福州基坑支護(hù)工程中常見土處理技術(shù)對(duì)比及施工要點(diǎn)

(中國電建集團(tuán)福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司， 福建 福州 350003)

1 福州盆地巖土工程地質(zhì)特點(diǎn)

福州盆地位于福建省東部沿海、閩江下游。福州盆地中部地處大鳳山—烏山—于山南側(cè)斷裂帶上， 該地段淤泥層厚度巨大（常常超過 30m）[1]，此處淤泥強(qiáng)度極低，含水量大，具有流動(dòng)性對(duì)基坑支護(hù)工程造成許多不利的影響。福州盆地中位于閩江沿岸的臺(tái)江古河床淤泥沖積地段，其砂層厚度大，穩(wěn)定性好，埋藏淺[1]，在基坑支護(hù)工程中，由于水頭差的作用，容易產(chǎn)生流砂、管涌、突涌等現(xiàn)象。

2 雙軸水泥土攪拌樁特點(diǎn)及施工要點(diǎn)

2.1 水泥土攪拌樁作用機(jī)理

水泥土攪拌樁利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基中就地將軟土和固化劑(漿液狀或粉體狀)強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟士硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和具一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基[2]。

2.2 雙軸水泥土攪拌樁工藝特點(diǎn)

福州地區(qū)雙軸水泥土攪拌樁常使用的施工機(jī)械為SJ30型深層攪拌機(jī)，雙軸都是旋轉(zhuǎn)噴漿軸，機(jī)架為井字架，走管式行走。最大理論扭矩為8kN.m。

雙軸攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)有a.攪拌樁布置形式靈活[3]，基坑支護(hù)的水泥土被動(dòng)強(qiáng)化區(qū)施工時(shí)廢樁較少；b.單位造價(jià)較低[3]；c.施工機(jī)械自重較小，對(duì)場(chǎng)地要求較低，場(chǎng)地內(nèi)有溝壑時(shí)，雙軸攪拌樁機(jī)可在在架設(shè)的 H型鋼上移動(dòng)；d.雙軸攪拌樁施工機(jī)械功率小，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工用電要求低;e.雙軸攪拌樁施工過程產(chǎn)生的置換土體較少，比較環(huán)保。

雙軸攪拌樁的缺點(diǎn)有 a.雙軸攪拌機(jī)功率扭矩小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在基坑支護(hù)工程中雙軸攪拌樁僅能處理淤泥、淤泥質(zhì)土及標(biāo)準(zhǔn)貫入度小于10的砂土；b.雙軸攪拌樁機(jī)電機(jī)及鉆桿質(zhì)量較輕，泵送水泥漿壓力較小，處理土層深度有限，在實(shí)際工程中基本不超過15米，無法打穿標(biāo)貫超過10砂土；c.存在土體與水泥漿攪拌不均勻的情況，攪拌樁強(qiáng)度較低。

2.3 雙軸水泥土攪拌樁在基坑支護(hù)工程中適用范圍

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根據(jù)雙軸攪拌樁的特點(diǎn)，雙軸攪拌樁適用于含有機(jī)質(zhì)較少的淤泥與淤泥質(zhì)土或水量不豐富、且標(biāo)貫在10以內(nèi)的砂土，樁長應(yīng)在15米以內(nèi)。雙軸攪拌樁可在開挖較淺（5米以內(nèi)）的基坑支護(hù)工程中，作為止水帷幕與混凝土樁、H型鋼、鋼支撐體系相配合構(gòu)成支護(hù)體系，或者作為基坑底邊緣的抗隆起被動(dòng)區(qū)加固措施。

2.4 雙軸水泥土攪拌樁的施工要點(diǎn)

a．為保證漿液能較均勻的分布在樁體中，雙軸攪拌樁機(jī)的噴漿口應(yīng)布置在葉片的邊緣，而不應(yīng)將噴漿口設(shè)置在攪拌軸中間位置。

b．應(yīng)嚴(yán)格按圖紙及規(guī)范要求控制水灰比及水泥摻入量。雙軸攪拌樁的水泥漿制拌后臺(tái)一般比較簡單，工人文化水平也有限，因此管理人員應(yīng)將數(shù)字形式的水灰比換、水泥摻入量算成制拌一灰漿桶的水泥漿，應(yīng)加入的水泥包數(shù)，并標(biāo)在顯著位置，在灰漿桶上標(biāo)出應(yīng)加入水的刻度。

c.在雙軸攪拌樁施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行“二噴四攪”，保證成樁質(zhì)量。

3 三軸水泥土攪拌樁特點(diǎn)及施工要點(diǎn)

3.1 三軸水泥土攪拌樁工藝特點(diǎn)

一套完整的三軸攪拌樁機(jī)械由為三軸動(dòng)力頭、打樁架、全自動(dòng)后臺(tái)攪拌系統(tǒng)、注漿機(jī)、空氣壓縮機(jī)組成。三軸指的是位于兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)噴漿軸與位于中間的高壓噴氣軸。

三軸攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)有 a.三軸攪拌樁機(jī)扭矩大，工作時(shí)高壓噴氣軸噴出高壓氣體能使水泥和土充分?jǐn)嚢瑁瑯扼w均勻，止水效果好；b.三周攪拌樁機(jī)自重大，扭矩大處，理深度較大，最大可以打穿標(biāo)貫30的砂土；c.步履式行走，穩(wěn)定性好，成樁效果穩(wěn)定；d.后臺(tái)自動(dòng)化水平高，水泥摻入量和水灰比易于控制。

