三軸攪拌樁止水帷幕在清遠(yuǎn)薔薇熙岸項(xiàng)目基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用

鄧宇凡

廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心 廣東 廣州 510000

1 工程概況

項(xiàng)目地塊場(chǎng)地位于清遠(yuǎn)市清城區(qū)洲心街道錦繡路與國泰路（規(guī)劃）交匯處東北側(cè)、三鳥交易市場(chǎng)東南側(cè)，平面形狀大致呈“曲尺”形，用地面積約（286×150+90×72）m2，室內(nèi)地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高約為黃海高程14.7~15.5m、室外地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高約為黃海高程14.6~15.4m。

擬建項(xiàng)目西側(cè)為正在施工的用地。場(chǎng)地大部分面積現(xiàn)狀為魚塘和農(nóng)田用地。場(chǎng)地標(biāo)高約為10.0~13.0m。建筑±0.000相對(duì)于絕對(duì)高程15.300m，設(shè)二層地下室，一層地下室底板面標(biāo)高為10.10m(相對(duì)標(biāo)高-5.20m)、二層地下室底板面標(biāo)高為6.60m(相對(duì)標(biāo)高-8.70m)；負(fù)一層底板0.35m厚，負(fù)二層底板0.45~0.55m厚。場(chǎng)地東側(cè)為空地，西側(cè)為“柏麗軒項(xiàng)目”（在建）及空地，南側(cè)為錦繡路（路邊距離基坑頂邊線約15m），北側(cè)為魚塘，西北側(cè)為三鳥交易市場(chǎng)，交通條件較好。錦繡路路邊見有高壓電纜、通信光纜、路燈供電線、排污管道等多種地下管線標(biāo)識(shí)或砂井，施工前應(yīng)探查清楚，施工時(shí)應(yīng)注意防護(hù)及安全。

2 設(shè)計(jì)概況

2.1 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式

本基坑開挖深度1.35~9.25m。周長約680m。本基坑基坑安全等級(jí):西側(cè)、南側(cè)、東南側(cè)售樓處為二級(jí)；西北側(cè)、北側(cè)、西側(cè)為三級(jí)；基坑有效使用年限為一年。設(shè)計(jì)根據(jù)基坑周邊環(huán)境特點(diǎn)、地質(zhì)條件特點(diǎn)，結(jié)合基坑開挖深度，選用了“微型管樁+掛網(wǎng)噴砼”、“錨桿、錨索+腰梁+放坡”、“放坡+掛網(wǎng)噴砼+鋼花管+松木樁+沙包反壓”、“支護(hù)管樁”、“放坡+掛網(wǎng)噴砼”等支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，止水帷幕采用三軸水泥土攪拌樁。止水帷幕環(huán)繞基坑布置，攪拌樁深度控制穿透砂層不少于1m。典型剖面如圖1所示。

圖1 基坑典型剖面圖

2.2 地下水、地表水控制

①地下水控制：

本工程中，基坑選擇攪拌樁作為止水帷幕。

②地表水處理：

第一，對(duì)于地表處的雨水及須排的施工用水，通過坡頂排水溝、集水井排出。排水溝采用磚砌，選定過水?dāng)嗝娉叽鐬?00×500mm，坑頂集水井1000×1000×1000mm，排水溝、集水井內(nèi)壁均采用M10水泥砂漿抹光。

第二，排水溝溝底的排水坡度不低于0.5%，按照?qǐng)龅馗叩偷貏?shì)及市政排水管位置等，確定出最終的排水方向，最終排入到市政下水道中。

3 地質(zhì)條件

3.1 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地位處珠江三角洲平原與粵北山區(qū)的交接地帶，屬河流洪積-沖積地貌，現(xiàn)大部分區(qū)域?yàn)轸~塘，塘底高程約8.0~10.2m，小部分區(qū)域原為林地，現(xiàn)為空地，地面大致平整，標(biāo)高約11.0~13.3m。場(chǎng)地在勘探深度范圍內(nèi)，根據(jù)土(巖)層的地質(zhì)成因及形成時(shí)代自上而下可劃分為：

