摘要：隨著城市市政建設(shè)的大發(fā)展，地下空間的開發(fā)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了越來越多的深基坑工程。同時(shí)，深基坑工程還面臨著深度大、地質(zhì)水文條件復(fù)雜和對周邊環(huán)境保護(hù)要求日趨苛刻等問題。為妥善解決這些問題，某地鐵車站采用了三軸水泥攪拌樁進(jìn)行基坑和端頭井加固。實(shí)踐證明，該工法不僅節(jié)約成本，而且可以較好地解決深基坑施工時(shí)所面臨的承壓水危害及周邊環(huán)境保護(hù)等難題。本文首先分析了三軸水泥攪拌樁施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，然后結(jié)合工程實(shí)例詳細(xì)探討了其在地鐵施工中的技術(shù)應(yīng)用及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：三軸水泥攪拌樁,地鐵,加固,攪拌機(jī),接頭

　　一、采用三軸水泥攪拌樁進(jìn)行地鐵端頭加固的優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　(一)優(yōu)點(diǎn)

　　1、采用專用三軸水泥攪拌樁施工，兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌合，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，加固效果更優(yōu)。

　　2、三軸攪拌機(jī)械施工效率高，相對單軸或雙軸攪拌機(jī)械施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。

　　3、適用范圍廣。水泥深層攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土、泥炭土、有機(jī)質(zhì)土等地基。同時(shí)，水泥深層攪拌樁所形成的水泥固體可作為豎向承載的復(fù)合地基，基坑工程圍護(hù)擋墻、被動(dòng)區(qū)加固、止水帷幕等。

　　4、對周圍環(huán)境影響小。就地切削土體、使土體與水泥漿液充分?jǐn)嚢杌旌闲纬伤�泥土，并用低壓持續(xù)注入的水泥漿液置換處于流動(dòng)狀態(tài)的水泥土，保持地下水泥土總量平衡。該工法無需開槽或鉆孔，不存在槽(孔)壁坍塌現(xiàn)象，減少對鄰近土體的擾動(dòng)，降低對鄰近地面、道路、建筑物、地下設(shè)施的危害。

　　(二)缺點(diǎn)

　　地基加固施工時(shí)，將要置換出一部分泥漿，對施工現(xiàn)場的文明施工造成一定的影響;施工機(jī)械設(shè)備比較大，現(xiàn)場組裝需要提供很大的施工場地。

　　二、三軸水泥攪拌樁的加固機(jī)理及施工中應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)

　　(一)加固機(jī)理

　　利用水泥作為加固劑，使用特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深部將軟土、水和水泥進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)形成樁體，并通過三排樁依次施工，使得樁與樁之間連成整體，從而起到提高地基的承載能力形成止水帷幕，阻擋基坑周邊的水進(jìn)入基坑的一種施工方法。

　　(二)施工技術(shù)要點(diǎn)

　　1、施工場地平整

　　平整施工場地，清除一切地面和地下障礙物;當(dāng)施工場地表面過軟時(shí)，采取鋪設(shè)路基箱或鋪設(shè)鋼板的措施防止施工機(jī)械失穩(wěn)。

　　2、樁位放樣

　　由現(xiàn)場技術(shù)員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和測量控制點(diǎn)放出每排樁控制樁位，并及時(shí)做出引樁，樁位平面偏差不大于3cm。

　　3、施工順序

　　三軸水泥攪拌樁施工按圖1順序進(jìn)行，(Φ650@450mm，其中陰影部分為重復(fù)套鉆)，保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，該施工順序一般適用于N < 50 的地基土，水泥土攪拌樁的搭接以及施工設(shè)備的垂直度正是依靠重復(fù)套打來保證，以達(dá)到止水作用。除此之外，樁基咬合度可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行改變。

　　4、備置水泥漿

　　(1)水泥摻量計(jì)算

　　水泥M=斷面積(1.495)×深度×設(shè)計(jì)摻量×土的密度。例如20m深，摻量20%，直徑850的樁，土的密度1.9g/cm3 ，水泥用量為：1.495×20×1.9×20%=11.362t。

　　(2)水灰比

　　本車站設(shè)計(jì)水泥摻量為15%～20%，水灰比設(shè)計(jì)為0.8～1.5，采用水灰比1:1，(900kg水，900kg水泥)，漿液比重為1.5。泵漿壓力0.6～0.8MPa。

