三轴搅拌桩止水帷幕水泥掺量控制及渗漏处理

赵美玉 李旭 周磊

中国核工业二四建设有限公司 江苏 徐州 221000

随着建筑业迅速发展，三轴搅拌桩止水帷幕被广泛应用，众多研究水泥搅拌桩中水泥掺量物理力学性能和工程造价，其中刘雨冰[1]对不同土质条件深基坑防渗帷幕水泥掺量优化研究，得出水灰比及水泥掺量的变化都将会直接影响水泥土的力学强度；谢舒良[2]、 李振军[3]、苏剑山[4]、李琦[5]等研究深基坑工程三轴搅拌桩施工质量控制及处理措施。程雷[6]等研究水泥掺量对浆液性能的影响。以上说明水泥用量是控制三轴搅拌桩成型质量关键。截至目前，三轴搅拌桩止水帷幕对水泥掺量具体控制措施报道较少。本文对三轴搅拌桩止水帷幕水泥掺量控制及渗漏处理进行研究，对后期指导工程实践有一定的重要意义。

1 工程概况

工程为开挖深度5.05～9.05m的基坑属于超过一定规模的危险性较大分部分项工程。根据勘察并结合区域地质资料，该工程主要土层均属第四系沉积物，土体参数见表 1。

表1 地质主要土层分部及描述

根据该场地的工程地质水文条件及挖深情况，基坑围护形式采用单双排桩+ SMW 工法+内支撑的施工工艺。本工程止水帷幕采用两喷两搅的三轴搅拌桩，设计截面形式为850@600，本幅桩内桩身搭接250mm；三轴搅拌桩采用42.5复合硅酸盐水泥，水灰比1.5～2.0，水泥掺量20%，每米桩水泥掺入量360kg。二幅桩之间套孔施工桩位偏差不超过5cm，桩径偏差不超过1cm，垂直度偏差不超过0.5%。要求28天无侧限抗压强度不低于1.0MPa。

2 施工工艺技术

2.1 工艺流程

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→打开高压注浆泵喷水泥浆并正循环钻进至设计深度→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m成桩结束→施工下一根桩。

2.2 施工步骤

三轴搅拌桩施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接，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，保证桩与桩之间充分搭接，以达到止水的作用。三轴搅拌桩施工工艺如图1所示。

图1 三轴搅拌桩施工步骤

3 水泥掺量控制措施

经研究[7]水泥土的强度随着水泥掺量提高而增强，严格控制每根桩的水泥掺量、水泥浆、水灰比是三轴搅拌桩的成型质量达到设计要求的关键因素，同时保证深基坑安全可靠。具体控制措施如下：

3.1 水灰比控制

1）控制水泥用量，减少影响因素。根据设计要求，水灰比1.5～2.0。水泥使用42.5复合硅酸盐水泥。施工时，使用电脑端控制后台拌制水泥浆，按照设计要求确定的水灰比，直接输入水及水泥用量，自行控制添加拌制，从而减少人为因素及其他因素。拌合好的水泥浆，应不停搅拌，使其均匀稳定，不能离析或停置时间过长。

2）监督水泥搅拌桩施工过程。现场安装监控，24小时实时监控施工过程，同时安排专人监督水泥进场，核实进场数量，做好水泥进场验收。

3）确保水泥浆的制拌质量符合要求。水泥浆搅拌时间不少于3min，滤浆后倒入集料池中，随后不断的搅拌，防止水泥离析压浆应连续进行，不可中断。在配制浆液时严格按照设计的水灰比来进行配比，严格过滤水泥浆，并随配随用。每日使用泥浆比重计抽查水泥浆比重，普通硅酸盐水泥密度3.1g/cm^3，水灰比=3.1-水泥比重/3.1*（水泥比重-1），通过换算得水泥浆的水灰比。测出数据不满足设计要求，不能使用，需要重新拌制，验收合格使用。

3.2 水泥浆控制

1）喷射压力控制，搅拌桩机后台输送管增加流量计，实施监督控制喷射压力。要求每个输送管道加装流量计，通过设备自有的压力装置及流量计数据，复核水泥浆喷射情况。

2）制备好的浆液不得离析，必须连续泵送，每次泵送前应保持泵送水泥浆前管路的湿润。搅拌桩桩体应搅拌均匀，表面要密实、平整。桩顶凿除部分的水泥土也应上提注浆，确保桩体的连续性和桩体质量。根据GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》相关规定控制水灰比、喷浆压力(0.4-0.6MPa)、喷浆提升速(0.3-0.5m/min)和每米每次的喷浆量。现场设专人跟踪检测、监督桩机下沉、提升搅拌速度，在桩架上每隔1m设明显标记，用秒表测试钻杆速度以便及时调整钻机速度，以达到搅拌均匀的目的，在桩底部分适当持续搅拌注浆至少15秒，确保水泥土搅拌桩的成桩均匀性并做好每次成桩的原始记录；因故停浆时，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复时提升喷浆。根据气候条件，适量掺入外加剂以增强浆体的流动性，保证送浆过程中不堵管。为了避免缸体损坏，水泥浆内的硬结块一定要清理干净。在每日完工后，对缸内进行一次彻底的清洗。喷浆搅拌施工中，如果因为故障而停机超过了 0.5h，就可以拆卸管理，排除灰浆，清洗干净，保持齿轮减速器内润滑油清洁。

