三軸水泥攪拌樁施工技術在工程實踐應用分析

文｜廣州市第四建筑工程有限公司 吳華南

三軸攪拌樁具有施工快、效果好、施工質量較有保證等特點，已普遍應用在施工要求高、技術難度大的基坑支護工程。它的主要施工技術原理是在施工中，加入具有加固作用的水泥，透過攪拌機械，把地基深層的軟土、水、水泥等進行攪拌擠壓，使軟弱土體在擠壓下變硬成為樁體，經過三排樁連續施工后，樁與樁之間連成一體，形成止水帷幕，有效使地基承載力提高，達到基坑四周的水不能滲入到基坑內的目的。

一、工程概況描述

廣州海事法院審判綜合樓工程施工總承包工程規劃總用地面積21297平方米，凈用地面積17723平方米，裙樓3層，其上一幢塔樓7層，整座樓地上10層，高53.8米（女兒墻），49.8（屋面），最大單跨跨度21米，單體總建筑面積29440平方米，地下建筑面積7200平方米，地下室共兩層，部分為人防用房。基坑開挖深度12.6米～13.9米。

本項目為二層地下室，基坑開挖深度為11.40m～13.10m，挖深范圍內側壁巖土自上而下主要揭露為填土、淤泥、砂土、粘性土等。基坑周邊環境相對簡單，根據基坑所處的環境、工程地質、水文地質及基坑開挖深度，經工程類比及計算分析，本工程采用三軸水泥土攪拌樁（A850@600)）作為止水帷幕。

圖1 三軸水泥攪拌樁施工工藝流程圖

二、三軸攪拌樁施工工藝分析

本工程止水帷幕采用直徑850mm的三軸水泥攪拌樁搭接形式，間距為600mm，水泥摻入量180kg/m。樁體固化劑采用為P.O42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥漿的水灰比控制在1.2～1.8左右，攪拌樁采用二攪二噴工藝，提升速度不應大于0.8m/min。工藝流程見圖1。

三、施工過程分析

1、施工現場地面平整

進行施工前，先要對施工場地表層雜物清除，確保地面平整，以平面布置圖為依據，制定科學的施工順序和施工材料、施工機械的安放位置。

2、樁位放樣

按設計圖紙和坐標基準點指引，完成放樣定位與高程引測作業，同時做好永久或臨時標志，測量技術復核單內容必須報監理人員復核，經審核驗證無誤后，才能開始攪拌樁施工。

3、導向溝槽開挖

按照基坑內已定好的控制線，用挖機進行導向溝通開挖，如發現地下有障礙物時，要及時進行清除處理，確保樁機順利行走。

4、樁機就位

為保證攪拌樁能順利施工，應保證樁機行走范圍內地基堅實，滿足施工要求，如達不到要求的，應加墊鋼板，避免在施工中出現陷機現象。

由于三軸攪拌樁樁的有相當大的自重，機架又高，移動行走時不太方便，故一定要合理安排好樁機的移動速度，要保證地面平整后方可移動樁機，同時要有人負責指揮。樁機移動時四周的障礙物要清理，以便樁機能平穩向前移動。

樁機運達施工場地后，要及時定好樁機的位置，調整好垂直度，樁架和步履水平精度應滿足施工要求。

施工時樁機底盤的水平應與立柱導向架保持垂直；樁身傾斜度要控制在1.0%范圍內，樁位偏差控制在50mm以內，樁徑偏差應小于4%。基坑開挖過程中，要保證樁頭、樁體完整。

5、按設計要求配制水泥漿

開動鉆機前，拌漿作業人員要根據設計方案所定的內容進行配制水泥漿液，根據本工程實際情況，確定采用的水泥為P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比定在1.2～1.8之間。

在標準水箱內按定好的水灰比采用攪拌機拌制水泥漿液，攪拌水泥漿時間應達到3min以上，之后透過濾網倒入具有攪拌裝置的貯漿桶或貯漿池中，濾漿入集料池后，還要不斷攪拌，防止漿液出現離析現象，壓漿要連續進行，不能中途停止。

6、噴漿攪拌下沉至樁底

依據施工現場土質的情況確定好計算速率，開動電動機，等鉆頭鉆至樁底位置時方可停止。

開動空壓機、灰漿泵，等純水泥漿到達攪拌頭后，放松卷揚機使攪拌頭自上而下切土拌和下沉，控制好攪拌頭下沉速度，以1m/min為宜，同時進行噴漿、攪拌、下沉工序，讓水泥漿和原地基土攪拌充分，直至樁底位置。

7、當樁底座漿攪拌至樁底標高位置，便使攪拌頭停放在樁底位置上，繼續噴漿15秒，以保證樁底土攪拌均勻。

8、噴漿攪拌提升至樁頂標高

樁底座漿后，保持連續噴漿，攪拌頭從樁底開始噴漿攪拌提升至設計樁頂標高，最后閉漿攪拌至地面。攪拌頭提升速度均控制在0.8m/min以內。

9、閉漿攪拌提升至地表

因設計樁頂標高以上水泥漿液減半，自樁底噴漿攪拌至設計樁頂標高后，關閉漿液，繼續攪拌提升至地表。

四、施工質量控制措施

進行三軸水泥攪拌樁施工，為了達到基坑側土加固、基坑止水的目的。如施工質量達不到預定要求，將會影響基坑的安全和后續工程的順利進行。施工中應嚴格控制施工工序，保證工程質量達標。