三軸攪拌樁的缺點(diǎn)有 a.造價(jià)高，每延米人工機(jī)械費(fèi)的市場(chǎng)價(jià)格約是雙軸攪拌樁的4倍；b.施工過程中置換出大量渣土，不夠環(huán)保；c.三軸攪拌樁機(jī)機(jī)身自重大，要求場(chǎng)地要平整，地基承載力應(yīng)滿足樁機(jī)要求，前期投入大；d.三軸攪拌樁機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用電需求高，整套設(shè)備的用電量在450kW-500kW之間。

3.2 三軸水泥土攪拌樁在基坑支護(hù)工程中適用范圍

根據(jù)三軸攪拌樁的特點(diǎn)，三軸攪拌樁適用于對(duì)止水要求較高的基坑支護(hù)工程，如福州閩江沿岸的臺(tái)江古河床淤泥沖積地段的砂土層；三軸攪拌樁機(jī)也適用于開挖深度較大（5米以上），基坑周圍建筑物較近，對(duì)基坑變形要求較高的工程。由于三軸攪拌樁的水泥與土攪拌充分，H型鋼可以直接插入尚未凝固的水泥土中，即SMW工法，此工法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于福州的深基坑支護(hù)中。

3.3 雙軸水泥土攪拌樁的施工要點(diǎn)

a．當(dāng)三軸攪拌樁機(jī)作為作為止水帷幕時(shí)，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高只能作為參考，技術(shù)人員應(yīng)該通過觀察樁機(jī)工作電流、鉆進(jìn)速度等，確定水泥樁是否已穿過透水層來控制樁底標(biāo)高。

b.三軸攪拌樁在鉆進(jìn)和提升的過程中都必須進(jìn)行噴漿，以防噴漿孔堵塞。

c.為保證三軸攪拌樁的水泥摻入量，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范、規(guī)程控制樁機(jī)的鉆進(jìn)和提升速度。樁機(jī)鉆進(jìn)至樁底時(shí)，不能立刻提升，應(yīng)停留并攪拌注漿不小于2分鐘。

4 高壓旋噴樁特點(diǎn)及施工要點(diǎn)

4.1 高壓旋噴樁作用機(jī)理

高壓旋噴樁利用高壓噴射注漿將水泥漿或水以超過20MPa的壓力脈沖切割土體，同時(shí)提升鉆桿，使土粒與水泥漿以一定的比例拌合在一起，待漿體凝固后，在土中在土中形成一個(gè)圓柱狀固結(jié)體 （即旋噴樁），以達(dá)到加固地基或止水防滲的目的[4]。

4.2 高壓旋噴樁工藝特點(diǎn)

高壓旋噴樁鉆機(jī)選用SG2-150等小型地質(zhì)鉆機(jī)搭配高壓水泵、泥漿泵、空壓機(jī)等配套。

高壓旋噴樁的優(yōu)點(diǎn)：a.施工機(jī)具體積小、移動(dòng)靈活[5]；b.高壓噴射注漿使得水泥漿和土體攪拌充分。

高壓旋噴樁的缺點(diǎn)：a.在較硬土層中易產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，處理深度有限；b.在施工過程中對(duì)周圍土體產(chǎn)生較大擠壓，對(duì)周邊構(gòu)筑物可能產(chǎn)生不良影響；c.每延米水泥用量較大、人工機(jī)械費(fèi)較高。

4.3 高壓旋噴樁在基坑支護(hù)工程中適用范圍

根據(jù)高壓旋噴樁的特點(diǎn)，高壓旋噴樁適用于狹小的施工面，或者部分場(chǎng)地空中有電線等障礙物，也可以在間隙較小的孔樁中間施工起到止水、止土的作用；在福州地區(qū)許多工程實(shí)例中，在基坑開挖過程中使用高壓旋噴樁（水泥漿中摻入水玻璃）進(jìn)行堵漏處理也都取得了不錯(cuò)的效果。

4.4 高壓旋噴樁的施工要點(diǎn)

a．高壓旋噴樁施工過程中要注意是否有大量漿液析出，如果析出的漿液量超過20%，可采取加大噴射壓力、調(diào)整噴漿孔孔徑、控制提升速度等措施。

b．高壓旋噴樁如在施工過程中，應(yīng)密切關(guān)注高壓注漿壓力表的變化，如出現(xiàn)驟然變化，必須停止施工，確定問題并解決，檢查壓力表度數(shù)正常后，再行施打高壓旋噴樁，避免出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象。

c．高壓旋噴樁施工止樁頂標(biāo)高后，應(yīng)繼續(xù)提升噴漿，噴嘴的高度應(yīng)超過設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5m以上，避免樁體頂部的凹陷影響成樁效果。

d．高壓旋噴樁施工前，要對(duì)周邊地下的構(gòu)筑物、管線等了解清楚，避免高壓旋噴樁擠壓周圍土體，對(duì)構(gòu)筑物、管線等造成破壞。

5 結(jié)語

在福州地區(qū)的基坑支護(hù)工程中，本文所述的土處理技術(shù)均較常見，各有其鮮明特點(diǎn)，各有用武之地。只有根據(jù)工程的具體情況，選擇合適的方法，抓住施工控制要點(diǎn)，才能最終保證工程質(zhì)量與工程經(jīng)濟(jì)效益。

[1]林晨．福州盆地工程地質(zhì)特征及其勘察與施工[J]．礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2002，(5)：52—54．

[2]龔曉南．地基處理手冊(cè)[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2008．

[3]沈丹．五軸水泥攪拌樁與傳統(tǒng)水泥攪拌樁的對(duì)比分析[J]．山西建筑，2015，41(3)：78—79．

[4]韓冬,趙雪，丁潤華.高壓旋噴樁施工工藝[J].建設(shè)管理，2014，33(4)：80—81．

[5]謝炳．高壓旋噴樁臨近構(gòu)筑物施工方法研究[J]．價(jià)值工程，2016，(13)：150—151．