基坑止水帷幕中三轴搅拌桩的运用研究

曹福林

（深圳市勘察测绘院有限公司 广东省深圳市 518028）

1 前言

基坑止水帷幕中搅拌桩的应用十分广泛，水泥成为了它的主要材料，施工工序是将水泥与原有的软土砂石等混合在一起，已达到加固土壤的作用，经过加固可以使原先松软的地基变得硬度提高，其中三层深层搅拌桩机是最广泛应用的一类机械，三层深层搅拌桩机如图1所示，以郑州高强SG2-A型为例，机身高度为21m，处理深度可以达到20m，机械行走系统为液压步履式，机身移动方便。机身宽度3m，长度5m，占地面积小，场地适应性强。钻机转速高达90r/min，施工速度快，被加固土体能够充分切碎、搅拌，成桩质量均匀。

2 三轴搅拌桩的使用

由于单头作业，因此比较适于复合地基等地基加固处理施工。以江苏江阴生产的SJB-Ⅱ型的双轴搅拌桩机为例机身高度为24m，动力头高度为3.2m，处理深度通过技术改良可以达到21m，机身长度10m，宽度9m，机械行走系统采用滚管滑动，移动缓慢，且机械占地面积较大。动力头的转速为45r/min，对比单轴机械土体搅拌均匀程度较差，施工速度慢。但由于是双头同时工作，组间咬合效果较好，因此更加适用于基坑止水帷幕施工。以上海机械厂生产的JB-160为例，相对于双轴搅拌桩机，设备技术先进，机械行走系统分为履带式和液压步履式。设备高度为36m，处理深度可以达到32m，机身宽度8m，长度15m，占地面积大，对场地要求较高。钻头直径850mm，钻头采用螺旋式叶片，叶片材质为合金钢，抗磨性非常好。动力头为ZLD180-85-3，功率强大，遇到粉土层仍可持续钻进，虽然转速为60r/min，但水泥浆液和土体在高压气泵的作用下可以更加充分的切碎并搅拌均匀。且三轴搅拌机械垂直度好，当采用“SWM”工法施工时还可以同时兼具止水和支护的功能，广泛适用于深度较大的基坑支护工程。

图1 三层深层搅拌桩机

通常依据招标文件及设计图纸说明要求，水泥深层搅拌桩设计参数为：水泥为矿渣硅酸盐或普通硅酸盐32.5，单轴和双轴搅拌桩的水灰比为0.45～0.55，三轴搅拌桩的水灰比为1.0～1.5。针对地下水具有腐蚀性的地区（例如滨海新区）需要掺入增强剂，以提高桩身强度和抗腐蚀性。设计增强剂掺量以4#热源厂为例：石膏2%，减水剂掺量木质素酸钙0.2%。为保证施工质量应严格按照下列程序施工。按工程项目设计说明中要求，由项目部下单制备水泥浆，保证浆液均匀，悬浮性好，防止离析。桩机就位：桩位偏差≤2cm，钻头中心对准桩位，垂直度应符合要求（≤1%）。场地上部为人工回填土，为保证桩体强度可在桩头下3m范围内复搅复喷一次。虽然故障被排除，但不能保证以后就能够安全工作，因此部分围护桩的外侧会加强处理，即使用搅素桩的办法提高桩的强度。沉桩至设计深度后，开始喷注水泥浆，待浆体喷至孔底后进行倒转提升，搅拌喷浆。提升喷浆应按设计要求进行复喷、复搅，如下部土层有软流塑淤泥质粘土。喷浆提升速度应控制在0.3～0.8m/min，送浆量要稳定，提升速度要均匀。并且应注意有效桩顶部位桩头质量，超喷超搅应不小于30cm。放浆员要认真按水灰比配浆，真实填写施工记录，与桩机操作员积极配合，保证注浆连续、足量。如果在三轴搅拌桩搅拌过程中遇到坚硬岩石层，则应通过加水处理使得钻头降低温度，降低转速，慢速前进。三轴搅拌桩的每根桩水泥用量表见表1。