　　5、攪拌樁施工方法

　　(1)測量放線

　　根據(jù)坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按設(shè)計(jì)圖以及外放量放出樁位，設(shè)臨時(shí)控制樁，填好技術(shù)復(fù)核單，提請監(jiān)理驗(yàn)收。

　　(2)攪拌機(jī)就位

　　鉆機(jī)定位前使用挖機(jī)開挖2m(寬)×2m(深) (寬、深可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整) 溝槽作為導(dǎo)溝，確保為樁位提供導(dǎo)向裝置。在溝槽外側(cè)測量定位控制樁根據(jù)樁位標(biāo)志進(jìn)行樁機(jī)定位，定位后樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正，第一次施工時(shí)用全站儀器校準(zhǔn)樁機(jī)垂直度，后續(xù)正常施工時(shí)用鉛垂檢查其垂直度。

　　(3)攪拌及注漿

　　啟動(dòng)漿噴機(jī)電動(dòng)機(jī)，放松起重機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩，使?jié){噴樁機(jī)沿導(dǎo)向架自上而下漿噴切土下沉，開啟灰漿泵同時(shí)噴漿，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)，使水泥漿和原地基土充分拌合，直到下沉鉆進(jìn)至樁底標(biāo)高，并原位噴漿30S以上。確認(rèn)漿液已經(jīng)到樁底時(shí)，以試驗(yàn)確定的速度提升攪拌鉆頭，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)，提升到離地面50cm處或樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高后再關(guān)閉灰漿泵，在原位轉(zhuǎn)動(dòng)噴漿30s，以保證樁頭均勻密實(shí)。

　　(4)成樁

　　待水泥攪拌樁達(dá)到一定硬化時(shí)間后，將溝槽回填壓實(shí)。為確保樁身強(qiáng)度和均勻性，施工過程中要求做到:

　　①嚴(yán)格控制按相關(guān)參數(shù)配置漿液;

　　②土體應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁瑖?yán)格控制下沉速度，使原狀土充分破碎有利于同水泥漿均勻拌和;

　　③漿液不能發(fā)生離析，水泥漿液嚴(yán)格按預(yù)定配合比制作，漿液停置時(shí)間不得超過2h，防止灰漿離析，注漿前必須攪拌30s 再倒入存漿桶;

　　④壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管道不能堵塞，全樁須注漿均勻，不得發(fā)生夾心層;

　　⑤發(fā)生管道堵塞，立即停泵處理，待處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具上提或下沉1.0m 后方能注漿等，10s～20s 恢復(fù)攪拌，以防斷樁。

　　⑥鉆進(jìn)過程中，會(huì)不斷向?qū)�溝冒出漿液，漿液需及時(shí)挖出、運(yùn)走。

　　(5)檢測

　　攪拌樁施工完成后，按設(shè)計(jì)要求的項(xiàng)目進(jìn)行檢測，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

　　三、三軸水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　本工程地鐵端頭井加固主要為盾構(gòu)始發(fā)接收做準(zhǔn)備，端頭井外設(shè)止水帷幕、止水帷幕距離端頭井15m，寬為端頭井兩側(cè)外2.8m，三軸水泥摻量20%。端頭井外9m為加固區(qū)，寬為端頭井兩側(cè)1.5m。三軸水泥摻量15～20%。本工程三軸水泥攪拌樁止水帷幕施工技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

　　(一)質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　1、開機(jī)前必須探明和清除一切地下障礙物，須回填土的部位，必須分層回填夯實(shí)，以確保樁的質(zhì)量。

　　2、樁機(jī)行駛路軌和軌枕不得下沉，樁機(jī)垂直偏差不大于1%。

　　3、攪拌頭二次提升速度均控制在0.5m/min～1m/min。注漿泵出口壓力控制在0.6MPa ～ 0.8MPa。

　　4、樁與樁須搭接的工程應(yīng)注意下列事項(xiàng):

　　(1)樁與樁搭接時(shí)間不應(yīng)大于24 h;

　　(2)如超過24h，則在第二根樁施工時(shí)增加注漿量，可增加20%，同時(shí)減慢提升速度。

　　(3)如因相隔時(shí)間太長致使第二根樁無法搭接，則在設(shè)計(jì)認(rèn)可下采取局部補(bǔ)樁或注漿措施。

　　5、樁機(jī)預(yù)攪下沉應(yīng)根據(jù)原土情況，保證充分破碎原狀土的結(jié)構(gòu)，使之利于同水泥漿均勻拌和。

　　6、采用標(biāo)準(zhǔn)水箱，嚴(yán)格控制水灰比，水泥漿攪拌時(shí)間不少于2min～3min，濾漿后倒入集料池中，隨后不斷的攪拌，防止水泥離析。壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不可中斷。

