三軸攪拌樁在軟弱地層的成樁效果研究

李小軍

中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016

1 工程概況

某地鐵車站存在<4-2B>淤泥質粉質黏土軟弱土層和<3-1>粉細砂液化砂層，相關人員決定對基底選用三軸攪拌樁進行基底土體加固，形成復合地基，以降低其壓縮變形，防止其砂層振動液化。

對于單排試樁而言，首先對三軸攪拌樁試樁進行編號，根據編號，選取NS12（1-9）、NS15（1-9）、NS18(1-9)、NS21(1-9)、NS24（1-9）、NS27(1-9)共計6排54幅。試樁區域基底標高為-20.64m，地面標高為3.85m，其中總樁長為24.49m，實樁長為7.891m，空樁長16.599m。預定每3幅為一實驗組，在完成NS12（1-9）、NS15（1-6），即完成15幅樁后，將原3幅一實驗組變更為2幅樁為一實驗組，其中NS27-9#由原技術參數水泥摻量12%變更為水泥摻量15%，水灰比1.7保持不變。試樁水泥漿配制0.8、1.0、1.2、1.5、1.7這5種水灰配比；水泥摻量設置6種，分別為 12%、13%、14%、15%、16%、17%。

2 工程生產量

2.1 導樁槽

導樁槽規模具體如表1所示。

表1 導樁槽規模參數

2.2 三軸攪拌樁試樁

三軸攪拌樁試樁規模具體如表2所示。

表2 三軸攪拌樁試樁規模參數

3 施工工藝

3.1 工藝流程

（1）測量放樣。測量隊依據試樁技術交底及相關圖紙放出地下連續墻外邊線點，即各軸號三軸攪拌樁的中心線。

（2）導樁槽開挖。根據測量樣點，標出導樁槽開挖區域，對原路面進行破除作業。經各軸號試樁返漿量，能較好地滿足蓄漿要求。

（3）水平垂直度校核。測量人員對三軸攪拌樁機的垂直度進行復核。

（4）樁機定位?，F場采用鋼絲繩將各軸號的三軸攪拌樁中心線引出，兩端固定拉緊，然后在鋼絲繩上標定各幅樁位。

（5）空樁鉆進階段。后臺開啟空壓機、泥漿泵，注水于鉆桿，待鉆頭出水正常且氣孔樁噴氣正常方可鉆進，鉆至實樁頂部。儲漿桶內有剩余水時，鉆桿應原地轉動。

（6）實樁鉆進階段。后臺自拌系統按照參數配置表配制水泥漿，待現場試驗人員測定泥漿比重符合設計要求后方可注漿。合理配置好鉆進和提升所用的水泥漿量，鉆進桶數∶提升桶數=2∶1?？紤]到后臺供漿至鉆頭需要一定的時間，即在后臺注漿5～10s后，前臺鉆桿開始鉆進。當鉆至基底標高時，原地攪拌30s后停止注漿，繼續在原地攪拌1～2min（此階段兩側注漿鉆桿順時針轉動，中間氣孔樁逆時針轉動）。

（7）實樁提升階段。后臺恢復注漿5～10s后，提升鉆桿，提升至離樁底約1m處時，將鉆桿反轉（兩側注漿鉆桿逆時針轉動，氣孔鉆桿順時針轉動）。根據現場施工情況，儲漿桶最后剩余水泥漿約280kg，當提升至實樁頂部時鉆桿保持原地轉動，后臺可放少許清水涮洗攪拌桶，再放至儲漿桶，待儲漿桶水泥漿少許后，鉆桿方可提升。

（8）空樁提升階段。后臺泵送清水，前臺按最大速度提升（最大電流閾值范圍內），直至花鉆鉆頭露出地面，后臺停止注水。

（9）下一循環施工。樁機移位定位，清理場地，當施工完畢后，后臺應及時清理注漿管道和注漿泵，以防堵管。

3.2 施工順序

三軸攪拌樁施工采用“間隔跳打法”，加固區樁間咬合250mm，樁間距為1800mm，鉆進施工步序如圖1所示。

圖1 間隔跳打法施工順序圖（單位：mm）

3.3 工藝總結

根據上述三軸攪拌樁施工工藝流程分步闡述，可將該施工工藝流程總結為“進正提反兩停留”，即鉆進正轉，提升反轉，實樁兩端部均要求原地轉動。其中在實樁底部注漿30s后停止注漿，且原地轉動1～2min，這主要是考慮到花鉆在實樁底部的攪拌時間相較于實樁上部而言較少，而在底部注漿30s能保證樁底強度；另外，鉆桿在樁底原地轉動1～2min，這樣能充分攪拌加固區段，也能有效提高成樁的均勻性和強度。

在實樁頂部停留空樁，主要考慮兩點：較大程度上保證了加固區段的水泥摻入量，不浪費水泥漿，能節約成本；倘若將剩余少許水泥漿注入空樁部分，會對后期開挖及掘進帶來困難。

3.4 技術分析

下文就三軸攪拌樁試樁核心環節，即實樁鉆進階段和實樁提升階段進行技術分析?，F從正常成樁中選取任意3組數據進行實樁階段相關技術分析和總結。對三軸攪拌樁實樁部分每延米攪拌下沉和攪拌提升所用時間和噴漿量數據進行處理，得到數據匯總如表3所示。

表3 實樁部分每延米用時及噴漿量

4 結論

綜上分析，得出以下幾點結論：

（1）用時方面。隨機抽取的3幅樁在鉆進和提升速度上控制較好，很容易發現在實樁0～7m加固區段用時相對較為均布，基本上每延米用時均為2～3min。

（2）注漿量方面。在0～7m加固區間段，每延米泥漿消耗量基本為700～1000kg，注漿基本上較為均勻。

（3）在實樁7～8m加固區段，隨機選取的3幅樁用時基本一致，也反映出該區間段地質巖層于上部巖層發生變化，因此初步判斷在三軸攪拌樁試樁施工區域，在距實樁底部1m左右位置存在明顯的地質分界；另外，在樁底范圍內，適當增加攪拌時間和注漿量，也能保證成樁強度，這主要是由于BZ70三軸攪拌樁機花鉆部分長10.5m，其中實樁上部攪拌時間相對于實樁底部較為充分，故在時間（樁底原地攪拌1～2min）和注漿量上對該區域強度進行彌補，從而保證成樁的均勻性和強度。

因此，應在合理確定復合地層中水泥摻量對成樁質量影響的基礎上，于三軸攪拌樁施工之前進行試樁作業，并同時確定噴漿攪拌時合理的水灰比、水泥摻量、下沉及提升速度、泵送壓力和注漿速度等技術參數。在軟弱地質條件下，采用三軸攪拌樁進行基底加固，成樁效果與實樁部分噴漿時間、噴漿量（水泥摻量）相關；噴漿攪拌時間長，噴漿量適當（結合地質條件，在適當閾值范圍內），則成樁效果較好。