三轴深层搅拌桩施工技术在武汉中船重工某研究所深基坑工程中的应用

穆煜

[摘 要] 本文结合三轴深层搅拌桩施工技术在武汉中船重工某研究所深基坑工程中的应用实践，对三轴深层搅拌桩施工原理、施工过程与技术要点等方面进行了详细的阐述。

[关键词] 三轴深层搅拌桩；应用；施工控制

1工程概况

武汉中船重工某研究所基坑长100m，宽18m，深度10m。基坑采用高桩承台结构型式，承台下前沿为Φ800@950mm钻孔灌注桩排桩，后设Φ850@600三轴深层搅拌桩，承台下后沿为一排Φ800mm的钻孔灌注桩间距2.5m；承台板宽8m、厚800mm，将上述桩基连成一整体。具体型式见图1

三轴深层搅拌桩在钻孔排桩后150mm处，根据部位不同桩长分别为9.4m、10.9m、13.0m。每个施工单位相互搭接一根桩，搭接长度为250mm，采用标准连续方式施工，搭接型式为全断面套打，相邻桩施工时间不得超过初凝。水泥掺量为20%，水灰比1.5～2.0。水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，墙体抗渗系数1×10-7～1×10-6cm/s。

本工程地貌单元属长江Ⅲ级阶地。场区地层共分为：①填土；②粉质粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土、④-1残积粘土、④-2残积粉质粘土、⑤泥岩、泥质砂岩、炭质泥岩强风化（K-E）和⑥砾岩强风化、⑦-1泥岩、泥质粉砂岩强风化、⑦-2砾岩中风化。其中③-2粘土具强膨胀潜势，属于特殊性土。三轴搅拌桩主要在②粉质粘土；③-1粘土、③-2粘土、③-3粘土地层中施工。

2三轴深层搅拌桩施工原理

2.1加固机理

三轴深层搅拌桩施工时采用三轴型钻掘搅拌机在现场向设计深度进行旋转掘进，同时在灰浆系统及高压风系统的配合作用下，在钻头处喷射出水泥浆液，钻头及螺旋钻杆将水泥浆与原位土体反复混合搅拌，在各桩单元之间采取重叠搭接咬合方式施工，使土体的均匀性、独立性、密实度、抗压强度等性能参数指标提高，从而满足设计需求的一种施工工艺，其土体改良机理是：用水泥作为固化剂加固软土时，水泥和软土将产生一系列物理和化学反应，从而增加了颗粒之间的粘结力，增加了土体的强度和密实度，形成具有一定强度和稳定性的水泥加固土。改良后的土体在抗压强度指标上远远高于原天然软土强度，压缩性及渗水性比天然软土也大大降低。

2.2使用条件及优点

三轴深层搅拌桩加固效果好，加固方式灵活，适用面广，可采用不同的加固形式、不同的桩长，能够满足不同地质条件，可在粘性土、亚粘土、淤泥质亚粘土、粉土、砂土、砂砾土等土层中广泛应用。施工速度快，无噪音振动，对周边环境的不利影响少。

3三轴深层搅拌桩施工及质量控制

3.1施工准备

（1）材料和设备准备：材料采用P.O42.5级普通硅酸盐散装水泥，使用前对水泥取样送检取保合格。主机采用三轴型钻掘搅拌机，配套机械有灰浆拌和机、灰浆输送泵、控制柜、计量装置及空气压缩机等，计量装置施工前必须经过计量标定后才能使用。

（2）场地准备：施工前应熟悉地质资料、施工图纸等；施工前场地应先整平，应清除施工范围内的障碍物，以防止施工受阻或成桩偏斜；对影响施工机械运行的松软或不平整场地应进行适当处理；根据测量放出平面布桩图，用小木桩或竹片定位并做出醒目标志；设置测量基准线、水准基点。

3.2施工工艺

3.2.1施工工艺流程

测量放线→开挖导沟→设备就位→搅拌下沉→搅拌提升→成桩结束，移至下一桩位施工。

3.2.2深搅施工

（1）开挖导沟

根据基坑围护内边控制线，采用挖土机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证搅拌桩机正常施工，并达到文明工地要求。

（2）设备就位

三轴搅拌桩三轴中心间距：Ф850mm搅拌桩两轴距离为600mm，二桩相互搭接250mm，每个施工单元有效施工长度为1.2m。在平行于桩轴线，距离轴线1.5m位置沿轴线设置定位线，根据划定的施工单元标识桩位。由当班班长统一指挥桩机就位，移动过程中，严禁碾压电缆和气浆管，发现障碍物应及时清除，移动结束后认真检查定位情况并及时纠正，确认桩位无误后桩机就位。

（3）水泥浆液拌制

严格按设计配比搅拌水泥浆，采用机带自动搅浆机制浆。开钻前对操作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.5～2.0。根据设计要求，水泥掺入量为被加固土体重量的20%，按土体密度计算水泥掺入量，控制制浆总量。

3.2施工质量控制措施

深层水泥搅拌桩属于隐蔽工程，施工中必须严格控制各个环节，做好桩体检测，严格按照规范设计施工，方可确保其施工质量。

（1）注浆量采用流量计控制，按照设计掺入比严格控制注浆总量。采用自动称量系统，按照设计水灰比自动制浆，并用比重计检查每桶浆液的比重。

（2）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，下沉和提升力求匀速，使原状土充分破碎，有利于水泥浆与土均匀拌和。

（3）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。

（4）压浆前检查输浆管路，检查时采用0.8MPa压力送浆，确保畅通。压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩注浆均匀，不得发生土浆夹心层。

（5）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0.5m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

4特殊情况处理

4.1冷缝处理

轴线范围内场地不具备施工条件的情况较多，西侧夜间施工干扰大，中断施工的现象必然存在，极有可能在二桩之间形成冷缝。为确保施工质量，如无法搭接，在冷缝外侧先进行补桩，再采用高压旋喷处理，如图4所示。

4.2冷缝处理

按设计要求，三轴搅拌桩桩径850mm，桩间距600mm，每个施工单元相互搭接1个桩。因此每施工單元长度为1.2m。因设计拐点较多，对单段轴线总长超出1.2整数倍的，为达到设计要求，在超出1.2整数倍的地方，增加一个施工单元。

5质量检查结果

目前，该基坑工程三轴搅拌桩施工已完工，通过现场严格的质量控制，各项检测、检测指标符合设计、规范要求，基坑已开挖至设计标高，最大开挖深度14m。开挖分为二期开挖，一期采用放坡开挖，二期采用支护桩内部垂直开挖。开挖后，整体基坑无渗水现象，满足干地施工要求。在施工期内，深层搅拌桩止水帷幕运行效果良好。

6结语

采用三轴深层搅拌桩作为基坑止水帷幕，与传统单轴水泥土搅拌桩相比，在成桩质量、均匀性及成桩垂直精度以及单元之间的搭接等方面具有很强的技术优势，具有施工速度快、搅拌均匀、止水效果好等优点。在本工程三轴深层搅拌桩具体施工过程中，遇到了很多问题，但通过一系列措施，问题得到了较好的解决，保证了工程的顺利实施，为以后类似工程施工积累了宝贵经验。