軟土地區(qū)雙排三軸深攪樁套打灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

□文/王大磊 于 闖 林科海 劉文利 鄧小金

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的需要，一大批文化藝術(shù)中心、體育館、大劇院等公共建筑逐步建設(shè)起來(lái)，高度和跨度大、結(jié)構(gòu)形式新穎的建筑設(shè)計(jì)越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)基坑支護(hù)的要求也越來(lái)越高。尤其是沿海軟土地區(qū)地下水位高、基坑支護(hù)場(chǎng)地狹小、基坑開(kāi)挖深度大，傳統(tǒng)的灌注樁擋土+攪拌樁止水的基坑支護(hù)形式不適用基坑支護(hù)場(chǎng)地特別狹小的區(qū)域；針對(duì)基坑支護(hù)場(chǎng)地狹小，可利用空間不足等難題，工程技術(shù)人員開(kāi)始探索雙排三軸深攪樁套打灌注樁的基坑支護(hù)形式。雙排三軸深攪樁套打灌注樁的施工十分困難，稍有不慎便會(huì)造成基坑坍塌、滲水等事故。因此，對(duì)沿海地區(qū)雙排三軸深攪樁套打灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行研究具有重大的理論和實(shí)踐意義。

1 工程概況

江蘇省某文化藝術(shù)中心為多層公共建筑，包括文化館（A區(qū)）、大劇院（B區(qū)）、淮劇團(tuán)與美術(shù)館（C區(qū)）3個(gè)區(qū)域，建筑高度35.3 m，總占地面積90 607 m2，總建筑面積49 676 m2，其中地上45 806 m2，地下3 870 m2。建筑耐火等級(jí)地上二級(jí)，地下一級(jí)，抗震設(shè)防烈度6 度。大劇院（B區(qū)）有兩個(gè)地下室，北側(cè)為文化活動(dòng)用房處一層地下室，南側(cè)為大舞臺(tái)處二層地下室，見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 文化藝術(shù)中心工程

圖2 大劇院（B區(qū)）基坑平面布置

一層地下室采用樁承臺(tái)的基礎(chǔ)形式，二層地下室采用樁承臺(tái)+樁筏的基礎(chǔ)形式，工程樁均為灌注樁。地下一層基坑面積2 360 m2，基坑周長(zhǎng)約232 m，開(kāi)挖深度6.9 m；地下二層基坑面積1 173 m2，基坑周長(zhǎng)約158 m，開(kāi)挖深度12.1 m。土層以黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土為主，局部有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，支護(hù)樁端持力層為粉砂。地下水為孔隙潛水，水位-1 m。

根據(jù)工程樁類(lèi)型和場(chǎng)地情況，最適宜該基坑支護(hù)形式：在盡可能放坡、局部卸土的情況下，采用灌注樁擋土+攪拌樁止水的支護(hù)形式[1～2]。而一層地下室東南角區(qū)域基坑支護(hù)場(chǎng)地狹?。▓D2 紅色方框區(qū)域），可利用空間不足，地下室承臺(tái)邊距離基坑外樁邊僅1.407 m。為保證支護(hù)強(qiáng)度和止水效果，采用雙排三軸深攪樁套打灌注樁支護(hù)形式，三軸深攪樁φ850 mm@1 200 mm，鋼筋混凝土灌注樁φ1 200 mm@1 400 mm，樁長(zhǎng)均為20 m。見(jiàn)圖3。

圖3 雙排三軸深攪樁套打灌注樁平面

2 施工工藝流程

雙排三軸深攪樁套打灌注樁的施工工藝流程見(jiàn)圖4。

圖4 施工工藝流程

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

時(shí)間控制是三軸深攪樁套打灌注樁施工成敗的關(guān)鍵，根據(jù)不同土層信息、水泥硬化速度等進(jìn)行控制[3]。時(shí)間控制關(guān)鍵點(diǎn)有二：一是雙排三軸深攪樁第一排施工完成后，與第二排施工的間隔時(shí)間，從本工程的應(yīng)用實(shí)踐來(lái)看，應(yīng)為3～24 h，既要使第一排的水泥漿與土有一定的反應(yīng)時(shí)間，又不能讓水泥土完全硬化，否則第二排無(wú)法施工；二是雙排三軸深攪樁施工完成后，與灌注樁施工的間隔時(shí)間，從本工程的應(yīng)用實(shí)踐看，應(yīng)為5～7 d，既保證了深攪樁有一定的強(qiáng)度，又滿(mǎn)足灌注樁成孔時(shí)深攪樁不被完全破壞，保持一定的止水效果。

通過(guò)三軸深攪樁成樁試驗(yàn)確定水泥漿及外加劑的配比參數(shù)，同時(shí)針對(duì)不同土層，選用不同的下沉和提升速度，保證三軸深攪樁的施工質(zhì)量。