　　7、質(zhì)量檢測

　　水泥深層攪拌樁施工完成后，要對其施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求而進(jìn)行質(zhì)量檢測，質(zhì)量檢測要由有檢測資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，質(zhì)量檢測方法主要有3 種：

　　(1)輕便觸探試驗(yàn)

　　施工完成后3d 內(nèi)的N10 輕便觸探試驗(yàn)，主要目的是檢驗(yàn)水泥攪拌樁樁身水泥漿液的分布均勻性，輕便觸探深度一般不大于4m，檢測頻率為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3 根。

　　(2)靜載試驗(yàn)

　　施工完成28d 后進(jìn)行的水泥攪拌樁承載力(靜載)試驗(yàn)，可采用復(fù)合地基承載力試驗(yàn)和單樁承載力試驗(yàn)。主要目的是檢驗(yàn)水泥攪拌樁完成后對地基的承載力是否得到提高，檢驗(yàn)樁身是否達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%～1.0%。且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于3 根。

　　(3)抽芯取樣

　　經(jīng)輕便觸探和靜載試驗(yàn)后對樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，在成樁28d 后，用抽芯機(jī)對樁體進(jìn)行抽取芯樣，主要目的是檢驗(yàn)樁身的強(qiáng)度、完整性、樁土攪拌均勻度及樁身長度。檢驗(yàn)樁身強(qiáng)度是要求抽取芯樣送檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行28d 和90d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3 根。

　　在實(shí)際施工過程中最常用的檢測方法是成樁28 d后,鉆芯取樣做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),來檢驗(yàn)樁身的強(qiáng)度和均勻性。一般地基加固28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求在1.0～1.2Mpa。

　　(二)施工中常見的問題

　　1、意外停機(jī)時(shí)的應(yīng)急措施

　　發(fā)生意外停機(jī)事件，將鉆桿提高或降低100cm，重新攪拌，防止出現(xiàn)斷樁或夾層現(xiàn)象，若兩樁咬合超過24h，則采用加樁方式進(jìn)行處理。

　　2、垂直度控制及糾斜措施

　　準(zhǔn)確定位樁的平面位置，樁機(jī)就位嚴(yán)格按樁的平面位置就位。對于有偏斜的樁位，若偏斜量過大，導(dǎo)致樁與樁之間不能有效搭接時(shí)，采用加樁的措施，在其后面補(bǔ)作加樁。

　　3、接頭施工質(zhì)量保證措施

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)保證止水帷幕的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，樁體搭接長度滿足設(shè)計(jì)要求，以達(dá)到隔水作用。在無特殊情況下，攪拌樁施工必須連續(xù)不間斷地進(jìn)行。如因特殊原因造成攪拌樁不能連續(xù)施工，時(shí)間超過24h 的，必須在其接頭處外側(cè)采取補(bǔ)做攪拌樁或旋噴樁等技術(shù)措施，以保證隔水效果。

　　4、水泥供應(yīng)保證措施

　　施工過程中，水泥采用散裝水泥且需求量大。為保證施工連續(xù)性，水泥供應(yīng)及儲(chǔ)存必須提前考慮以滿足施工需求。現(xiàn)場配備兩個(gè)60t水泥罐，每個(gè)罐內(nèi)水泥用完時(shí)及時(shí)通知水泥進(jìn)場。

　　5、機(jī)器損壞預(yù)防措施

　　在準(zhǔn)備階段對機(jī)器進(jìn)行全面檢查，對易磨損、易損壞的配件進(jìn)行保養(yǎng);在間歇時(shí)間較長時(shí)，向集料斗中注入適量的清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘余的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭上的軟土清除干凈。

　　結(jié)語

　　綜上，三軸深層水泥土攪拌樁施工方法作為軟基處理的方法之一，相比單軸、雙軸深層攪拌樁在施工速度、施工質(zhì)量上占有明顯的優(yōu)勢。其顯著的加固效果、低廉的工程造價(jià)、廣泛的使用地層等優(yōu)點(diǎn)，使得該種化學(xué)加固工藝日益受到設(shè)計(jì)者的青睞。同時(shí)，三軸深層水泥攪拌樁施工管理需要各管理層的重視才能得到有效的保證，施工人員也要提高認(rèn)識(shí)和業(yè)務(wù)水平，重視施工過程質(zhì)量的控制，才能有效地保證其加固效果。

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