三軸攪拌樁地基加固在施工中的應用

崔風起

摘 要 采用專用三軸攪拌機械在地基深處就地將水泥粉和軟粘土強制攪拌，經過一定時間，利用土和水泥水化物間的物理化學作用，形成有一定強度的水泥土固結體，從而提高軟土層的承載力，改善土體的壓縮特性、剪切特性、透水特性。

關鍵詞 水泥攪拌樁 地基加固

1.工程概述

南京地鐵三號線TA13-1標位于南京市南繞城高速與玉蘭路交叉口東側，該標段與繞城高速交叉，且位于繞城高速的下方。該標段總長度151m，平均寬23m，凈寬平均10m，地鐵三號線TA-13-1標埋深17～19.6m。

地鐵三號線TA-13標整體式現澆鋼筋混凝土結構，采用明挖順作法施工，基槽四周有直徑800㎜鉆孔灌注樁作圍護，基坑底均位于第5工程地質粉質粘土層。地基加固采用Φ850@600三軸水泥土攪拌樁?；觾炔勘粍訁^土體加固深度為基坑底以下2m范圍，基坑外側主陰角處加固深度為地表下1m至基坑底以下2m。三軸水泥土攪拌樁采用P.o42.5級普通硅酸鹽水泥，基底以下部分（實樁）水泥摻量為16%，基底以上部分（空樁）水泥摻量為7%，水灰比控制在0.8～1.5，實樁樁體28天無側限抗壓強度≥0.5Mpa，需保證樁體具有良好的均勻性。

2.三軸攪拌樁加固優、缺點

1.1 采用專用三軸攪拌機施工，兩軸同向旋轉噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內與水泥土充分翻攪拌和，而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，加固效果更優。

1.2 三軸攪拌機械施工效率高， 相對單軸或雙軸攪拌機械施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。

1.3 適用范圍廣。水泥深層攪拌樁適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土、泥炭土、有機質土等地基。同時，水泥深層攪拌樁所形成的水泥土固體可作為豎向承載的復合地基，基坑工程圍護擋墻、被動區加固、防滲帷幕等。

3.三軸攪拌樁地基加固施工

3.1施工準備

3.1.1材料備料

本標段地基加固采用P.o42.5復合型散裝水泥，在使用前，應按規定頻率對水泥進行抽檢，現場應搭設2個可儲存60t水泥的水泥罐，以確保連續生產。

3.1.2機械準備

三軸攪拌樁地基加固主要機械有三軸深層攪拌機、灰漿泵、灰漿攪拌機，儲漿罐、電腦流量計、所有計量設備均應通過檢測機構標定合格后，方可用于生產。

3.1.3加固體水泥用量的確定：根據地質報告確定被加固土體的性質，按設計要求水泥摻入比為實樁20% ，空樁10～12%的水泥摻入量，計算出每延米的水泥用量。其常規計算過方法為：

水泥用量（t）=加固體體積（m3）×土的天然密度（t/m3）×設計水泥摻量

三軸攪拌樁每幅所加固的面積為1.495㎡，但在設計和施工過程中每幅樁在橫向和縱向都存在一定的搭接，以木瀆站為例在設計上要求樁間搭接250mm。如果按照每幅樁1.495㎡計算每幅樁的水泥用量，在250mm搭接處的水泥摻量由于攪拌成樁兩次，在每一次成樁都摻入水泥，這樣在搭接處的水泥摻量將大于設計水泥摻量，水泥用量就會相應的增加。在實際施工過程中，為了更好地解決該問題同時又保證被加固土體的質量，一般做法為首先按照施工圖紙計算出被加固體的體積，然后根據加固體的體積計算出加固體總的水泥用量，在CAD圖上按照比例畫出樁位圖，并計算出總的加固幅數。然后用總的水泥用量除以總的加固幅數，就是每幅樁所需的水泥用量，這樣就能夠保證地基加固所需總的水泥用量不超過總的設計用量。

