三轴搅拌桩在基坑工程中的应用及计量方法

边 新 华

(山西晋煤地质勘察基础工程公司,山西 太原 030006)

三轴搅拌桩在基坑工程中的应用及计量方法

边 新 华

(山西晋煤地质勘察基础工程公司,山西 太原 030006)

结合三轴搅拌桩的施工原理，对某新建铁路东站污水处理站项目采用的三轴水泥搅拌桩的施工技术进行了论述，提出了一些施工中的质量控制措施，列出了三轴搅拌桩施工中的计量方法，并且指出三轴搅拌桩对土体加固效果显著，具有比较高的推广价值。

三轴搅拌桩，施工技术，工程量，计算

1 三轴搅拌桩原理及优缺点分析

1．1 三轴搅拌桩原理

三轴搅拌机施工，是利用水泥作为固化剂的主剂，三轴中的外侧两轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向旋转高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌合，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

1．2 三轴搅拌桩加固优点分析

三轴搅拌桩相对单轴或双轴搅拌机械使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，加固效果更优。 三轴搅拌机械施工效率高，工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效，适用范围广。

1.3 三轴搅拌桩加固缺点分析

地基加固施工时，将要置换出一部分泥浆。导致现场会泥泞不堪，对工地要求的文明施工造成影响。所以如果场地允许，可以挖一基坑，将钻出的泥浆流入基坑，再由汽车运出施工现场。

2 工程概况

某新建铁路东站污水处理站项目，土地面积为1 654 m2。基坑支撑的围护方案内侧为三轴水泥搅拌桩止水帷幕采用直径0.85 m搅拌桩，水泥掺合量20%，外侧为1.2 m的钻孔灌注桩。基坑开挖后用锚杆进行加固。以室内地坪标高为±0．00 m，场地标高经平整后，为-0.15 m，基坑基底为-15.5 m，三轴搅拌桩平均搅拌深度为23 m。

3 三轴搅拌桩施工技术

三轴水泥搅拌桩主要机械有三轴深层搅拌机、灰浆泵、灰浆搅拌机，储浆罐、电脑流量计。水灰比的调整在桩口有少量冒浆的前提下，应尽量采用浓度较高的水泥浆。水泥浆具有较好的流动性、和易性。合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长，造成注浆压力损失及管道堵塞。

3.1 平整场地

施工前应事先了解施工现场情况，测量工程师对现场大概范围进行放样，一般都要比设计范围多出7 m左右。采用装载机或推土机对场地的障碍物或不平的地方进行清除或推平，保证施工现场有一个比较平坦的施工环境，导沟采用挖机开挖工作沟槽，沟槽宽度为1.2 m、深度1 m。场地范围宽松时应开挖一个比较大的基坑，将施工产生的泥浆流入基坑，再由汽车拉出场地。

3.2 桩机就位

桩基桩位经专业测量工程师精确放样后，才可以进行钻机的移动就位，在钻机四个支座下设较大面积的钢垫板，使钻机在钻进中保持平稳，移动中要确保平稳、安全，待桩机就位后，用吊锤检查调整钻杆与地面垂直角度，确保垂直度偏差不大于1%。

3.3 水泥浆拌制

按成桩工艺试验确定配合比拌制水泥浆，水泥浆的制备须有充分的时间，制备好的水泥浆滞留时间不得超过2 h。水泥浆从灰浆拌合机导入储浆罐时，必须通过滤网，把水泥硬块剔出。水泥浆要保证浆均匀性、不离析。

3.4 搅拌桩施工

1)在开挖沟槽后，应在外侧用型钢定位，用钢丝拉直后作为施工轴线，搅拌机在移动时，要时刻检查钻机与轴线的位置。

2)三轴工法搅拌桩施工按图1顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，其中三轴水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

3)当向下钻进时，启动浆喷机电动机，放松起重机或卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉，开启灰浆泵同时喷浆，边喷浆边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻进至桩底标高，并原位喷浆30 s以上。提升喷浆搅拌时确认浆液已经到桩底时，以试验确定的速度提升搅拌钻头，边喷浆边旋转，提升到离地面50 cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵，在原位转动喷浆30 s，以保证桩头均匀密实。喷浆机提升到设计桩顶标高时，为使软土和水泥浆浆喷均匀，再次将浆喷机边旋转边沉入土中，到设计加固深度后再将浆喷机提升出地面。将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录表，桩机移位并校正桩机垂直度后进行下一根桩施工。

4)因三轴搅拌桩外侧10 cm为钻孔灌注桩的边，施工距离较近，同时施工时，工作半径不够，所以施工应采用先施工三轴水泥搅拌桩后施工钻孔灌注排桩的顺序，这样便于及时让出钻孔桩的施工场地，有利于现场的生产施工安排同时也避免了先施工钻孔灌注桩后其产生扩孔导致搅拌桩下钻偏位，影响止水效果。为避免三轴水泥搅拌桩成桩后钻孔灌注桩施工时对其切削。三轴搅拌桩施工完毕72 h后，地层有一定的强度后，相邻钻孔灌注桩方可进行施工，钻孔灌注桩施工时应严格按照相关施工规范执行，严禁在钻孔灌注桩施工时偏位对搅拌桩形成扰动或切削。

