三軸攪拌樁的工藝原理及監理要點

俞 婷

(太原市建設工程質量監督站，山西太原 030009)

隨著水泥土攪拌機械的研發與進步，三軸水泥土攪拌樁以其更可靠的支護與止水效果、更快的施工速度、更強的可操作性等優點，廣泛應用在工程難度較大、施工要求高的基坑截水帷幕、被動土加固、插芯形成新的增強體等工程中。

1 三軸水泥土攪拌樁的工藝原理

三軸水泥土攪拌樁的原理，是以水泥系材料作為固化劑，通過攪拌機械采用噴漿施工將固化劑和地基土強行拌和，利用固化劑和地基土之間產生的一系列反應，使軟土硬結成具有足夠的強度和變形模量的水泥土。將水泥系材料和原狀土強行攪拌的施工技術，近年來得到大力發展和改進，加固深度和攪拌均勻性、隔水效果均得到提高，大功率的三軸攪拌機加固深度可達到25 m～30 m，三軸攪拌樁得到了廣泛應用。三軸攪拌機由多軸裝置和鉆具組成，鉆桿螺旋推進翼相間設置，兩軸同向旋轉噴漿，中軸逆向高壓噴氣，在反復進行的鉆掘和攪拌過程中，將一定深度內的地基土和由鉆頭噴出的水泥漿、壓縮空氣進行就地強制充分攪拌，在各施工單元間采取套接一孔法施工，墻體全長無接縫。由于中軸噴出的高壓氣體在土中逆向翻轉，使拌合后的水泥土更加均勻，比傳統的水泥土墻體加固和止水效果更優。在砂性土中宜用螺旋葉片式為主的攪拌鉆機，粘性土中宜用葉片式為主的攪拌鉆機，砂礫土中宜用螺旋式攪拌鉆機。施工中應根據成樁深度、作業環境、地質條件等選用不同功率和型號的三軸攪拌機，其配套樁架的參數須與三軸攪拌樁機的提升能力及成樁深度相匹配。三軸攪拌機械施工效率高，相對單軸或雙軸攪拌機械大大縮短了施工工期，安全可靠，對于進度要求緊和質量要求高的工程，此法施工特別有效。

2 三軸水泥土攪拌樁的監理要點

目前，國內的三軸攪拌樁大多采用國產的輕型機械施工，機械的裝置較為簡陋，施工質量的保證很大程度上取決于機組人員的素質和責任心;另外，三軸攪拌樁屬于地下隱蔽工程，對樁身的質量控制難度較大，需待基坑開挖后才能檢驗。因此，加強全過程的施工監理是控制施工質量的一個重要手段。下面從幾個方面闡述三軸水泥土攪拌樁施工質量控制的監理要點。

2.1 施工準備階段的監理要點

為確保三軸攪拌樁的施工質量，在施工準備階段應做好以下監控工作:1)施工開始前，認真熟悉設計圖紙、理解設計意圖，參加建設單位主持的圖紙會審和設計交底會議;結合地質勘探報告的內容，了解工程地質和水文地質特點、土層分布和地下水位情況。2)組織施工方對施工現場進行實地勘察，收集與工程有關的一切資料，了解清楚場地及毗鄰區域內的障礙物、地下管線、相鄰建筑物和構筑物等情況。3)審查施工方報送的施工組織設計，主要對施工參數、各項保證措施、進度計劃、現場施工平面布置圖、樁位施工布置圖(含樁號、樁機號、樁機工作走向及起始位置等)進行審核。4)審核施工方的管理體系是否完善，人員配備是否到位，特種作業人員是否持證上崗。為確保樁位準確和樁體質量，按照施工工藝特點，在測量放線上必須配有專業技術和經驗的測量員，在漿液配制和深層攪拌樁施工等重要環節上必須有專門質檢人員。5)總監理工程師組織編制監理實施細則和旁站方案，明確工作程序和各項制度、控制措施和監控要點。6)復核施工測量控制網，定出軸線、高程控制點及保護措施。7)正式施工前要進行試成樁，以確定實際的成樁工藝、技術參數和施工部署。水泥漿液的水灰比、攪拌機的提升和下沉速度、注漿量是施工中需要嚴格控制的參數。8)施工前認真組織好監理交底，提前進行告知和要求。就監理程序、監理方式、質量控制點、驗收方法、各工藝技術要求等，向施工方進行監理交底，便于今后的管理和控制。