3.3 每米打桩用量控制

加强施工过程管理，每日报批水泥进场及打桩记录，根据打桩记录每日核实每米水泥用量。每天专人核实水泥进场票据，统计每天施工的搅拌桩总米数，换算得出每米搅拌桩水泥用量，与水泥用量360Kg/m进行比对，判断每米桩长实际用量是否达到设计要求。如果出现偏差应及时纠正。

4 质量检验

4.1 水泥掺量控制措施检验

水泥掺量经电脑端数据统计，由图2可以看出各施工部位的水泥掺量均大于20%，满足设计要求。

4.2 水灰比控制措施效果验证

水灰比经过现场每日测量数据统计分析，由图3看出，图中存在泥浆比重在1.2左右，经换算水灰比在2.2左右，不满足设计要求，通过采用此措施，各施工部位泥浆比重基本控制在1.34～1.35，经换算水灰比在1.6左右，满足设计要求。

4.3 每米打桩用量核实

通过每日收集进场水泥票据，计算总进场水泥量7 490 620Kg，总桩长20 378.65m，换算出每米打桩用量为367.5Kg/m＞360Kg/m,满足设计要求。

4.4 水泥土搅拌桩的桩身强度检验

采用取芯强度试验检测桩的单轴抗压强度、完整性及长度[8]。搅拌桩桩体在达到龄期28天后，钻孔取芯测试其强度，其无侧限抗压强度不小于1.0MPa。该项目三轴搅拌桩设计桩数共计1106根，检测桩数为总桩数的1%。根据检测报告结果显示，28d龄期的水泥土单轴抗压强度大于1.0MPa，达到设计要求。如图2，图3。

图2 水泥掺量

图3 施工部位泥浆比重及水灰比

5 止水帷幕失效渗漏处理

在整个基坑开挖阶段，深基坑侧壁渗漏水较为常见，且产生原因较为复杂，存在众多的影响因素。深基坑侧壁渗漏水，经过深度分析原因，采用内堵、外封即引流管和注浆两种方法结合处理渗漏点，取得了较好的效果，同时达到主体工程的施工质量及保证工期。

5.1 基坑开挖止水帷幕渗漏情况

主要在大阳角部位及不同基坑支护桩型交接处出现渗漏点。

5.2 止水帷幕出现渗漏原因分析

1）因三轴搅拌桩与长螺旋钻孔灌注桩桩型不同，现场施工时桩间咬合不到位。2）随着每层基坑开挖，相应的长螺旋钻孔灌注桩与三轴搅拌桩受到土方开挖的压应力逐渐增大[9]，支护桩与止水桩应力状态不同，导致支护桩与止水桩间出现裂缝。

5.3 渗漏部位处理措施

大阳角部位和不同桩体交接点的墙体有渗水现象，经过每日观察研究，出现细微的裂纹渗水量较小，且为清水。采取了对裂纹部位渗水进行收集引流和注浆[10]的办法处理，以防止渗水造成水泥搅拌桩止水帷幕及灌注桩之间的桩间土流失现象的发生,达到止水效果。下面对这两种措施分别进行简单分析。

1）引流管

将渗水位置两侧支护桩表面清理干净，在基坑渗水点插入引流管，如渗水缝隙小，在引流管周围用水泥砂浆及水玻璃混合物快速封堵，待水泥砂浆达到强度后，再将引流管打结。渗水缝隙较大，采用快凝水泥砂浆砌墙封堵缝隙。为了避免引流管遭到施工的破坏以及受到建设的影响，可以采用防水水泥来对引流管进行封堵处理，从而在建设过程中发挥引流管的引流作用，避免基坑内出现积水，从而影响基坑建设的安全和整体施工项目的稳定。

2）双液注浆

为保证基坑围护结构漏水位置周边范围形成完整止水帷幕，基坑引水堵漏同时，在基坑围护结构外侧漏水处相应位置做双液注浆处理。施工流程如图4所示。

图4 双液注浆施工流程

施工流程：采用地质铝金钻头在基坑顶部渗漏点对应的止水桩外侧钻孔，成孔后插入注浆管到孔底，用清水洗孔。注浆材料采用水泥，水灰比1：0.5-1.0；浆液：水玻璃：1：0.5.注浆压力1-2MPa。清孔，在已完成的钻孔中用浓泥浆进行清孔，排除粗颗粒渣土。下注浆管。封孔，上部注浆孔用水泥掺水玻璃进行封孔。注浆，在漏水的部位注入双液浆，控制水泥凝结的时间1-2分钟，直至漏水部位完全封堵。在上部注浆的同时，可以在基坑内测漏水的部位用棉絮木塞进行封堵，减少水的流量。以有利于水泥的凝聚。 封堵完成后，在渗漏部位两侧一点距离，继续进行注浆加强。在基坑的内侧漏堵部位进行加固。以确保不会再出现新的渗漏。

6 结语

综上所述，三轴搅拌桩施工属于隐蔽工程，施工过程中对技术质量要求较高。经本工程实践证明，严格把控水泥浆质量、水灰比、每米桩水泥用量等控制措施，不仅能达到成桩质量要求，更能达到止水帷幕效果。另外，基坑开挖时，安排专人旁站监督巡查，发现问题及时采用引流和注浆两种方法解决基坑渗漏问题，该方法简单方便，切实有效，可确保达到基安全可靠。