(1)填土：為粘性素填土，灰黃色、棕紅色、灰褐色為主，局部黃褐色、紅褐色、灰色，松散，稍濕~濕，含較多砂土，局部含少量大小約3~5cm的碎石。

(2)淤泥：深灰色、灰色，局部夾灰黃色、灰褐色，流塑，具臭味，含少量腐殖質(zhì)及粉砂，土質(zhì)不均勻，局部為淤泥質(zhì)土或粉質(zhì)粘土。

(3)粘土：棕紅色、灰黃色為主，局部灰色、灰白色，可塑，局部硬塑，偶見軟塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量粉砂，土質(zhì)不均勻，局部為粉質(zhì)粘土。

(4)淤泥質(zhì)土：深灰色、灰色，局部灰黑色，流塑，含少量或較多腐殖質(zhì)及粉砂，土質(zhì)不均勻，局部為淤泥或粉質(zhì)粘土。

(5)粉質(zhì)粘土：灰黃色、淺灰色為主，局部灰白色、棕紅色，可塑，局部軟塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量粉砂，土質(zhì)不均勻，局部為粘土或粉砂。

(6)礫砂：灰黃色、棕紅色為主，局部淺灰色、灰白色，中密，局部密實(shí)，飽和，石英質(zhì)，大部分砂質(zhì)較純，局部含少量粉粘粒，粒度不均勻，局部為中粗砂或圓礫。場(chǎng)地內(nèi)分布較廣。

(7)圓礫：棕紅色、灰黃色為主，局部黃褐色、淺灰色、灰白色，中密~密實(shí)，礫的成分為石英砂巖，磨圓度較好，呈次圓狀、橢圓狀，最大粒徑約45mm，大顆粒間充填中粗砂及粉細(xì)砂，級(jí)配良好，粒度不均勻，局部為礫砂。

(8)基巖：為泥質(zhì)粉砂巖，灰紫色、紫紅色為主，局部棕紅色。

3.2 水文地質(zhì)條件

鉆探深度范圍內(nèi)，主要地下水類型為孔隙潛水。

據(jù)場(chǎng)地鉆孔揭露，孔隙潛水是本工程主要的地下水類型，主要賦存于巖土層孔隙中，淺層地下水主要接受大氣降水及地表水補(bǔ)給，以蒸發(fā)及向下滲流的方式排泄，與地表水有水力聯(lián)系，水位受季節(jié)影響，年變幅約1~2m；由于上覆相對(duì)隔水層，深層地下水的補(bǔ)給、排泄作用微弱，具微承壓性，經(jīng)分層測(cè)量，地下水位與潛水水位相近。基巖裂隙富水程度受裂隙發(fā)育程度及補(bǔ)給條件控制，通過勘察資料顯示，裂隙富水程度弱，但不排除鉆孔間區(qū)域可能存在有富水性較強(qiáng)的裂隙帶。根據(jù)土質(zhì)及抽水試驗(yàn)、室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果綜合判定：層中的雜填土層、礫砂層及圓礫層屬強(qiáng)透水性，其余巖土層屬微~弱透水性，礫砂層及圓礫層為主要含水層，由于透水性較強(qiáng)，連續(xù)性好，總厚度稍大，綜合判定場(chǎng)地地下水較豐富。

4 施工重難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

4.1 施工重難點(diǎn)

1、本工程北側(cè)場(chǎng)地大面積為魚塘回填，軟土地層亦多有分布，承載力均較差，回填出可供三軸攪拌樁機(jī)穩(wěn)定施工的工作面是基坑支護(hù)工程的難點(diǎn)。

2、本基坑開挖深度范圍內(nèi)大面積分布軟土層以及礫砂層，常見攪拌樁機(jī)扭矩不足,施工成樁困難,且成樁質(zhì)量差,止水效果不理想等現(xiàn)象，保證成樁質(zhì)量，達(dá)到止水要求是基坑支護(hù)工程的重點(diǎn)[1]。

3、本工程砂層分布面積大，顆粒粒徑大，三軸攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)至砂層時(shí)易偏鉆影響搭接效果，確保攪拌樁在砂層的正常鉆進(jìn)、有效搭接是基坑支護(hù)工程的難點(diǎn)。

4.2 應(yīng)對(duì)措施

1、基坑四周磚砌明溝，防止地面雨水和施工用水流入、浸泡樁機(jī)工作面；沿坑邊每隔50m設(shè)置一個(gè)集水坑，水流較大時(shí)排水溝匯水先引入集水坑，再由集水坑抽排至市政管道。

