三軸攪拌樁在建筑深基坑止水帷幕中的應用

易劍輝，龔伶妃，郭志輝

（湖南航天建筑工程有限公司，長沙410205）

1 引言

基坑施工會造成周邊地下水位下降，危及基坑周邊環(huán)境及本體安全，因此，應在基坑周邊設置止水帷幕，以切斷基坑外的來水。三軸水泥攪拌樁是以水泥為加固劑，采用特制深層攪拌機械，在深厚的地基上，將軟土、水和水泥的強制攪拌，利用水泥和軟土進行物理和化學反應，使軟土硬結形成樁體，并通過三排樁依次施工，使樁與樁之間連成整體，形成止水帷幕，提高地基的承載能力，阻擋基坑周邊的水進入基坑[1]。

2 工程概況

金源國際廣場位于珠海市橫琴新區(qū)澳門大學橫琴校區(qū)對面，與澳門某河相連，用地面積約6000m2，總建筑面積29 568.14m2，地下4層，地上9層，高39.80m，框架剪力墻結構。本基坑形狀為較規(guī)則的長方形，基坑寬61.9m，長72.0m，周長約260m，基坑開挖深度（考慮底板厚度）為18.40m，局部20.3m，安全等級為Ⅰ級，采用三軸水泥攪拌樁做止水帷幕+旋挖灌注樁做支護樁。

3 工程地質(zhì)、水文條件

本場地原為魚塘、灘涂，局部有深溝，后經(jīng)過人工吹填、回填成現(xiàn)狀。場地內(nèi)土（巖）層自上而下有：人工填土素填土層、海相沉積淤泥層、海陸交互相沉積的中粗砂、黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、中粗砂層、殘積土層、下伏強風化、中風化、微風化花崗巖層。場地內(nèi)地下水較豐富且埋藏淺，埋深為0.4～1.87m，地下水類型為孔隙承壓水，主要補給來源為大氣降水及山體基巖裂隙水的補給，主要向東面的海洋排泄，水位隨季節(jié)性變化。

4 施工方案

4.1 施工設備

JBJ180A850（改進型）三軸攪拌機（最大攪拌深度50m）、JBJ160A850（改進型）三軸攪拌機（最大攪拌深度38m）、BW-320泥漿泵、PC-200挖機、12m3空壓機及自動拌漿系統(tǒng)等。

4.2 工藝要求與流程

本工程止水帷幕及被動加固區(qū)均采用850mm大直徑、樁間距600mm的三軸水泥攪拌樁，采用套打成孔法，共計446根（樁長共計22 000m），均在地面施工。

4.3 施工方法及技術措施

施工過程及技術措施為：

1）確定工程參數(shù)。三軸攪拌止水樁施工順序采用跳幅套打施工（被動區(qū)加固采用搭接法），施工前應先進行試樁，確定施工參數(shù)，主要包括：摻合料配方、灰漿水灰比、攪拌機的提升速度和轉(zhuǎn)速、罐體和送風口風壓、灰漿泵壓力等[2]。攪拌樁施工后，應抽檢成樁質(zhì)量。

2）清除障礙物。攪拌樁需連續(xù)施工，故施工現(xiàn)場應滿足“三通一平”條件，施工前應探測并清除圍護施工區(qū)域的地下障礙物和管道，確保施工順利進行。障礙物若埋深較深或體積較大時，則采用潛孔錘鉆機將其破碎后再根據(jù)實際情況改用旋噴樁對該部位進行處理。

3）測量放線。根據(jù)業(yè)主提供的基準點坐標、總布置圖、基坑施工圖，按圖放出控制線，設置臨時控制樁，做好放線復核表，要求業(yè)主及監(jiān)理監(jiān)督驗收。

