三軸水泥土攪拌樁質(zhì)量控制及病害處理

邱悅

摘? ? 要：城市建設為獲得更大、更深的地下利用面積選擇采用圍護結構作為永久地下室結構的設計，近幾年圍護結構的設計與施工工藝得到了很大程度的發(fā)展。三軸水泥土攪拌樁止水帷幕具有施工周期短、工程造價低、適應土層廣、抗?jié)B性能好、可操作性強等優(yōu)點，廣泛應用在地下水豐富的南方城市當中。

關鍵詞：深基坑支護;三軸水泥土攪拌樁質(zhì)量控制;垂直度控制;冷縫處理;高壓旋噴

1? 引言

目前基坑止水帷幕主要采用ZKD85-3A型三軸攪拌機，由側邊兩根高壓注漿管加中間的高壓風管組成。鉆孔作業(yè)時三軸同時向設計深度進行旋轉(zhuǎn)掘進，同時在灰漿系統(tǒng)及高壓風系統(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混合攪拌從而形成均勻、密實、穩(wěn)定性強、抗?jié)B和抗壓性能優(yōu)良的水泥加固土體。

但三軸水泥土攪拌樁在實際應用當中，存在樁身垂直度偏差過大、樁身強度不足、攪拌加固土體孔隙偏多等問題，直接影響止水帷幕止水效果和結構安全。因此采用可靠、經(jīng)濟的控制方法改善施工質(zhì)量具有重要意義。

2? 質(zhì)量控制要點

2.1? 樁身垂直度控制

三軸水泥土攪拌樁垂直度控制，直接影加固土體的連續(xù)性及帷幕止水效果。目前，三軸水泥土攪拌樁垂直度控制普遍采用攪拌機械自帶的垂直度檢測裝置：即采用兩個平行于主立桿的線錘，分別與主立桿形成X-Z和Y-Z兩相互垂直的平面用以檢測鉆機在止水帷幕軸線方向和垂直于止水帷幕方向上的垂直度偏差。通過專人觀察主立桿底線錘偏離限位鋼圈情況并反饋操作室進行糾偏。此類方式存在垂直度控制精度低、無法連續(xù)監(jiān)控、糾偏不及時、施工效率低等缺點。杭州望江01地塊安置房項目三軸施工采用了新的垂直度監(jiān)測裝置和信息化采集控制系統(tǒng)對攪拌樁垂直度偏差進行控制。

三軸水泥土攪拌樁施工中采用了改良后的”垂直度監(jiān)測儀”（見圖1），儀器由刻有度數(shù)的儀表盤和吊錘組成并封裝成一個整體，避免了傳統(tǒng)吊錘受強風強氣流隨風搖擺不定的問題，穩(wěn)定性、精確度大幅提高。垂直度監(jiān)測儀分別在X-Z和Y-Z平面上布置一組并固定在鉆機主立桿上，形成相互垂直的兩個平面。通過精確控制監(jiān)測儀讀數(shù)在900±0.570范圍內(nèi)使攪拌樁垂直度滿足要求。垂直度監(jiān)測儀上數(shù)據(jù)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)實時傳輸至操作室顯示器上，鉆機操作人員通過顯示數(shù)據(jù)及時對鉆桿垂直度進行實時糾偏處理。且垂直度監(jiān)測儀與信息化監(jiān)控系統(tǒng)相互配合，極大的提高了樁身垂直精度，提高了施工效率，為攪拌樁止水帷幕施工控制提供了新的經(jīng)驗。

2.2? 加固攪拌土體密實度、強度、孔隙率控制

三軸止水帷幕施工質(zhì)量主要制約因素有：地質(zhì)狀況、水文條件、漿液質(zhì)量、攪拌工藝等。下文結合望江01地塊安置房項目工程實例進行加固土體的質(zhì)量控制分析。項目所處地質(zhì)富含地下水，且主要沉積砂質(zhì)粉土、粉砂土、粉質(zhì)粘土，在鉆進施工過程中極易受到地下水流動侵蝕，造成漿液稀釋、攪拌土中活性固結成分流失影響帷幕成品質(zhì)量。因此，在砂質(zhì)地層中采用三軸水泥土攪拌樁止水，需嚴格控制水泥漿液制備質(zhì)量，水灰比宜控制在1～1.5：1之間（遇暗浜或填土區(qū)提高3%～5%）。工程實踐表明，在砂質(zhì)地層中三軸水泥漿液無法置換出原狀土質(zhì)，水泥漿滲入土體含量極大。通過在鉆進過程中適當提高水灰比、并隨鉆隨摻入適量黏土能有效改善攪拌土體質(zhì)量，提高帷幕止水效果。為保證成樁質(zhì)量，采用”一旋三噴法”鉆孔作業(yè)，即先正循環(huán)鉆進至設計孔深—后打開高壓注漿管注漿并提升—重復下鉆、提升注漿一個循環(huán)-成樁結束。作業(yè)需”慢鉆慢提”，下鉆速度控制小于1m/min，提升速度控制小于1.5m/min，樁頂樁底原位復攪30s以上。經(jīng)過三軸水泥土樁取芯驗證，結果表明樁整體密實度良好、強度滿足設計規(guī)范要求，夾泥夾石、孔隙氣泡現(xiàn)象得到有效控制，止水帷幕效果明顯，為后續(xù)基坑安全開挖提供了有力保障。

3? 三軸水泥土攪拌樁冷縫處理

因機械故障、材料供應、自然環(huán)境等不可抗力因素，相鄰樁搭接施工間隔時間超過水泥凝結時間，樁體之間搭接必然出現(xiàn)施工冷縫。基坑開挖時周邊滲透水、承壓水極有可能沿施工冷縫中滲透出從而影響帷幕止水效果。為妥善處置施工冷縫，在對比類似工程經(jīng)驗及工藝條件下選取了止水效果極佳的三重管高壓旋噴樁進行冷縫處理。樁徑Φ800mm搭接350mm，水灰比0.8～1.0，水泥摻量45%，空氣壓力0.7MPa，漿液壓力5MPa，水壓力25MPa，旋噴提升速度10cm/min。成樁過程均勻、持續(xù)、無縮徑無斷層，嚴禁在提升噴漿過程中斷漿，否則應予重新鉆孔，下圖總結了冷縫處理的兩種常見方式。

（24h前施工完成280#、282#樁，形成3條冷縫）

高壓噴射注漿完成后，樁內(nèi)的水泥漿迅速會產(chǎn)生析水沉淀，應及時向樁內(nèi)充填灌漿，直到飽滿，孔口漿面不再下沉為止。終噴后，充填灌漿是一項非常重要的工作，回灌地好與差將直接影響工程的質(zhì)量，必須做好充填回灌工作。

4? 結語

工程實踐證明，采用三軸水泥土攪拌樁和三重管高壓旋噴樁組合方式，基坑帷幕止水效較為理想。通過嚴格的質(zhì)量控制，合理的工藝設備選擇，能有效地控制樁身垂直度，并解決了攪拌土體孔隙過大、強度不足、夾泥等病害問題，提高了攪拌土體的施工質(zhì)量，帷幕止水效果顯著，為后續(xù)基坑開挖提供有力的安全保障。

參考文獻：

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