5)水泥浆拌合采用自动拌浆设备，电脑控制配合比，严格控制水灰比和水泥掺量。在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。采用42．5级普通硅酸盐水泥，止水帷幕水灰比为1.5，水泥掺量为20%，空撑部分水泥掺量为8%，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5 MPa～2.5 MPa，以浆液输送能力控制。

4 三轴搅拌桩质量控制措施

1)搅拌桩施工的关键是确保水泥掺合的均匀度和土体的搅拌均匀性，正式施工前，除制订针对性的施工工艺外，还须先作试桩，在试桩各项指标达到设计要求后，方可进行正式施工。

2)放线定位必须由专业测量工程师测放，且须有复测等原始资料，并经监理复核，确保孔位的准确性，同时施工过程中加以保护基准点。

3)移机后由班长指挥校正基座的水平标高，确保塔架的垂直度。

4)经常检查钻头直径，以确保钻孔的孔径及钻孔施工的安全。

5)为确保三轴搅拌桩的施工质量，喷浆搅拌时钻杆的提升及钻进速度要控制好。

6)搅拌桩施工应控制地面泛浆，确保软弱土层有足够掺量。

7)压浆速度应和提升(下沉)速度相配合，确保额定浆量在桩身长度范围内均匀分布。

8)为保证搅拌桩的垂直度，搅拌桩机座用水平仪校正，使其水平高差不大于2 mm。搅拌桩钻杆的直径加大一档尺寸，达到一定的刚度，另外搅拌桩钻杆用经纬仪校正垂直度，确保垂直度偏差不大于0.4/100。

9)在压浆时，前台操机与后台供浆应紧密配合，联络信号必须明确，后台供浆必须连续，一旦因故停浆，必须立即通知前面。如果供浆不及时，为防止断桩和分浆，宜将搅拌机复沉至停浆点以下0.5 m，待恢复供浆时再喷浆提升。

5 工程量的计算

在施工中，因三轴搅拌桩为三个轴同时钻入，三个轴有面积搭接，计算时应该扣除桩径截面一次形成的重叠部位面积，如图2所示为三轴搅拌桩，一次成活三个桩径断面，应扣除两个部位的重叠面积。

桩径为850 mm，桩轴(圆心)矩为600 mm，则每次桩截面积S

为三个圆面积扣减4个重叠的弓形面积，计算方式为：

圆面积：S1=(0.85/2)×2×3.141 6×3=1.702 4 m2。

圆心角：θ=2×acos(0.3/0.425)=90.198 3°。

一个扇形面积：S2=(0.85/2)×2×3.141 6×90.198 3/360=0.142 3 m2。

三角形面积：S3=(0.425 2-0.32)×1/2×2×0.3/2=0.090 3 m2。

一个弓形面积:S4=S2-S3=0.142 3-0.090 3=0.052 m2。

每次桩截面积:S=S1-4×S4=1.702 4-0.052×4=1.494 4 m2。

在该工程施工中，按“二喷二搅”施工工艺进行施工，施工面积顺序应为大幅、大幅、小幅、大幅、小幅、大幅、小幅的施工顺序。

三轴搅拌桩平均每米的方量计算及水泥用量为：

1)大幅桩截面积为：S1=1.495 m2；

小幅桩截面积为：S2=3.14×0.852×1/4=0.567 m2；

中幅桩截面积为：S3=(S1+S2)÷2=1.031 m2；

每延米方量计算=面积×1 m。

2)大幅桩水泥用量：m1=S1×桩长×1.8×水泥掺量；

小幅桩水泥用量：m2=S2×桩长×1.8×水泥掺量；

中幅桩水泥用量：m3=S3×桩长×1.8×水泥掺量。

6 结语

在基坑支护工程施工中，随着三轴搅拌桩的广泛使用，从坑外土体位移、水位观测、沉降观测等成果来看，三轴搅拌桩对土体加固能取得理想的效果，具有较高的推广价值。这就需要我们在工程施工中．对其施工质量进行严格的控制，掌握施工中计量的方法从而确保在工程施工中，施工质量不会受到影响，在工程计量中，确保施工方与建设方不会出现计量纠纷。

[1] JGJ/T 199-2010，型钢水泥土搅拌桩技术规程[S].

[2] DG/T J08-61-2010，基坑工程技术规范[S].

Application of three-axis mixing pile in foundation engineering and metering methods

BIAN Xin-hua

(ShanxiJinCoalGeologySurveyFoundationEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

Combining construction principles of three-axis mixing pile, the article discusses construction technology of three-axis cement mixing pile used in new east railway sewage treatment plant, puts forward some construction quality control measures, lists its metering method in construction, and finally points out that: three-axis mixing pile has obvious reinforcement effect. Thus, it is worth promoting.

three-axis mixing pile, construction technology, BOQ, computation

1009-6825(2014)35-0100-03

2014-10-08

边新华(1984- )，男，助理工程师

TU472.36

A