2.2 施工過程中的監理要點

施工中監理工程師嚴格按照經批準的施工方案對各項施工參數(樁位及垂直度、水灰比、噴漿量、壓力、下沉提升速度等)進行質量控制。對每根樁的施工情況和工藝參數進行認真記錄。根據土質和水文情況提醒施工方及時調整噴射參數以達到良好的效果。主要控制:

1)施工場地須平整，清除地上與地下的障礙物，開機前須調試，保證樁機正常運轉和輸漿管暢通。

2)樁機就位后必須復測與校正，樁位偏差不得大于50mm。保持樁機底盤的水平和立柱導向架的垂直，控制樁身垂直度不大于1%。

3)三軸攪拌樁采取套接一孔施工，由于三軸攪拌樁對土體壓力較大，容易發生竄漿，影響鄰孔的質量，樁施打順序通常采用間隔跳打法施工，該法適用于N值50以下的土層，見圖1。

圖1 跳打方式施工順序

對于N值50以上非常密實的土層及N值50以下但夾有φ100mm以上卵石的砂礫層，施工時可用大功率減速機的螺旋鉆孔機先鉆孔，局部疏松和搗碎地層，然后再用上述間隔跳打法施工。

4)控制好樁機的下沉速度以及提升速度，防止出現夾心層或者斷漿情況。下攪與上提噴漿時的攪拌效果與鉆頭的鉆速有關，應確保土體任何一點均能經過20次以上的攪拌。下攪噴漿的速度應控制在0.5m/min～1.0m/min，上提噴漿的速度應控制在1.0m/min～2.0m/min。鉆桿需勻速旋轉、提升，確保樁體連續、均勻。鉆頭達到設計標高后，不能立即提升，應繼續攪拌并噴漿1min～2min，確保水泥漿與土充分拌和。

5)控制單樁水泥漿用量，檢查方法:查看配漿室數控儀、流量計、壓力表及記錄水泥漿桶數。水泥漿液嚴格按預定配合比制作，水泥漿攪拌時間不少于3min，壓漿應連續進行，不可中斷。噴射過程中用的泥漿隨制隨用，防止水泥漿沉淀。控制好水泥漿比重，利用水灰比換算出水泥漿比重，采用比重計現場量測。

6)樁徑控制:三軸水泥土攪拌樁的樁徑是靠每個攪拌軸下部的葉片長度來控制的，因此監理每班應對葉片磨損后的長度進行尺量檢查，若發現葉片磨損嚴重時，必須要求施工人員加焊接長。當發現葉片在土中攪拌脫落時，也必須要求施工人員補焊。

7)樁與樁搭接的要求:樁與樁搭接時間不應大于12 h;不論何種原因超過12 h，則在第二根樁施工時增加注漿量20%，同時減慢提升速度;如因相隔時間太長致使第二根樁無法搭接而出現冷縫，則在冷縫處采取局部補樁或注漿措施。

8)在三軸攪拌樁施工過程中出現壓力驟降、上升或大量冒漿等異常現象時，應查明產生原因并及時采取措施，故障排除后方可繼續施工。

9)施工中出現下述情況時，監理工程師報業主同意后下達停工令:a.使用沒有產品質量合格證的工程材料，或擅自替換、變更工程材料;b.施工中出現質量及安全異常情況，經監理提出后施工方仍不采取改進措施，或采取措施不力，未能糾正者;c.對已發生事故未進行處理和提出有效的改進措施就繼續作業。

施工方必須對存在的問題認真整改，然后填寫復工申請，經監理工程師審查同意，方可簽發復工令。

3 結語

三軸攪拌樁能有效地增強基坑支護體系穩定性、控制基坑變形，有效遏制基坑降水對基坑周邊環境的影響，在基坑加固、止水帷幕等方面應用越來越廣，因此，施工質量的監控尤其凸顯。在具體的工程實際中，把握好施工準備階段與施工過程中的監理要點，認真做好監理工作，是確保工程質量的一個關鍵環節。同時，三軸攪拌樁施工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，重視施工全過程質量的控制，才能有效地保證其加固與隔水效果。

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［3］鄭文雄，劉海濤，聶軍洲.水泥土攪拌樁施工工藝及質量控制［J］.水利科技與經濟，2013(113):86.