通過(guò)灌注樁成孔試驗(yàn)確定鉆孔泥漿配比，合理配置泥漿是灌注樁成孔成敗的關(guān)鍵；采用正循環(huán)鉆進(jìn)施工，能夠保證成孔質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)三軸深攪樁水泥土產(chǎn)生的影響最小。

3.1 雙排三軸深攪樁質(zhì)量控制

本工程雙排三軸深攪樁雙排搭接寬度200 mm，采用42.5 普通硅酸鹽水泥,水灰比1.5；采用套接一孔法進(jìn)行施工，按圖5中1～10的順序進(jìn)行施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)成樁試驗(yàn)，樁水泥摻入比26%，考慮到砂層較密，摻入5%的膨潤(rùn)土。

圖5 雙排三軸深攪樁施工順序

三軸深攪樁成樁應(yīng)采用二噴二攪的施工工藝，水泥和原狀土須均勻拌和，下沉及提升均為噴漿攪拌，為保證水泥土攪拌均勻，必須控制好鉆具下沉及提升速度。本工程鉆機(jī)鉆進(jìn)攪拌速度一般在1 m/min，提升攪拌速度一般在1.0～1.5 m/min，在樁底部重復(fù)攪拌注漿，時(shí)間控制在1 min。提升速度不宜過(guò)快，避免出現(xiàn)真空負(fù)壓、孔壁塌方等現(xiàn)象。

三軸深攪樁之間的搭接時(shí)間不宜超過(guò)24 h，若因故超時(shí)，搭接施工中必須放慢攪拌速度保證搭接質(zhì)量。若因機(jī)械故障或停電導(dǎo)致過(guò)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法搭接或搭接不良，應(yīng)作為冷縫記錄在案；采取在搭接處補(bǔ)作旋噴樁等技術(shù)措施對(duì)冷縫進(jìn)行處理，確保攪拌樁的止水效果及施工質(zhì)量。攪拌機(jī)械攪拌頭的寬度與攪拌軸的夾角及攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度、攪拌軸長(zhǎng)度應(yīng)相互匹配，以確保攪拌深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過(guò)20 次以上攪拌；攪拌樁垂直度偏差不得超過(guò)0.5%，樁位偏差≯50 mm，樁長(zhǎng)、樁徑不得小于設(shè)計(jì)值；水泥漿攪拌設(shè)備、水泥漿泵必須性能完好且確保水泥漿不產(chǎn)生離析[4]。

3.2 鋼筋混凝土灌注樁質(zhì)量控制

本工程灌注樁因距離太近采用間隔跳打，施工前須進(jìn)行工藝性試成孔。試成孔根據(jù)工程規(guī)模及地質(zhì)條件確定，總數(shù)不少于2根，測(cè)定孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定和沉渣厚度，以便核對(duì)地質(zhì)資料，檢驗(yàn)所選設(shè)備、施工工藝及技術(shù)要求是否適宜，如檢測(cè)指標(biāo)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)程，應(yīng)擬定補(bǔ)救措施或重新選擇施工工藝。

為防止鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)斜孔、孔壁坍塌等問(wèn)題，必須采用嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施：

1）鉆機(jī)應(yīng)具備自動(dòng)對(duì)位和垂直度水平控制儀表，對(duì)大直徑長(zhǎng)樁能保證1/150 垂直度偏差和50 mm 樁位偏差要求，結(jié)合泥漿控制，保證樁徑偏差30 mm以?xún)?nèi)；

2）鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充配制好的泥漿，以保證孔壁穩(wěn)定；必須控制鉆頭在孔內(nèi)的升降速度，防止因漿液對(duì)孔壁的沖刷及負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁塌方；待接近設(shè)計(jì)孔深時(shí)注意鉆進(jìn)速度，控制孔深；

3）采用泥漿護(hù)壁成孔，由于場(chǎng)地承壓水影響，成孔過(guò)程泥漿密度應(yīng)控制1.1～1.15 kg/m3，采用膨潤(rùn)土造漿并保證挖孔內(nèi)灌注混凝土前泥漿密度＜1.25 kg/m3；為提高鉆進(jìn)效率并保證孔壁穩(wěn)定，必須及時(shí)換漿或調(diào)漿，確保泥漿性能指標(biāo)滿(mǎn)足鉆進(jìn)成孔需要；注入孔口的泥漿密度≤1.1 kg/m3，排出孔口的泥漿密度≤1.2 kg/m3；

4）鉆進(jìn)時(shí)如孔內(nèi)出現(xiàn)坍孔等異常情況時(shí)，應(yīng)立即將鉆具提離孔底并控制泵量，保持沖洗液循環(huán)以吸除坍落物；同時(shí)向孔內(nèi)輸送性能符合要求的泥漿，以抑制繼續(xù)坍孔。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)后期土方開(kāi)挖可以看出，在施工場(chǎng)地狹小，基坑支護(hù)空間不足的沿海軟土地區(qū)，三軸深攪樁套打灌注樁施工保證了支護(hù)強(qiáng)度，取得了不錯(cuò)的止水效果，為后續(xù)工程實(shí)踐提供了很好地借鑒。