三軸水泥土攪拌樁質(zhì)量控制及病害處理

邱悅

摘? ? 要：城市建設(shè)為獲得更大、更深的地下利用面積選擇采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為永久地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，近幾年圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工工藝得到了很大程度的發(fā)展。三軸水泥土攪拌樁止水帷幕具有施工周期短、工程造價(jià)低、適應(yīng)土層廣、抗?jié)B性能好、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在地下水豐富的南方城市當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù);三軸水泥土攪拌樁質(zhì)量控制;垂直度控制;冷縫處理;高壓旋噴

1? 引言

目前基坑止水帷幕主要采用ZKD85-3A型三軸攪拌機(jī)，由側(cè)邊兩根高壓注漿管加中間的高壓風(fēng)管組成。鉆孔作業(yè)時(shí)三軸同時(shí)向設(shè)計(jì)深度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)，同時(shí)在灰漿系統(tǒng)及高壓風(fēng)系統(tǒng)的配合作用下，在鉆頭處噴射出水泥漿液，鉆頭及螺旋鉆桿將水泥漿與原位土體反復(fù)混合攪拌從而形成均勻、密實(shí)、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗?jié)B和抗壓性能優(yōu)良的水泥加固土體。

但三軸水泥土攪拌樁在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，存在樁身垂直度偏差過(guò)大、樁身強(qiáng)度不足、攪拌加固土體孔隙偏多等問(wèn)題，直接影響止水帷幕止水效果和結(jié)構(gòu)安全。因此采用可靠、經(jīng)濟(jì)的控制方法改善施工質(zhì)量具有重要意義。

2? 質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1? 樁身垂直度控制

三軸水泥土攪拌樁垂直度控制，直接影加固土體的連續(xù)性及帷幕止水效果。目前，三軸水泥土攪拌樁垂直度控制普遍采用攪拌機(jī)械自帶的垂直度檢測(cè)裝置：即采用兩個(gè)平行于主立桿的線錘，分別與主立桿形成X-Z和Y-Z兩相互垂直的平面用以檢測(cè)鉆機(jī)在止水帷幕軸線方向和垂直于止水帷幕方向上的垂直度偏差。通過(guò)專(zhuān)人觀察主立桿底線錘偏離限位鋼圈情況并反饋操作室進(jìn)行糾偏。此類(lèi)方式存在垂直度控制精度低、無(wú)法連續(xù)監(jiān)控、糾偏不及時(shí)、施工效率低等缺點(diǎn)。杭州望江01地塊安置房項(xiàng)目三軸施工采用了新的垂直度監(jiān)測(cè)裝置和信息化采集控制系統(tǒng)對(duì)攪拌樁垂直度偏差進(jìn)行控制。

三軸水泥土攪拌樁施工中采用了改良后的”垂直度監(jiān)測(cè)儀”（見(jiàn)圖1），儀器由刻有度數(shù)的儀表盤(pán)和吊錘組成并封裝成一個(gè)整體，避免了傳統(tǒng)吊錘受強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)氣流隨風(fēng)搖擺不定的問(wèn)題，穩(wěn)定性、精確度大幅提高。垂直度監(jiān)測(cè)儀分別在X-Z和Y-Z平面上布置一組并固定在鉆機(jī)主立桿上，形成相互垂直的兩個(gè)平面。通過(guò)精確控制監(jiān)測(cè)儀讀數(shù)在900±0.570范圍內(nèi)使攪拌樁垂直度滿足要求。垂直度監(jiān)測(cè)儀上數(shù)據(jù)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸至操作室顯示器上，鉆機(jī)操作人員通過(guò)顯示數(shù)據(jù)及時(shí)對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏處理。且垂直度監(jiān)測(cè)儀與信息化監(jiān)控系統(tǒng)相互配合，極大的提高了樁身垂直精度，提高了施工效率，為攪拌樁止水帷幕施工控制提供了新的經(jīng)驗(yàn)。

