三轴深层搅拌桩止水帷幕技术应用浅析

李学松

【摘 要】三轴搅拌桩凭借一系列优点，适用于城市建设中的基坑工程，在实际应用中收获了良好的社会效益和经济效益。文章通过阐述三轴搅拌桩的内涵特征，依托南京下沉式广场工程实例，重点厘清施工工艺关键点及试桩参数，同时针对三轴深层搅拌樁止水帷幕施工过程常见问题提出解决对策，通过桩身质量检验和工程实例实施效果验证，提高该技术运用成熟度，为类似工程施工应用提供可借鉴的思路和方法。

【关键词】三轴深层搅拌桩；止水帷幕；问题；对策

【中图分类号】TU753 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）05-0189-02

0 引言

三轴搅拌桩施工是指通过运用水泥作加固剂，引入特定的深层搅拌机械，在地基深层位置对水泥、软土等进行强制搅拌，由此使得软土变化成桩体，再结合3根桩一并开展作业，使桩与桩之间形成整体，进一步通过增强地基承载水平以生成止水帷幕，防止基坑外围水向基坑渗入的一种施工技术手段。该项技术手段凭借一系列优点，近年来在城市建设基坑工程中得到广泛推广，并在实际应用中收获了良好的社会效益和经济效益。然而，该项技术施工工艺要求较高，试桩试验技术参数选择尤为重要，施工过程中极易出现影响质量的不稳定因素，因此对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术工艺关键点、试桩参数计算、常见施工问题对策等开展研究，具有十分重要的现实意义。

1 三轴搅拌桩概述

1.1 三轴搅拌桩

三轴深层搅拌桩主要用于对不良地基的处理。三轴搅拌桩桩基坑中被动区土体加固及临时维护部位止水帷幕都需要应用到三轴搅拌桩。在施工过程中不会对周围土体造成过大影响，不会引发周围地面下沉、道路裂开、房屋倾斜等风险，因此在环境较为复杂且场地受限的城市工程施工中同样适用。

1.2 三轴搅拌桩特征

三轴搅拌桩具备多项不同特征，优点主要表现为4个方面：①加固效果佳，加固方式多样，适用范围广泛，使原本拌和完毕的土体变得更为均匀，成桩直径更为可靠，可收获良好的加固成效，进而满足各式各样土质条件及多种不同荷载要求的加固目的。②施工效率高，应用于施工工期短的工程，可有效加快施工速度，缩减施工造价。③适用范围较为广泛，通常可应用于复合地基、止水帷幕、支护结构等。可实现对原本软土的有效利用，依托原位土地加固技术，减少废土外运量。④搅拌桩机械产品不断推陈出新，性能逐步优化，适用于多种不同地质条件及工程种类。

三轴搅拌桩的缺点主要表现为2个方面：①三轴搅拌桩桩体抗倾覆能力弱，墙体变位性大，在基坑深度大、无内支撑的情况下不宜单独使用，需要配合强度高的灌注桩等组成围护结构。②搅拌机械庞大，组装复杂，占用场地大，移动不灵活。

2 工程实例

2.1 设计概况

本工程的SMW工法桩、槽壁加固、坑底抽条加固均采用φ850/1200 mm三轴搅拌桩，水泥掺量为20%（空桩水泥掺入量为10%）。水灰比控制在1.5～2.0∶1（坑底加固0.8～1.5∶1），要求28 d的无侧限抗压强度大于1.0 MPa（当搅拌桩用作坑底加固时，坑底以上虚桩要求28 d的无侧限抗压强度不小于0.5 MPa，并具有良好的均匀性）。为改善水泥搅拌转的性能和提高早起强度，可掺加外掺剂（如膨润土等）。