2、對(duì)魚塘回填區(qū)域采取全面換填措施，場(chǎng)地內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)或外購好土填出工作面并鋪設(shè)厚磚渣，對(duì)承載力較差區(qū)域鋪設(shè)磚渣并壓實(shí)；因攪拌樁機(jī)自重較大，回填工作面應(yīng)注意垂直樁機(jī)施工路線兩側(cè)各延伸出5~15m，保證樁機(jī)作業(yè)、行走過程中工作面穩(wěn)定，避免鉆機(jī)安置不平或鉆進(jìn)過程發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致鉆孔偏斜。

3、租賃路基板鋪設(shè)工作面，對(duì)承載力較差區(qū)域鋪設(shè)2~3層路基板以滿足樁機(jī)作業(yè)需求。

4、每次移機(jī)后，施工新樁前須測(cè)量,確保樁間搭接不少于250mm。

5、樁間搭接時(shí)間間隔不應(yīng)大于24小時(shí),如果間歇太長,搭接質(zhì)量無保證時(shí),通過局部補(bǔ)樁或注漿等措施加強(qiáng)。

6、每日施工完成后檢查鉆桿及鉆桿接頭，避免由于鉆桿彎曲或鉆桿接頭間隙太大的因素，造成鉆孔偏斜。

7、用線錘隨時(shí)檢查攪拌機(jī)的垂直度，垂直度偏差不得超過0.3%；嚴(yán)格控制放線及樁機(jī)到位對(duì)中等誤差。

8、及時(shí)檢查攪拌鉆頭，因砂層鉆進(jìn)造成的磨損及時(shí)修復(fù)或更換，避免鉆頭翼板磨損不均勻，造成鉆頭受力不均勻，導(dǎo)致鉆頭在鉆進(jìn)過程中方向發(fā)生偏離。

9、在軟硬土層交界面，尤其是到砂巖處鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用低速、低鉆壓。鉆進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)有鉆孔偏斜的情況，需及時(shí)提鉆，校正后采用低速、低鉆壓鉆進(jìn)。

10、在鉆桿上加設(shè)扶正器。

11、遇噴漿攪拌下沉困難、電流值高、電機(jī)跳閘等情況時(shí)調(diào)高電壓，適量沖水下沉。

12、遇難以鉆進(jìn)至預(yù)定深度，但電流不高、振動(dòng)較強(qiáng)時(shí)增加樁機(jī)自重或加設(shè)反壓裝置。

13、鉆進(jìn)至砂層中，因地下水難以成樁情況時(shí)采用多回路注漿攪拌工藝,并添加適量速凝劑加速樁身凝結(jié)。

14、需待止水帷幕達(dá)到齡期后方可進(jìn)行后續(xù)開挖，后續(xù)施工過程中需注意保護(hù)止水帷幕[2]。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

三軸攪拌樁工藝流程圖詳見下圖2所示。

圖2 三軸攪拌樁工藝流程圖

5.2 重點(diǎn)工序控制

施工前，沿樁中心線樁徑范圍內(nèi)采用挖機(jī)平整場(chǎng)地并排障，清除地下障礙物，壓實(shí)回填后留比設(shè)計(jì)寬度增加0.4~0.6m的施工導(dǎo)槽，作為攪拌樁施工時(shí)排出返漿的排漿溝[3]。

1、樁機(jī)就位：

深層攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，雙向垂直度控制對(duì)中。調(diào)整機(jī)身，使設(shè)備保持水平，攪拌軸呈垂直狀態(tài)。

2、成樁

（1）噴漿攪拌下沉

水泥漿嚴(yán)格按設(shè)計(jì)根據(jù)前期試樁結(jié)果確定的配合比配制。將配制好的水泥漿輸入儲(chǔ)料罐，儲(chǔ)料灌漿泵通過輸漿膠管將與攪拌樁機(jī)接通，樁機(jī)攪拌時(shí)提前啟動(dòng)注漿泵，待攪拌鉆頭出漿后再啟動(dòng)電機(jī)，鉆頭沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉。由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制噴漿，保持工作電流不大于額定值。攪拌下沉的同時(shí)開始送漿。

