坑開挖深度（考慮底板厚度）為18.40m，局部20.3m，安全等級為Ⅰ級，采用三軸水泥攪拌樁做止水帷幕+旋挖灌注樁做支護(hù)樁。

3 工程地質(zhì)、水文條件

本場地原為魚塘、灘涂，局部有深溝，后經(jīng)過人工吹填、回填成現(xiàn)狀。場地內(nèi)土（巖）層自上而下有：人工填土素填土層、海相沉積淤泥層、海陸交互相沉積的中粗砂、黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、中粗砂層、殘積土層、下伏強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖層。場地內(nèi)地下水較豐富且埋藏淺，埋深為0.4～1.87m，地下水類型為孔隙承壓水，主要補(bǔ)給來源為大氣降水及山體基巖裂隙水的補(bǔ)給，主要向東面的海洋排泄，水位隨季節(jié)性變化。

4 施工方案

4.1 施工設(shè)備

JBJ180A850（改進(jìn)型）三軸攪拌機(jī)（最大攪拌深度50m）、JBJ160A850（改進(jìn)型）三軸攪拌機(jī)（最大攪拌深度38m）、BW-320泥漿泵、PC-200挖機(jī)、12m3空壓機(jī)及自動(dòng)拌漿系統(tǒng)等。

4.2 工藝要求與流程

本工程止水帷幕及被動(dòng)加固區(qū)均采用850mm大直徑、樁間距600mm的三軸水泥攪拌樁，采用套打成孔法，共計(jì)446根（樁長共計(jì)22 000m），均在地面施工。

4.3 施工方法及技術(shù)措施

施工過程及技術(shù)措施為：

1）確定工程參數(shù)。三軸攪拌止水樁施工順序采用跳幅套打施工（被動(dòng)區(qū)加固采用搭接法），施工前應(yīng)先進(jìn)行試樁，確定施工參數(shù)，主要包括：摻合料配方、灰漿水灰比、攪拌機(jī)的提升速度和轉(zhuǎn)速、罐體和送風(fēng)口風(fēng)壓、灰漿泵壓力等[2]。攪拌樁施工后，應(yīng)抽檢成樁質(zhì)量。

2）清除障礙物。攪拌樁需連續(xù)施工，故施工現(xiàn)場應(yīng)滿足“三通一平”條件，施工前應(yīng)探測并清除圍護(hù)施工區(qū)域的地下障礙物和管道，確保施工順利進(jìn)行。障礙物若埋深較深或體積較大時(shí)，則采用潛孔錘鉆機(jī)將其破碎后再根據(jù)實(shí)際情況改用旋噴樁對該部位進(jìn)行處理。

3）測量放線。根據(jù)業(yè)主提供的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)、總布置圖、基坑施工圖，按圖放出控制線，設(shè)置臨時(shí)控制樁，做好放線復(fù)核表，要求業(yè)主及監(jiān)理監(jiān)督驗(yàn)收。

4）開挖溝槽。按照基坑邊線開挖溝槽（挖機(jī)容量0.4m3），溝槽尺寸1200mm×800mm，開挖土體及時(shí)清運(yùn)，保證三軸水泥攪拌樁的正常施工。

5）樁機(jī)就位。機(jī)長統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，樁機(jī)下鋪設(shè)鋼板，移動(dòng)前看清四周情況，發(fā)現(xiàn)障礙物要及時(shí)清除，移位完成后，檢查位置情況并及時(shí)糾正；攪拌機(jī)機(jī)架安裝就位應(yīng)平穩(wěn)，導(dǎo)向塔垂直度偏差≤1/300，除了用全站儀或線錘進(jìn)行觀測以確保鉆機(jī)的垂直度，本工程引入了德國生產(chǎn)的水泥土攪拌樁電子監(jiān)控和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能監(jiān)測和控制鉆機(jī)施工參數(shù)，并能對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，對樁身2個(gè)方向上的偏斜量進(jìn)行可視化監(jiān)控，確保三軸攪拌樁位置偏差≤10mm。成樁后，樁心偏差≤50mm，樁身垂直度偏差≤0.2%。