2.2 试桩参数计算

本参数选取坑底加固，桩长13.52 m，其中实桩长11.3 m，水泥掺入量为20%，空桩长2.2 m，水泥掺入量为10%，土的比重取1.8 g/cm3，有效加固面积为1.495 m2。对单根桩进行计算如下：实桩部分为11.30×1.8×1.495×0.2=6.08 t，空桩部分为2.2×1.8×1.495×0.10=0.592 t，总重量为6.08+0.592=6.672 t。水泥浆浆液用量：浆液配比为水∶水泥=1.5∶1，浆液比重取1.370 t/m3，实桩部分为6.08÷0.4÷1.37=11.09 m3，空桩部分为0.592÷0.4÷1.37=1.08 m3，浆液总量为11.09+1.08=12.17 m3。通过试桩来获取各种工艺参数为设计和施工提供依据。

2.3 施工工艺流程及工艺关键点

三轴搅拌桩施工工艺流程：测量放样→开挖沟槽、清除地下障碍物、场地整平→设置导向定位型钢→桩机就位、校正复合机水平和垂直度→拌制水泥浆液、开启空压机，送浆液至桩机钻头→喷浆、气搅拌下沉至桩底设计标高→喷浆、气搅拌提升至桩顶设计标高→成桩结束→移至下一桩位。施工工艺关键控制点：①桩机行走道板不得下沉，桩机垂直偏差不大于1/300的桩长。②下沉速度控制在0.5 m/min以内，搅拌提升速度应控制在1 m/min以内，注浆泵出口压力控制在0.4～0.6 MPa。③桩与桩之间的搭接时间不宜大于24 h，当超过24 h时搭接施工应放慢搅拌速度以保证搭接质量。④严格控制水灰比，水泥浆搅拌时间不少于2～3 min，搅拌应连续进行，防止水泥离析。⑤三轴水泥土搅拌桩桩位偏差不大于50 mm。

2.4 质量检测

在完成水泥深层搅拌桩施工后需要进行质量检测，通常可以通过3种方式进行检测：①完成施工3 d后使用轻型动力触控方式来检查桩身的均匀性。②在成桩7 d后对桩头进行开挖检查，位置在停浆面以下500 mm，并测量桩的直径。③在成桩28 d后，用钻芯法对桩体进行取样，检查单轴抗压强度、完整性和成桩深度。经实际现场检验，桩身连续、完整、均匀，其他各项均符合设计及规范要求。

3 施工常见问题及对策

3.1 邻桩搭接长度不足

（1）问题及其引发原因。这一施工问题主要表现为相邻三轴搅拌桩相互间搭接长度不足搭接、套接设计要求。引发这一问题的原因主要包括以下几个方面：①审图不严格或者未依据图纸内容开展施工。一些施工人员审图不严格，对搅拌桩组接方式予以混淆处理，抑或未切实依据图纸内容开展施工，由此引发施工质量问题。②桩机定位存在偏差。在具体测量放线过程中，因为操作不当或测量不完备同样会导致搅拌桩搭接长度不足。

（2）解决对策。针对邻桩搭接长度不足的问题，解决对策主要包括以下几个方面：①严格审图，切实依据图纸内容开展施工。通常而言，一个地基处理工程的止水帷幕搅拌桩大多有多个组接形式，图1是对3种三轴搅拌桩组接形式的综合。②开展好定位工作。于搅拌桩机导向架处装置定位架，并确保定位架上的垂线与控制线上的标识点位相对应。操作人员将搅拌桩机钻头置于开挖完毕的导沟中，支撑导向架上的定位架与标识完毕的胶带相对准，三轴搅拌桩邻近两组桩间距调节为1 200，具体定位如图2所示。

3.2 渗漏

（1）问题及其引发原因。对基坑土方进行适度开挖后，在该区域会出现大面积渗水情况，并且通常会汇集于锚索孔位置，结合锚索孔位置开挖结果，渗漏引发的原因包括以下几个方面：①止水帷幕于地下成桩效果不理想，一些部位还存在没有注浆体的情况；②开展完锚索注浆后，针对锚索孔采取相应的处理措施，导致止水帷幕遭受一定程度的破坏，进而引发渗漏情况。