（2）噴漿攪拌提升

鉆頭噴漿下沉到設(shè)計(jì)深度后，需停留孔底并連續(xù)攪拌噴漿超過30秒。然后反轉(zhuǎn)攪拌頭，從樁端起保持勻速提升攪拌。提升同時(shí)噴入水泥漿液，一直到達(dá)設(shè)計(jì)樁頂高程。

（3）樁機(jī)重復(fù)攪拌下沉

樁機(jī)第二次噴漿攪拌，同時(shí)下沉至到達(dá)設(shè)計(jì)深度。

（4）重復(fù)噴漿攪拌提升至孔口

樁機(jī)第二次噴漿攪拌，鉆頭勻速提升，至設(shè)計(jì)樁頂高程。然后關(guān)閉灰漿泵。樁機(jī)攪拌送漿應(yīng)通過控制送漿壓力，保證漿液流量。樁機(jī)施工時(shí)與制漿、送漿后臺(tái)保持溝通，計(jì)算漿液需用量。施工完成時(shí)，送漿后臺(tái)貯料罐中的水泥漿應(yīng)恰好排空。

3、關(guān)閉、清洗攪拌機(jī)

成樁完畢，清除攪拌葉片上帶出粘附的土塊并清洗噴漿口。若不進(jìn)行后續(xù)的連續(xù)施工，則也在貯料罐中注入清水，通過灰漿泵沖洗管路，清除殘存的漿液，直到基本干凈。

4、連續(xù)施工下一根樁

若連續(xù)施工，上述施工完成后立即移位攪拌樁機(jī)至下一根樁處，重復(fù)以上施工步驟，完成后續(xù)樁的施工。

5.3 施工參數(shù)

1、采用Φ850@600三軸攪拌樁,樁間搭接250mm。

2、攪拌樁水泥摻量≥20%,樁身強(qiáng)度以28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥1.0MPa為準(zhǔn)。水泥42.5R硅酸鹽水泥,水泥用量不少于360kg/m3,水灰比1.2~1.5。需待止水帷幕達(dá)到齡期，攪拌樁樁身未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，才能進(jìn)行后續(xù)的基坑開挖。

3、根據(jù)試樁結(jié)果,葉片攪拌下沉?xí)r,需保持不大于0.8m/min的下攪速度和不大于60r/min的下攪鉆頭旋轉(zhuǎn)速度。葉片攪拌上提時(shí),保持不大于0.8m/min上提速度；到復(fù)攪時(shí)，下沉后需保持不大于0.6m/min的速度上提。通過保持鉆頭速度與轉(zhuǎn)速保證攪拌時(shí)間，確保噴漿均勻、密實(shí),防止水泥漿上涌。

4、施工時(shí)不得沖水下沉,鉆桿垂直度偏差不得超過0.3%,樁位與設(shè)計(jì)圖紙的偏差在不得侵入限界的同時(shí)小于±3cm。

5、相鄰兩副攪拌樁的施工間隔不大于12小時(shí)。

6、三軸攪拌樁施工時(shí)應(yīng)考慮施工綜合偏差引起的外放尺寸,攪拌樁機(jī)架需水平安裝就位,樁徑偏差不得大于4%。

7、施工中必須連續(xù)泵送漿液,全程監(jiān)測(cè)流量泵，控制輸漿進(jìn)度,保持漿口壓力在0.5~0.6MPa。樁機(jī)與送漿后臺(tái)保持溝通，保證輸漿速度同步配合攪拌提升速度。若施工時(shí)需暫停送漿,制漿后臺(tái)通知樁機(jī)立即將鉆頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m,待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。

8、結(jié)合試樁收集的施工數(shù)據(jù)，根據(jù)地勘報(bào)告及鉆進(jìn)中樁機(jī)電壓變動(dòng)、鉆進(jìn)速度、噴漿壓力變化、機(jī)臺(tái)震感等情況確保穿透砂層1m以上。

6 總結(jié)

Φ850三軸攪拌樁共計(jì)8421套米，僅用了四十天就完成了全部的止水帷幕，施工過程中有效保持樁機(jī)平穩(wěn)作業(yè)、行走，未發(fā)生安全事故。從基坑開挖到完成基坑回填，位移、沉降等均在合理范圍內(nèi)，開挖后無滲漏情況發(fā)生，取得了良好的止水效果。