3.2工藝試樁

按照設計要求、地質實際情況和機械設備性能進行工藝試驗樁。

3.2.1深層攪拌樁施工是攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和，攪拌次數越多，拌和越均勻，水泥土的強度也超高。但是攪拌次數越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數、進尺速度，確定不同土層的水泥用量、水灰比、泵送壓力及施工工藝等。以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。

3.2.2試樁不少于3根，在成樁7 d后采取輕便觸探法，根據觸探擊數判斷樁身強度， 14 d后進行抽芯，觀察攪拌和噴漿的均勻程度，判定各種水泥摻量及施工工藝的施工效果。

3.3施工工藝

3.3.1平整場地：清除施工場地上的障礙物及雜物將原地面整平，一般整平后地表高程須高出樁頂50cm左右，以便施工，并在地基加固范圍內標出基坑內的障礙物，包括格構柱等。如遇有池塘及洼地時應抽水和清淤，回填粘性土料并予以壓實，不得回填雜填土或生活垃圾。導溝采用挖機開挖工作溝槽，溝槽寬度為1m、深度1m。

3.3.2樁機就位：鉆機就位應滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法檢測），為確保垂直度控制良好，在鉆機四個支座處加設較大面積的鋼墊箱，使鉆機在鉆進中保持平穩，鉆進時要經常檢查垂直度，如發現偏差則邊鉆進邊調整，對于設計長度較長的水泥攪拌樁，在開始時保持較慢的鉆進速度，待機身穩定后再加快鉆進速度。樁的孔位置與圖紙偏差不得大于50mm。

3.3.3水泥漿的制備須有充分的時間，要求大于3分鐘，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機導入儲漿罐時，必須通過過濾網，把水泥硬塊剔出。漿液進入儲漿罐中必須不停地攪拌，以保證漿液不離析。拌制漿液的時間超過兩個小時的應作為廢漿處理，施工時泵送水泥漿必須連續，水泥漿用量以及泵送水泥漿的時間應有專人紀錄。

3.4 施工過程控制

3.4.1三軸水泥攪拌樁施工過程中，應全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應編號，應將現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處，確保人員到位，責任到人。

3.4.2水泥攪拌樁開鉆之前，應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象，待水排盡后方可下鉆。

3.4.3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行垂直度控制。

3.4.4重點檢查每根成型的攪拌樁的確確水泥用量、水泥漿拌制的稠度、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。

4.質量檢測

水泥深層攪拌樁施工完成后，要對其施工質量是否達到設計要求而進行質量檢測，質量檢測要由有檢測資質的機構進行檢測，質量檢測方法主要有3 種：

4.1施工完成后3d 內的N10 輕便觸探試驗，主要目的是檢驗水泥攪拌樁樁身水泥漿液的分布均勻性，輕便觸探深度一般不大于4m，檢測頻率為施工總樁數的1%，且不少于3 根。

4.2施工完成28d 后進行的水泥攪拌樁承載力（靜載）試驗，可采用復合地基承載力試驗和單樁承載力試驗。主要目的是檢驗水泥攪拌樁完成后對地基的承載力是否得到提高，檢驗樁身是否達到設計和規范要求，檢驗數量為施工總樁數的0.5%～1.0%。且每項單體工程不應少于3 根。

5.結論

三軸深層水泥土攪拌樁施工方法作為軟基處理的方法之一，相比單軸、雙軸深層攪拌樁在施工速度、施工質量上占有明顯的優勢。同時，三軸深層水泥攪拌樁施工管理需要各管理層的重視才能得到有效的保證，施工人員也要提高認識和業務水平，重視施工過程質量的控制，才能有效地保證其加固效果。

參考文獻

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[2]余志成，施文華。深基坑設計與施工[M]。中國建筑工業出版社，1997

[3]龔曉南主編。地基處理手冊（第三版）[J]。中國建筑工業出版社，2008