三轴深层水泥搅拌桩施工技术在深基坑中的应用

周尚玉 常凯

【摘要】 本文主要从三轴深层水泥搅拌桩的施工工艺流程及技术要点进行总结，通过施工过程中发现的问题及采取的处理方案，为三轴深层水泥搅拌桩在深基坑支护工程中的应用提供了经验。

【关键词】 三轴深层水泥搅拌桩；止水帷幕；基坑支护

1.工程概况

平阳景苑项目位于太原市小店区杨家堡村，拟建建筑物地下4层，地上2～34层，总规划用地为160448.8m2，总建筑面积1178400m2。主体建筑物基坑开挖深度为A区为-10.6m、B区-16.5m、C区-17.5m。

施工场地内土层主要有：①人工填土层（Q42ml），一般厚度0.70～12.10m；②粉土层（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.40m；③粉土层（Q41al+pl），一般厚度3.60～11.80m；③1细砂层（Q41al+pl），一般厚度1.20～3.60m；④粉土层（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.00m；④1中砂层（Q41al+pl），一般厚度1.80～7.80m；⑤中砂层（Q3al+pl），一般厚度4.20～11.90m。

勘探时稳定地下水位埋深2.1～5.2m，地下水混合稳定水位埋深平均值3.4m，首层稳定水位基本与混合水位相同，第二层稳定水位5.00～7.50m，第三层稳定水位11.8～14.0m，水位变幅为1.00m左右。地下水类型：上部首层地下水为孔隙潜水，首层以下地下水均为承压水。地下水由东向西迳流，主要受大气降水、汾河及侧向迳流补给，主要排泄方式有：生产及生活用水（人工抽取地下水）、大气蒸发、向汾河迳流排泄及侧向迳流排泄。

由于本工程地处太原市区，基坑周围多处紧邻高层建筑、局部存在地下管线、周边环境复杂，且距离汾河较近，给施工带来极大的影响。为减少施工时对相邻建筑地基造成扰动以及更好的止水效果，本基坑支护工程采用三轴深层水泥搅拌桩止水帷幕。

2三轴深层水泥搅拌桩施工

2.1 基坑支护的结构形式和设计要求

⑴本基坑工程安全等级为一级，基坑支护A区自地面到-3.500m采用放坡加土钉墙支护， -3.500m至基坑底采用钻孔灌注桩加锚索支护（局部加斜撑支护），止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，部分特殊部位采用咬合桩。B区下部采用灌注桩加锚索加斜撑支护，灌注桩桩顶以上采用放坡加土钉墙支护，止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，部分特殊部位采用咬合桩和内支撑支护。C区自地面到-4.900m采用放坡加土钉墙支护，下部采用灌注桩加锚索加斜撑支护，止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩。

⑵三轴深层水泥搅拌桩桩径为850mm，桩间距600mm，每个施工单元相互搭接一个桩。水灰比为1.2～1.5，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，单桩水泥用量约200kg/米，水泥掺入比根据现场试验确定，全长复搅。

2.2施工准备

⑴本工程中水泥搅拌桩施工使用ZLD-180/85-3型三轴搅拌机。三轴搅拌机进场后，立即组织人员进行组装、调试，并在现场布置好水泥浆液搅拌站、水泥罐、空压机等。由于现场变压器功率过小，故每台三轴搅拌机采用1台500KVA发电机供电，以满足施工要求。

⑵本工程在施工前，应将上部影响搅拌桩施工的块石等障碍物清除，并清除浅部障碍物，当遇较深的不明障碍时，应探明处理后再继续施工。

⑶经测量放线后，进行导沟开挖。导沟深0.8m，底宽为搅拌桩宽度两侧各加200mm。导沟的作用是防止搅拌机施工时涌土、浆液冒出地面。

2.3试验参数

桩机组装完成后，布置试验区，开始试桩试验。

试桩参数：试验段的三轴搅拌桩的水泥摻量分别采用被加固土体干重的20%、22.5%、25%三种，通过检测试验段不同水泥掺量三轴搅拌桩水泥土强度和抗渗性能，来验证各项施工参数的合理性，同时为后续施工提供参考依据。通过试验，水泥掺量分别采用20%、22.5%、25%三种的桩体强度及抗渗性能均能满足设计及规范要求，故结合经济性考虑，最终确定施工采用的水泥掺量为20%。

2.4桩体施工

⑴桩机就位后桩机应平稳、钻杆垂直。根据桩机上的水平仪表控制调整桩机的垂直度。桩位偏差控制在20mm内，垂直度偏差控制在0.4%以内。

⑵严格按设计配比搅拌水泥浆，采用机带自动搅浆机制浆，该系统由水泥浆搅拌机、输送泵和水泥储存罐等组成。开钻前对操作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.2～1.5，水泥掺入量为被加固土体干重的20%，按土体干密度、注浆量、浆液流量等进行计算，控制制浆总量。

⑶三轴搅拌桩施工顺序

当场地具备连续施工条件时，采用跳打式施工。当不具备条件，如在转角处或有施工间断情况下，采用单侧挤压式施工。

⑷三轴搅拌机下沉与提升

桩机就位后，钻头开始旋转下沉，到达设计桩顶以上0.5m后，开始喷浆，直至设计孔深，在孔底原地搅拌喷浆约30s，开始提升钻杆，提升过程中继续喷浆搅拌，直到喷到桩头上部0.5m为止。

下沉时，喷浆量为总浆量的70%～80%，提升时，喷浆量为总浆量的20%～30%，喷浆时，在孔内注入压缩空气使水泥土翻搅，三轴深层水泥搅拌桩在初凝前充分搅拌。

根据设计所标深度，在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动。提升速度和下沉速度符合设计要求。本工程根据现场地层情况下沉搅拌速度控制在0.3～1.0m/min，提升速度控制在1.0～2.0m/min。

⑸施工时因故停浆，应在恢复压浆前将搅拌机下沉0.5 m后再注浆搅拌施工，保证搅拌桩的连续性。因故超过2h以上的浆液，作废浆处理。

⑹搅拌桩施工中产生的涌土必须用挖机及时清理，每日完工后启动注浆泵，用清水清洗注浆泵以及管路。

⑺桩和桩的搭接时间不宜大于24h，因故超时，搭接处按冷缝处理，采取在冷缝处外侧补桩和高喷方案。在补桩过程中应防止偏钻，保证搭接效果。

3.施工技术要点

⑴三轴深层水泥搅拌桩相邻搅拌桩体必须保证咬合。孔位的精确放样是控制精度的最重要环节。施工中必须严格控制各桩的定位误差。

⑵严格按照设计要求配制浆液。

⑶土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。

⑷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。泵送必须连续，拌制水泥浆液的罐数、水泥用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

⑸三轴深层水泥搅拌桩施工时，不得冲水下沉，钻头提升速度不得大于2.0m/min，相邻两桩施工间隔不得超过24h。

⑹施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5 m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。

⑺压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。

⑻施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确。并按要求从翻浆浆液处抽取70.7mm×70.7 mm×70.7mm试块，养护到龄期后送实验室检查抗压强度。

4.结束语

本工程基坑土方开挖后，除在咬合桩与三轴搅拌桩接触部位局部有小量的渗水现象外，其余部位均未出现渗水现象，止水效果较好。水泥土试块的抗压强度和防渗性能均满足设计要求，抗压强度平均值达到2.6MPa，充分说明了本工程三轴深层搅拌桩桩体质量优良，为工程的后续施工提供了保障，相信此工艺在深基坑支护工程中将被广泛推广使用。