6）水泥土配合比。P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥摻入量20%或樁的水泥用量為220kg/m；水灰比0.9～1.0；外加劑木質(zhì)素磺酸鈣，用量為水泥用量的0.2%～0.25%。

7）水泥漿液制備及注入（注漿壓力≥1MPa）。在現(xiàn)場搭建拌漿平臺(tái)，平臺(tái)配備電腦計(jì)量的自動(dòng)攪拌系統(tǒng)和散裝水泥罐，開機(jī)前按方案進(jìn)行水泥漿液的攪制。將準(zhǔn)備好的水泥漿液送入灌漿桶進(jìn)行備用。水泥漿液制備后，停滯時(shí)間≤2h，相鄰攪拌樁的施工間隔時(shí)間≤24h。

8）鉆進(jìn)攪拌。攪拌樁施工采用兩噴兩攪的施工方法，在下沉?xí)r可用快擋，提升時(shí)必須用慢擋，下沉和提升過程均應(yīng)注入水泥漿液，下沉和攪拌提升速度均應(yīng)控制在0.5～0.8m/min，且保持勻速。為保證攪拌樁質(zhì)量，應(yīng)在樁底部分重復(fù)攪拌注漿且停留約1min，提升達(dá)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，攪拌數(shù)秒，確保樁頭均勻密實(shí)，并做好原始記錄。樁體施工中出現(xiàn)停漿（若停機(jī)≥1h，為防止?jié){液結(jié)硬堵管，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗）時(shí)應(yīng)保證搭接長度≥1m，恢復(fù)供漿后再噴漿提升，同時(shí)泵送必須連續(xù)。施工時(shí)，采用流量泵控制輸漿速度，注漿泵出口壓力為0.5～0.6MPa，水泥攪拌樁樁端應(yīng)穿砂層≥1m。

9）施工冷縫處理。當(dāng)施工出現(xiàn)冷縫（樁體施工間歇時(shí)間≥24h）時(shí)，應(yīng)馬上做好標(biāo)記（以絕對坐標(biāo)記錄），然后采取在冷縫處止水樁外側(cè)補(bǔ)攪拌樁的方案。后補(bǔ)攪拌樁和原有止水樁的搭接厚度為 150～300mm[3]。

10）報(bào)表記錄。施工過程中所有的施工參數(shù)（樁編號(hào)、樁長、提升（下沉）攪拌噴漿時(shí)間和深度、水泥用量、試塊編號(hào)、水泥摻比、水灰比等）都由專人負(fù)責(zé)記錄，記錄要求詳細(xì)、準(zhǔn)確、真實(shí)，其中深度記錄誤差≤1cm，時(shí)間記錄誤差≤5s。每天需做一組7.07cm×7.07cm×7.07cm試塊。試樣宜從附著在最后一次攪拌頭提升上來的鉆頭上土中取得，且對試塊進(jìn)行編號(hào)、記錄和養(yǎng)護(hù)，達(dá)齡期（28d）后送實(shí)驗(yàn)室做水泥土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（要求無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.2MPa）。

11）降水試驗(yàn)。在基坑止水帷幕完成封閉后，對基坑進(jìn)行整體降水試驗(yàn)，并通過對設(shè)立在基坑外的水位觀察孔，確認(rèn)基坑是否已實(shí)現(xiàn)止水封閉，若出現(xiàn)水位急劇下降，則根據(jù)觀察到的情況及時(shí)采取措施補(bǔ)救。

5 結(jié)語

目前，該基坑已經(jīng)開挖驗(yàn)收。金源國際廣場采用三軸水泥攪拌樁做止水帷幕的施工實(shí)踐達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。證明了在建筑深基坑施工中,三軸水泥攪拌樁做止水帷幕不僅能提高工效，降低施工難度,節(jié)約成本，還能從源頭上解決復(fù)雜水文、地質(zhì)條件下建筑深基坑在施工抽排水時(shí)降壓所帶來的問題，保證了基坑周邊環(huán)境和本體的安全，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對今后同類工程的施工也具有一定的參考價(jià)值。