（2）解决对策。在解决锚索孔渗漏问题过程中，基坑透水点所处部位存在不小的水流量，首先应当选取干海带对锚索孔局部予以塞实处理，并于孔口处留置20 cm；然后选取略微大于锚索的PVC管套住锚索，为后续锚索张拉提供便利；最后于孔口留置处选取“堵漏王”对锚索孔局部予以完全封堵处理。针对其他部位的渗漏处理，直径为10 cm、长50 cm左右的渗水管底部朝上30 cm处范围内，依据15 mm的孔距，钻设孔径为3 cm的钻孔，然后选取土工布对这一区域予以包扎处理，并水平埋入相应的土体，将埋设完毕的渗水管局部选取“堵漏王”予以完全封堵处理。

3.3 桩体冷缝

（1）问题及其引发原因。止水帷幕的主要作用是止住地下具备微承压性的潜水，承载粉土中潜水形成的侧向压力，进一步收获止水效果。倘若水泥凝结時间不及一根桩与邻近搭接桩施工时间，各桩体之间搭接势必会出现桩体冷缝，紧接着基坑开挖后，承压水极易沿桩体冷缝渗出，进一步对止水帷幕的止水效果发挥造成不利影响。

（2）解决对策。施工期间，一经引发冷缝问题，则应当运用在冷缝位置补做搅拌桩或者旋喷桩等技术手段。为了确保止水帷幕切实发挥止水效果，结合桩体冷缝引发原因，依托在不同部位冷缝内侧、止水桩外侧加入单根压密注浆，于已施工冷缝搭接部位开展压密注浆，在转角部位施工冷缝外侧引入两排压密注浆桩，有效防止承压水沿桩体冷缝渗出，促进止水帷幕止水作用的有效发挥，为后续施工有序开展奠定良好的基础。

3.4 施工过程冒浆

（1）问题及其引发原因。该项问题是指搅拌桩在钻进或提升期间，水泥土浆液面与孔口部位处在相同水平面上，进而造成水泥土浆液大量溢出。引发该问题的原因包括如下几个方面：①未引入科学适用的施工工艺。②黏土颗粒相互间黏结力过强，难以均匀拌和，搅拌期间往往会引发抱钻；部分土层并非黏土，易于均匀拌和，然而上部压力偏大，持浆水平有限，引发冒浆。

（2）解决对策。针对冒浆问题，解决对策主要包括如下几个方面：①针对不同土层选取科学适用的施工工艺。②搅拌桩机钻进前，搅拌桩位应适当注水，以确保搅拌头湿润，倘若地表为黏土，可加入一定量的砂子，以调节土层黏度；输浆期间土体持浆能力制约引发冒浆，造成实际输浆量不及设计水平，与此期间可引入输水搅拌到输浆搅拌再到一起搅拌的施工工艺，同时将搅拌机转速调节至50 r/min，确保搅拌均匀，尽量避免出现冒浆情况。

4 结语

总而言之，三轴深层搅拌桩止水帷幕具备适用范围广、施工效率高、加固效果好等优点，尤为适用于沿江、河、海等软土层条件下的工程建设。鉴于此，相关人员务必不断总结经验，提高对三轴搅拌桩内涵特征的有效认识，强化对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术的深入研究分析。本文对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术应用浅析研究，通过实例工程的桩身质量检验结果和现场止水效果得到成功验证，收获了良好的社会效益和经济效益，进一步提高了该技术运用成熟度，为相类似工程施工应用提供了可借鉴的思路和方法。

参 考 文 献

[1]陈明付.浅析三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工工艺及难点[J].四川建材，2017，43（6）：126-127.

[2]耿强生.三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术在施工中的应用探讨[J].建材与装饰，2016（2）：25-26.

[3]赵胜利，徐玉虎，姚罗涛，等.三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用[J].中国高新技术企业，2010（31）：157-158.

[责任编辑：陈泽琦]