2.2? 加固攪拌土體密實(shí)度、強(qiáng)度、孔隙率控制

三軸止水帷幕施工質(zhì)量主要制約因素有：地質(zhì)狀況、水文條件、漿液質(zhì)量、攪拌工藝等。下文結(jié)合望江01地塊安置房項(xiàng)目工程實(shí)例進(jìn)行加固土體的質(zhì)量控制分析。項(xiàng)目所處地質(zhì)富含地下水，且主要沉積砂質(zhì)粉土、粉砂土、粉質(zhì)粘土，在鉆進(jìn)施工過(guò)程中極易受到地下水流動(dòng)侵蝕，造成漿液稀釋、攪拌土中活性固結(jié)成分流失影響帷幕成品質(zhì)量。因此，在砂質(zhì)地層中采用三軸水泥土攪拌樁止水，需嚴(yán)格控制水泥漿液制備質(zhì)量，水灰比宜控制在1～1.5：1之間（遇暗浜或填土區(qū)提高3%～5%）。工程實(shí)踐表明，在砂質(zhì)地層中三軸水泥漿液無(wú)法置換出原狀土質(zhì)，水泥漿滲入土體含量極大。通過(guò)在鉆進(jìn)過(guò)程中適當(dāng)提高水灰比、并隨鉆隨摻入適量黏土能有效改善攪拌土體質(zhì)量，提高帷幕止水效果。為保證成樁質(zhì)量，采用”一旋三噴法”鉆孔作業(yè)，即先正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深—后打開(kāi)高壓注漿管注漿并提升—重復(fù)下鉆、提升注漿一個(gè)循環(huán)-成樁結(jié)束。作業(yè)需”慢鉆慢提”，下鉆速度控制小于1m/min，提升速度控制小于1.5m/min，樁頂樁底原位復(fù)攪30s以上。經(jīng)過(guò)三軸水泥土樁取芯驗(yàn)證，結(jié)果表明樁整體密實(shí)度良好、強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，夾泥夾石、孔隙氣泡現(xiàn)象得到有效控制，止水帷幕效果明顯，為后續(xù)基坑安全開(kāi)挖提供了有力保障。

3? 三軸水泥土攪拌樁冷縫處理

因機(jī)械故障、材料供應(yīng)、自然環(huán)境等不可抗力因素，相鄰樁搭接施工間隔時(shí)間超過(guò)水泥凝結(jié)時(shí)間，樁體之間搭接必然出現(xiàn)施工冷縫。基坑開(kāi)挖時(shí)周邊滲透水、承壓水極有可能沿施工冷縫中滲透出從而影響帷幕止水效果。為妥善處置施工冷縫，在對(duì)比類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)及工藝條件下選取了止水效果極佳的三重管高壓旋噴樁進(jìn)行冷縫處理。樁徑Φ800mm搭接350mm，水灰比0.8～1.0，水泥摻量45%，空氣壓力0.7MPa，漿液壓力5MPa，水壓力25MPa，旋噴提升速度10cm/min。成樁過(guò)程均勻、持續(xù)、無(wú)縮徑無(wú)斷層，嚴(yán)禁在提升噴漿過(guò)程中斷漿，否則應(yīng)予重新鉆孔，下圖總結(jié)了冷縫處理的兩種常見(jiàn)方式。

（24h前施工完成280#、282#樁，形成3條冷縫）

高壓噴射注漿完成后，樁內(nèi)的水泥漿迅速會(huì)產(chǎn)生析水沉淀，應(yīng)及時(shí)向樁內(nèi)充填灌漿，直到飽滿，孔口漿面不再下沉為止。終噴后，充填灌漿是一項(xiàng)非常重要的工作，回灌地好與差將直接影響工程的質(zhì)量，必須做好充填回灌工作。

4? 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐證明，采用三軸水泥土攪拌樁和三重管高壓旋噴樁組合方式，基坑帷幕止水效較為理想。通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制，合理的工藝設(shè)備選擇，能有效地控制樁身垂直度，并解決了攪拌土體孔隙過(guò)大、強(qiáng)度不足、夾泥等病害問(wèn)題，提高了攪拌土體的施工質(zhì)量，帷幕止水效果顯著，為后續(xù)基坑開(kāi)挖提供有力的安全保障。

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