1、攪拌樁施工前先進行成樁試驗，定下有關施工參數。有需要時可在水泥漿中加入一定量的速凝劑，可縮小樁的養護期。

2、本工程應用套打法進行三軸水泥攪拌樁止水樁施工，采用全截面法進行加固樁施工，施工中鉆機要依據攪拌樁排樁軸線平行移動，以利樁體間能有效搭接，鉆機移動時要不斷復核樁位，保證移動線路正確。

3、施工中因故停止注漿后，需要恢復壓漿前，要調整攪拌機的高度0.5m或下沉0.5m后，才能進行攪拌注漿作業，這樣才能保證攪拌樁的能連續進行。

注漿量和提升速度應控制在合適范圍內，攪拌頭下沉速度為1m/min，提升速度控制在1.5m/min以內比較合適，注漿泵出口壓力控制為0.4～0.6MPa，保證地下土體均勻攪拌，避免出現斷漿和夾心層問題。

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圖2

4、樁與樁搭接時間相隔要控制在24小時內，如超時，要進行局部補樁或注漿，以保證搭接質量。見圖2。

5、當遇到搭接不理想或相隔時間太長不能搭接時，要做冷縫處理。需要在冷縫處圍護樁外側補攪素樁方案。

當圍護樁強度達到要求后再實施補樁，避免偏鉆，確保補樁要求，圍護樁和素樁之間的搭接厚度以10cm為宜。

6、嚴格控制墻體的連續性目標和接頭的施工水平，三軸水泥攪拌樁的搭接、施工設備的垂直度補救需由重復套鉆來保證，最終達到止水的效果。

做好水泥漿密度測試工作后，才能施工，定好施工中所需要用的水和水泥的數量，施工時以此為標準不能隨意增減。

施工中要隨時對攪拌機樁架垂直度進行檢查，出現偏差時要及時糾正，使攪拌機作業時處于垂直狀態，確保攪拌樁成樁質量。保證泥漿的配合比在設計允許范圍內，避免泥漿產生離析問題。

放在攪拌池中的水泥攪拌要連續進行，不能中斷。攪拌樁機鉆頭下沉深度達到樁基設計位置后，應繼續進行噴漿作業，時間約為15秒左右，邊攪拌，邊噴漿，使樁底部的水泥能均勻攪拌。

7、施工冷縫處理

為保證止水帷幕的質量，攪拌樁施工要連續進行，不允許施工中途停止出現施工冷縫。但在以往實踐中，因以下情況導致冷縫出現：（1）施工中遇到地下管線等障礙物未能及時清除，令攪拌樁不能連續施工形成冷縫；（2）施工沒有連續進行、可設備發生故障、突然停電等，均使攪拌機施工停止，如上述問題不能在20分鐘內解決，水泥漿已進行初凝階段，相鄰樁不能進行攪拌，要相隔一段距離才能施工，因而形成冷縫；（3）由于攪拌樁機械垂直度或樁位出現偏差，導致樁的上下、左右樁體不咬合形成樁冷縫；施工單位遇到上述情況后，應對冷縫位置做好標記，同時要馬上報送項目部與監理、甲方等相關單位，共同制定處理方案。

五、質量檢測及效果評定

為保證攪拌樁止水效果達到施工要求，按規定應在完成后的樁中抽取部分樁芯進行檢測，以檢驗樁身均勻性和密實度。

檢驗樁身強度時，可通過試塊試驗及28d齡期后鉆孔取芯的綜合情況確定，要抽取樁總數2%并至少5根以上的樁芯進行檢驗。

進行水泥土試塊時，每班要抽查2根以上的樁，每根樁做成3組水泥土試塊，在樁身不同深度處取3個位置作為樣本，最上取點位置要設在低于有效樁頂下3m，樣本要放在水中養護，測定28d無側限抗壓強度。本工程經過現成實時鉆芯取樣檢測，結合芯樣外觀、均勻度、標準貫入擊數和強度、齡期等多種參數進行分析，確認芯樣具有較好的外觀和均勻度，各種指標達到施工要求，結合評定結果表明，樁的施工質量全部達到合格或優良等級，三軸攪拌樁施工技術應用取得良好效果。

六、總結

施工實踐表明，三軸攪拌樁的施工簡便、施工效果良好。本工程完工后，按要求對部分樁進行開挖檢驗，結論表明，樁身質量及止水等有關指標均取得理想效果。此外，結合坑外土體位移、沉降觀測、水位觀測等檢查數據分析，也取得滿意效果。由此可見，三軸攪拌樁施工技術，可在工程基坑支護施工中推廣應用。