三轴搅拌桩止水帷幕的止水效果分析及整改措施

刘航飞 柴吉元 凌礼贤

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

随着我国城市化发展建设进程的推进，土地资源越来越紧张，地下空间利用程度提高，基坑施工所面对的地下环境也更加复杂，尤其是近水区域，地下水系丰富，水位较高。为避免基坑施工中水流倒灌，会在基坑周围设置止水帷幕来保证基坑施工的安全。止水帷幕是用于阻止或减少基坑内外的水层交流的一种连续止水体。相较于其他方式，水泥土搅拌桩有施工时无震动、噪音小、无污染、造价低、施工操作安全等优点，当下常用三轴水泥土搅拌桩止水帷幕来进行止水。如果不能有效的止水，会引发水流倒灌，严重可能造成基坑开裂、坍塌，加大土方开挖难度，更甚之将影响周边安全。因此三轴搅拌桩止水帷幕的止水效果至关重要。本文以上海市力波啤酒厂转型项目的三轴搅拌桩止水帷幕为实例进行分析止水效果，以给同类工程予以借鉴。

1 工程概况

力波啤酒厂转型项目位于上海市闵行区，属于特大型城市综合体，共分为四期，总用地面积71940.80m2，总建筑面积287311.51m2。一期设两层地下室，四期设一层地下室，二三期设二层地下室（局部一层），整个基坑面积约64500m2，周长约1080m，基坑开挖深度为6.00～11.95m。整个基坑止水体系采用3Φ850@1200搅拌桩止水帷幕，搅拌桩水泥掺量为20%。

整个基坑特点为“深、大、复杂”，基坑边紧靠外部建筑物，周边都是住宅小区，西南两侧毗邻河流。南侧临北潮港，基坑边线距离北潮港河道蓝线约8.3m，河边为自然土坡，河宽约18.0m，水面标高约2.50～2.80m，汛期最高水位约4.10m，基坑顶平均标高4.50m，河岸边4m左右为绿化带。西侧近梅陇港，基坑边线距离梅陇港河道蓝线约11.1m，河边为砌石驳岸，河宽约18.5m，水面标高约2.50～2.80m，汛期最高水位约4.00m，基坑顶平均标高4.50m，其水位动态变化主要受控于大气降水、地面蒸发及地表水系等，降水量大的话甚至有漫水隐患。三轴搅拌桩止水帷幕若不能有效地止水，很可能造成河流的水回灌进基坑[1]。

2 三轴搅拌桩质量影响因素分析

三轴搅拌桩作为止水帷幕的构成主体，其施工质量是影响止水帷幕效果的最直接原因，对力波啤酒厂转型项目现场已经完成的一段试验桩进行了质量检查，共抽查统计了240个点，合格率为80%。与预期施工质量合格率指标还有部分差距，针对存在的问题，进行统计分析，并归纳总结绘制施工质量不合格因素分析图，如图1所示。

图1 施工质量不合格因素分析

从图1可以直观地看出，“桩身强度不满足”和“桩垂直度不满足”的质量问题累计频率为81.3%，因而这两项问题是三轴搅拌桩施工质量的主要影响因素。

针对“桩身强度不满足”和“桩垂直度不满足”问题，经多次讨论，广泛收集各级专家、项目部各部门人员、桩基专业分包管理人员、施工班组长和现场工人的意见，集思广益，运用“头脑风暴”进行原因分析，得出末端因素共有14条。造成桩身强度和桩垂直度不满足的原因分析如图2所示。

图2 桩身强度和桩垂直度不满足的原因分析

通过现场调查、现场测试等方法，对以上14条末端因素逐一进行认真地分析，最终确认影响三轴搅拌桩施工质量的5个关键因素：

（1）岗前交底、培训不足，导致现场管理人员及班组成员对整个三轴搅拌桩施工环节的工序、工艺要求及质量控制要点掌握不熟练。

（2）水泥浆配比不符合要求。按照设计参数要求，三轴水泥土搅拌桩所用水泥浆配比为水：水泥=1.5∶1,搅拌时间为：2～3min,水泥浆比重1.364,水泥掺入量20%。但经现场检查发现，现场工人未严格按照配比要求进行操作，而且为了赶时间，水泥浆配制都未完全拌匀，且水灰比明显偏大。经检测，实际水灰比达到水：水泥=2～2.5∶1,存在计量不准确、计量不稳定的问题[2]。