4）開挖溝槽。按照基坑邊線開挖溝槽（挖機容量0.4m3），溝槽尺寸1200mm×800mm，開挖土體及時清運，保證三軸水泥攪拌樁的正常施工。

5）樁機就位。機長統(tǒng)一指揮樁機就位，樁機下鋪設鋼板，移動前看清四周情況，發(fā)現(xiàn)障礙物要及時清除，移位完成后，檢查位置情況并及時糾正；攪拌機機架安裝就位應平穩(wěn)，導向塔垂直度偏差≤1/300，除了用全站儀或線錘進行觀測以確保鉆機的垂直度，本工程引入了德國生產(chǎn)的水泥土攪拌樁電子監(jiān)控和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能監(jiān)測和控制鉆機施工參數(shù)，并能對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行記錄和存儲，對樁身2個方向上的偏斜量進行可視化監(jiān)控，確保三軸攪拌樁位置偏差≤10mm。成樁后，樁心偏差≤50mm，樁身垂直度偏差≤0.2%。

6）水泥土配合比。P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥摻入量20%或樁的水泥用量為220kg/m；水灰比0.9～1.0；外加劑木質(zhì)素磺酸鈣，用量為水泥用量的0.2%～0.25%。

7）水泥漿液制備及注入（注漿壓力≥1MPa）。在現(xiàn)場搭建拌漿平臺，平臺配備電腦計量的自動攪拌系統(tǒng)和散裝水泥罐，開機前按方案進行水泥漿液的攪制。將準備好的水泥漿液送入灌漿桶進行備用。水泥漿液制備后，停滯時間≤2h，相鄰攪拌樁的施工間隔時間≤24h。

8）鉆進攪拌。攪拌樁施工采用兩噴兩攪的施工方法，在下沉時可用快擋，提升時必須用慢擋，下沉和提升過程均應注入水泥漿液，下沉和攪拌提升速度均應控制在0.5～0.8m/min，且保持勻速。為保證攪拌樁質(zhì)量，應在樁底部分重復攪拌注漿且停留約1min，提升達樁頂設計標高時，攪拌數(shù)秒，確保樁頭均勻密實，并做好原始記錄。樁體施工中出現(xiàn)停漿（若停機≥1h，為防止?jié){液結硬堵管，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗）時應保證搭接長度≥1m，恢復供漿后再噴漿提升，同時泵送必須連續(xù)。施工時，采用流量泵控制輸漿速度，注漿泵出口壓力為0.5～0.6MPa，水泥攪拌樁樁端應穿砂層≥1m。

9）施工冷縫處理。當施工出現(xiàn)冷縫（樁體施工間歇時間≥24h）時，應馬上做好標記（以絕對坐標記錄），然后采取在冷縫處止水樁外側補攪拌樁的方案。后補攪拌樁和原有止水樁的搭接厚度為 150～300mm[3]。

10）報表記錄。施工過程中所有的施工參數(shù)（樁編號、樁長、提升（下沉）攪拌噴漿時間和深度、水泥用量、試塊編號、水泥摻比、水灰比等）都由專人負責記錄，記錄要求詳細、準確、真實，其中深度記錄誤差≤1cm，時間記錄誤差≤5s。每天需做一組7.07cm×7.07cm×7.07cm試塊。試樣宜從附著在最后一次攪拌頭提升上來的鉆頭上土中取得，且對試塊進行編號、記錄和養(yǎng)護，達齡期（28d）后送實驗室做水泥土抗壓強度試驗（要求無側限抗壓強度≥1.2MPa）。

11）降水試驗。在基坑止水帷幕完成封閉后，對基坑進行整體降水試驗，并通過對設立在基坑外的水位觀察孔，確認基坑是否已實現(xiàn)止水封閉，若出現(xiàn)水位急劇下降，則根據(jù)觀察到的情況及時采取措施補救。

5 結語

目前，該基坑已經(jīng)開挖驗收。金源國際廣場采用三軸水泥攪拌樁做止水帷幕的施工實踐達到了預期目標。證明了在建筑深基坑施工中,三軸水泥攪拌樁做止水帷幕不僅能提高工效，降低施工難度,節(jié)約成本，還能從源頭上解決復雜水文、地質(zhì)條件下建筑深基坑在施工抽排水時降壓所帶來的問題，保證了基坑周邊環(huán)境和本體的安全，具有很好的經(jīng)濟和社會效益，對今后同類工程的施工也具有一定的參考價值。