三軸攪拌樁施工方法在泵站基坑止水帷幕中的應(yīng)用

王永康

(浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310002)

1 概 述

在紹虞平原南部，河源短，洪水涌入平原，水網(wǎng)雖密，但蓄水量有限。在城市開發(fā)建設(shè)中，河流和湖泊的淤積和占用，使得河流的通行能力和調(diào)蓄能力下降，加劇平原地區(qū)的洪澇災(zāi)害；為了改善紹虞平原外排澇水的能力，新建1座強(qiáng)排泵站就十分必要。

2 工程概況

某新建強(qiáng)排泵站為Ⅰ等工程，主要建筑物浙江省為1級，設(shè)計(jì)排澇流量200 m3/s。工程位于紹興市曹娥江區(qū)域，該區(qū)域地基土體為多元結(jié)構(gòu)，開挖深度范圍內(nèi)依次為雜填土、粉土、粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?；拥撞恐饕湓谟倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土層，土層含水量大、壓縮性大、強(qiáng)度低。為保證基坑整體穩(wěn)定和變形控制，采用單排鉆孔灌注樁支護(hù)，內(nèi)部設(shè)計(jì)攪拌樁加固區(qū)，增大被動(dòng)側(cè)土壓力。考慮本工程淤泥質(zhì)土中含有流塑淤泥透鏡體，容易從樁間流出，在灌注樁外側(cè)設(shè)置單排攪拌樁帷幕進(jìn)行隔離，帷幕深入基坑底部5 m。

3 三軸攪拌樁工程量計(jì)算

基坑工程止水帷幕全部采用φ850@600三軸攪拌樁，沿基坑支護(hù)灌注樁外側(cè)單排布置，樁底標(biāo)高為-10.0 m，止水帷幕采用三軸攪拌設(shè)備套接一孔法施工(見圖1)。

圖1 攪拌樁套接一孔法施工順序示意

水泥用量計(jì)算：M=H×S×P×I

式中，M為單排樁水泥用量(t)；H為樁基長度(m)；S為單排樁截面積；P為被攪拌土體密度；I為水泥摻入量，取20%。

根據(jù)《型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程》，對于首開幅，單幅樁的被攪拌土體體積應(yīng)為3個(gè)圓形截面面積與深度的乘積；采用套接一孔法連續(xù)施工時(shí)，后續(xù)單幅樁的被攪拌土體體相應(yīng)為2個(gè)圓形截面面積與深度的乘積，圓形相互搭接的部分應(yīng)重復(fù)計(jì)算[1]。水泥摻入量為20%(容重3.1t/m3)，膨潤土用量為水泥摻量的2%(容重1.25t/m3)，土容重1.80 t/m3，水灰比取1.5。

經(jīng)計(jì)算，首開幅單幅樁的水泥用量為612.5 kg，膨潤土摻量為12.25 kg，用水量約937.13 kg，每米水泥漿用量約1 144.5 L；后續(xù)單幅樁的每米水泥用量為36 kg，膨潤土摻量8.17 kg，用水量約624.8 kg，每米水泥漿用量約763.07 L。

4 三軸攪拌樁施工方法

4.1 施工工藝流程及試樁

三軸攪拌具體成樁工藝流程如下所示(見圖2)。根據(jù)水泥攪拌樁工藝試樁相關(guān)數(shù)據(jù)，確定本方案中水灰比為1.5，水泥摻入量20%，攪拌下沉速度0.8 m/min，提升速度1.5 m/min等施工參數(shù)。

4.2 施工步驟

(1)場地平整與測量放線。對施工區(qū)域進(jìn)行雜物清理、平整，然后根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)放樣定位、高程引測，做好標(biāo)記后記錄測量技術(shù)放樣單。

(2)開挖溝槽與槽樁機(jī)就位。開挖寬約1.0～1.2 m，深0.7～1.5 m的溝槽，預(yù)防施工作業(yè)中涌出大量泥漿；然后樁機(jī)就位后并復(fù)核，偏差應(yīng)小于50 mm。