（3）压浆慢、提升快、欠复搅。依据施工工艺，应按照小于每分钟0.5米的速度进行钻杆下沉，才能保证浆液与加固土体均匀拌合，当钻杆下沉至相应位置后，应继续搅拌并持续喷浆1min,使桩身周边土壤与水泥浆充分搅拌，之后钻杆开始反转，并以小于每分钟1米的提升速度提杆，直至距离地面约50cm处或桩顶设计标高后再关闭注浆泵[3]。钻杆提升与下沉过程中浆液注入应连续进行，不得间断。但技术员在力波啤酒厂转型项目现场调查结果是，钻杆钻孔、提升的运行速度均超过1.0m∕min,甚至直接使用高档位，导致提升速度达到2.0m∕min,而且喷浆也是时而连续、时而停顿。

（4）场地承载力不足。力波啤酒厂转型项目桩基施工期间正值梅雨季节，且土质属于淤泥质的黏度，一有水漫入就造成场地泥泞，土壤承载力降低，施工过程中桩机所在区域会出现不均匀沉陷，导致桩机倾斜，并超出设计允许的偏差范围，且也未及时发现并作调整[4]。

（5）地下土层内夹有障碍物。力波啤酒厂转型项目前身是力波啤酒厂的旧厂址，场区内地下存在大量的老旧方桩基础，在桩基施工的过程中经常会遇到地下的老旧方桩，且不易排除，按照原有力波厂房图纸，旧方桩占现有场地的50%，且分布较分散。

3 三轴止水帷幕施工质量控制措施

基坑紧邻两条城市水系，为防止基坑开挖中出现渗漏影响基坑安全，三轴搅拌桩止水帷幕的止水效果至关重要，要想保证三轴搅拌桩止水帷幕的止水效果，作为止水帷幕构成主体的三轴搅拌桩，其施工质量就是最重要的控制因素。只要能保证并提高三轴搅拌桩的施工质量，就能有效提高三轴搅拌桩止水帷幕的止水效果。根据影响三轴搅拌桩质量的关键因素，制定出以下控制措施：

（1）加强人员教育培训。邀请当地专家、特别是对三轴搅拌桩施工方面的权威专家与基坑设计专家作为技术顾问，并组建专家组。根据专家的指导意见，结合力波啤酒厂转型项目的现场实际情况，编制针对性更强的技术交底及培训课件，对所有参与三轴搅拌桩施工的人员进行岗位培训并考试，成绩合格者方可上岗[5]。

（2）编制质量责任制和奖惩制度，并公布实施，以带动施工人员的积极性和责任心。

（3）采用自动计量控制水泥浆的拌合。要求施工队伍必须使用自动计量拌合设备进行水泥浆的拌合，严禁主观判断水泥浆是否搅拌均匀；由检验人员定时检查现场施工的水灰比，定期复核设备的精度，保证现场水灰比例计量的完好和准确；现场搭建设备防护棚，防止雨水流入现场的水泥浆拌合容器内，影响实际水灰比[6]。

（4）调整操作工艺。操作设备的操作手必须经培训合格且持有合格证书才能上岗操作，保证钻机的向下钻进、向上提升速度及桩底停滞时间满足施工需求。通过试验数据确定，钻机向下钻进和向上提升的速度宜控制在每分钟0.6米至1米之间,桩底位置标高降低30cm,停滞5 min,并持续进行复搅[7]。同时要严格控制水泥浆的喷浆量。

（5）采取基础加强措施。对桩机就位范围内的场地中局部弱的部分使用砖渣换填，整平夯实，并在桩机位置铺设钢板，保证桩机所在位置土壤不再发生沉陷；同时在桩机背后位置开挖排水沟，及时将场地内部积水抽排掉，避免场地积水影响施工。

（6）优化支护设计。联合支护设计单位对现场情况进行考察论证，结合场地内原有方桩，在旧桩四周采用高压旋喷进行压密注浆[8]。

4 结束语

三轴搅拌桩止水帷幕是目前最为常见的止水方式，但与其它的止水施工方法相比，其在施工质量控制上存在难度，搅拌桩本身属于在土层中施工的隐蔽工程，甚至于在基坑开挖后，也不像建筑工程项目的其它分部分项一样，可用肉眼直观地赖识别出施工质量，所以在施工过程中质量控制尤为重要。本文通过对上海市力波啤酒厂转型项目的三轴搅拌桩止水帷幕试验桩进行统计分析，发现“桩身水泥土搅拌桩强度控制”和“桩身垂直度控制”是三轴水泥土搅拌桩质量控制的关键点。在此基础上，集思广益，通过头脑分别及多处会议讨论，总结分析出5项关键影响因素，并有针对性地制定出施工措施，为工程的顺利实施提供了可靠的保障。