表1 三轴搅拌桩的每根桩水泥用量表

在施工止水帷幕时因故施工停止超过12h后，必须在帷幕冷缝的外侧补打一组或两组桩，形成封盖作用。为保险起见，还可在冷缝外侧采取施工高压注浆的方法对外侧的地下水形成阻断，以保证帷幕的止水效果，复合地基的桩身检测，通常采用抽芯检测和复合地基承载力检测两种，测量钻杆长度，测量钻头高度（只从法兰盘量到钻头叶片）通常为0.7m；测量钻机导向架的高度，了解钻机导向架的规格参数，通常为6.4m一节，每节分为8段，每段80cm；测量位于底盘上的龙门架距离地面高度，通常为1.2m；计算钻孔深度，即有效桩长+地表到桩顶的送桩深度；在钻机主导向架上设置深度标记。

3 基坑止水帷幕中三周搅拌桩的运用

在搜集的某工程中止水帷幕使用的就是三轴搅拌桩，搅拌桩的截面形式为直径八百，施工方法为两次喷射，两次搅拌的规律顺次进行，搭接形式为套接一孔法，使用强度为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。选择合适的施工机械（尤其动力设备、搅拌钻具），同时平整场地确保止水帷幕成桩质量，分层夯实后方可施工，搅拌桩施工应有连续性，不得出现24h施工冷缝。如因特殊原因出现施工冷缝，则需补强并在图纸及现场标明位置以便最后统一考虑加强方案，超过24h或出现接冷缝时须在接头旁采用高压旋喷桩补强，搅拌桩桩位偏差不超过30mm，桩径偏差不大于2%，桩底标高偏差不超过+50mm，施工场地必须平整，严格控制搅拌桩垂直度，桩位偏差不大于30mm，垂直度偏差不大于1/300，现场施工时第一批桩（不少于3根），须始终在管理人员检查下施工。检查内容：水泥投放量、浆液水灰比（宜用比重法控制）、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、桩长及垂直度控制方法，双轴搅拌桩的每根桩水泥用量表见表2。

表2 双轴搅拌桩的每根桩水泥用量表

三轴深层搅拌桩施工质量控制不当，造成基坑侧壁局部渗水。止水帷幕因遇横穿管线障碍采用高压旋喷桩，施工质量不可靠造成帷幕渗漏，造成了坑外地基水土流失，路面塌陷和基坑内涌水，如施工过程中由于停电、停水或施工过程出现交叉等待则容易出现施工搅拌不连续，则会产生施工冷缝。土方没有按照相关规定堆放，堆放土方量的前提要素一定是要先使用规范规定的方法计算该堆放土方的位置的土地承载能力，如果土方量大过承载力则严禁堆放土堆，桩施工时，不得冲水下沉。开挖基坑时没有到指定单位进行资料报备，开挖前一定要先将现场已有的条件等各方面配置到位，如果遇到开挖资格不符合要求则应当立即停止施工，待资格证书准备完全方能进行指定施工。监理方的责任是替甲方监督管理施工单位，而不是到现场吃拿卡要，目前我国监理单位的工作状态及其低迷，往往是年纪大了的人去担任此种职务，变成了一边拿着甲方的钱，一边拿着施工单位的钱的两面派，这既是对监理职业的亵渎，也是对施工行业的形象抹黑。管理方面的问题更是突出，很多施工单位的管理阶层都是年轻的刚毕业的大学生，没有一点施工经验，只会书本上的生搬硬套，要知道施工不是考试，每个施工场地的情况不同，使得施工方法、施工方案也不尽相同，因此要通过严格的筛选聘任经验足、专业知识能力强、有责任心、有担当的管理人员才能将施工场地的任务完成。

为保证桩身垂直度控制在1/200的范围内，选用步履式三轴桩机，其自带的液压高平系统可严格控制桩身垂直度，另外在桩架下铺设路基箱，保证其平整，以防钻进时，桩架倾斜，桩机必须端正、稳固、水平、用2台经纬仪90°对角监测其垂直度，派专人观察钻杆的偏向，实时监控，保证桩身垂直度。场地布置综合考虑各方面因素，避免设备多次搬迁、移位，减少搅拌的间隔时间，尽量保证施工的连续性。土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎，有利于水泥浆与土均匀拌和。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，如发生管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20s恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

4 总结

我国基坑在施工过程中已发生较多事故，大部分原因为基坑周边和地下水位之间没有做好处理，导致倾覆危险，本文通过介绍使用三轴搅拌桩应用于止水帷幕中的优点，今后在实际施工过程中应更多的使用此类安全、快捷的方法，最大程度的保护施工人员的安全，为我国建筑行业树立更加优秀的形象。