(3)樁機(jī)垂直校正。當(dāng)攪拌樁機(jī)達(dá)到工作位置時(shí)，調(diào)整樁架垂直，鉆桿垂直誤差應(yīng)控制在L/150以內(nèi)。

(4)水泥漿液拌制。水泥漿液拌制工藝流程如下所示(見圖3)。

圖3 水泥漿液拌制工藝流程

(5)攪拌下沉、提升噴漿。

①施工順序如下所示(見圖4)，以此類推。

圖4 三軸攪拌樁施工工藝流程

②采取一攪一噴工藝，鉆頭在整個(gè)鉆削和起升過程中保持螺桿均勻旋轉(zhuǎn)，勻速鉆削、起升。鉆削約0.5～1.0 m/min，起升每分鐘提升1.0～2.0 m左右；每分鐘噴漿量約360 L，注入水泥漿液(下鉆噴漿約70%，提升噴漿約30%)，注漿壓力為2 MPa，將壓縮空氣注入孔內(nèi)，充分?jǐn)嚢?。在樁底?biāo)高處，噴漿時(shí)間超過30 s，料漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，抬高攪拌頭。

③施工中如遇漿料因某種原因停止時(shí)，應(yīng)將攪拌機(jī)沉至停漿點(diǎn)以下半米處，待料漿恢復(fù)后，再將料漿噴淋攪拌抬起。停機(jī)超過3 h，應(yīng)先將料漿管道拆下清洗。

(6)最后提鉆、轉(zhuǎn)移。

5 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)及強(qiáng)度檢測

施工質(zhì)量檢驗(yàn)包括：機(jī)械性能、配合比、材料質(zhì)量、樁長、樁位、樁頂標(biāo)高、樁水泥含量、樁垂直度、水灰比、噴射速度、攪拌噴射時(shí)間、噴射數(shù)量均勻性、搭樁施工間歇時(shí)間等(見表1)。

表1 水泥土攪拌樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

施工完成后，依據(jù)《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》對泵站基坑進(jìn)行取芯檢測，9組芯樣抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果如下所示(見表2)，其結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

表2 泵站基坑芯樣抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果

6 施工中的問題及應(yīng)對措施

6.1 常見機(jī)械問題及應(yīng)對措施

常見機(jī)械問題及應(yīng)對措施如下所示(見表1)。

表3 常見機(jī)械問題及應(yīng)對措施

6.2 三軸攪拌樁冷縫處理

(1)冷縫產(chǎn)生的主要原因。一是施工過程中出現(xiàn)機(jī)修故障。二是遇到深層障礙物。三是施工過程出現(xiàn)交叉等待。

(2)防治及補(bǔ)救措施。為了保證基坑的止水效果，施工現(xiàn)場的機(jī)械應(yīng)定期維修保養(yǎng)，并預(yù)備1臺(tái)發(fā)電機(jī)。施工過程中調(diào)整施工順序，避免施工過程中交叉等待過久。攪拌樁搭接施工的間隔時(shí)間應(yīng)小于24 h，如超過應(yīng)放慢攪拌速度。搭接不良和不能搭接，應(yīng)做冷接處理，冷縫處理是在冷縫處的攪拌樁外面加對樁(見圖5)。

圖5 施工冷縫補(bǔ)樁示意

6.3 冒漿問題

(1)產(chǎn)生的主要原因。一是施工技術(shù)選擇不合理。二是土層不粘稠，容易拌和，但因壓力大，持漿能力差，易出漿。三是粘膠顆粒之間的附著力強(qiáng)，不易混合均勻，而且在混合過程中容易抱鉆。

(2)主要應(yīng)對措施。一是針對不同土層選擇合適的技術(shù)。二是攪拌樁機(jī)在沉樁前，攪拌樁要進(jìn)水，使攪拌頭濕潤，表面可摻適量沙子，改變土壤粘度。三是在料漿輸送過程中，受土壤料漿持水量的影響，產(chǎn)生料漿冒泡，使實(shí)際料漿輸送量小于設(shè)計(jì)量。