三軸攪拌樁止水帷幕在清遠薔薇熙岸項目基坑支護工程中的應用

鄧宇凡

廣東省地質災害應急搶險技術中心 廣東 廣州 510000

1 工程概況

項目地塊場地位于清遠市清城區洲心街道錦繡路與國泰路（規劃）交匯處東北側、三鳥交易市場東南側，平面形狀大致呈“曲尺”形，用地面積約（286×150+90×72）m2，室內地坪設計標高約為黃海高程14.7~15.5m、室外地坪設計標高約為黃海高程14.6~15.4m。

擬建項目西側為正在施工的用地。場地大部分面積現狀為魚塘和農田用地。場地標高約為10.0~13.0m。建筑±0.000相對于絕對高程15.300m，設二層地下室，一層地下室底板面標高為10.10m(相對標高-5.20m)、二層地下室底板面標高為6.60m(相對標高-8.70m)；負一層底板0.35m厚，負二層底板0.45~0.55m厚。場地東側為空地，西側為“柏麗軒項目”（在建）及空地，南側為錦繡路（路邊距離基坑頂邊線約15m），北側為魚塘，西北側為三鳥交易市場，交通條件較好。錦繡路路邊見有高壓電纜、通信光纜、路燈供電線、排污管道等多種地下管線標識或砂井，施工前應探查清楚，施工時應注意防護及安全。

2 設計概況

2.1 基坑支護結構形式

本基坑開挖深度1.35~9.25m。周長約680m。本基坑基坑安全等級:西側、南側、東南側售樓處為二級；西北側、北側、西側為三級；基坑有效使用年限為一年。設計根據基坑周邊環境特點、地質條件特點，結合基坑開挖深度，選用了“微型管樁+掛網噴砼”、“錨桿、錨索+腰梁+放坡”、“放坡+掛網噴砼+鋼花管+松木樁+沙包反壓”、“支護管樁”、“放坡+掛網噴砼”等支護結構形式，止水帷幕采用三軸水泥土攪拌樁。止水帷幕環繞基坑布置，攪拌樁深度控制穿透砂層不少于1m。典型剖面如圖1所示。

圖1 基坑典型剖面圖

2.2 地下水、地表水控制

①地下水控制：

本工程中，基坑選擇攪拌樁作為止水帷幕。

②地表水處理：

第一，對于地表處的雨水及須排的施工用水，通過坡頂排水溝、集水井排出。排水溝采用磚砌，選定過水斷面尺寸為500×500mm，坑頂集水井1000×1000×1000mm，排水溝、集水井內壁均采用M10水泥砂漿抹光。

第二，排水溝溝底的排水坡度不低于0.5%，按照場地高低地勢及市政排水管位置等，確定出最終的排水方向，最終排入到市政下水道中。

3 地質條件

3.1 工程地質條件

場地位處珠江三角洲平原與粵北山區的交接地帶，屬河流洪積-沖積地貌，現大部分區域為魚塘，塘底高程約8.0~10.2m，小部分區域原為林地，現為空地，地面大致平整，標高約11.0~13.3m。場地在勘探深度范圍內，根據土(巖)層的地質成因及形成時代自上而下可劃分為：

(1)填土：為粘性素填土，灰黃色、棕紅色、灰褐色為主，局部黃褐色、紅褐色、灰色，松散，稍濕~濕，含較多砂土，局部含少量大小約3~5cm的碎石。

(2)淤泥：深灰色、灰色，局部夾灰黃色、灰褐色，流塑，具臭味，含少量腐殖質及粉砂，土質不均勻，局部為淤泥質土或粉質粘土。

(3)粘土：棕紅色、灰黃色為主，局部灰色、灰白色，可塑，局部硬塑，偶見軟塑，干強度中等，韌性中等，含少量粉砂，土質不均勻，局部為粉質粘土。

(4)淤泥質土：深灰色、灰色，局部灰黑色，流塑，含少量或較多腐殖質及粉砂，土質不均勻，局部為淤泥或粉質粘土。

(5)粉質粘土：灰黃色、淺灰色為主，局部灰白色、棕紅色，可塑，局部軟塑，干強度中等，韌性中等，含少量粉砂，土質不均勻，局部為粘土或粉砂。

(6)礫砂：灰黃色、棕紅色為主，局部淺灰色、灰白色，中密，局部密實，飽和，石英質，大部分砂質較純，局部含少量粉粘粒，粒度不均勻，局部為中粗砂或圓礫。場地內分布較廣。

(7)圓礫：棕紅色、灰黃色為主，局部黃褐色、淺灰色、灰白色，中密~密實，礫的成分為石英砂巖，磨圓度較好，呈次圓狀、橢圓狀，最大粒徑約45mm，大顆粒間充填中粗砂及粉細砂，級配良好，粒度不均勻，局部為礫砂。

(8)基巖：為泥質粉砂巖，灰紫色、紫紅色為主，局部棕紅色。

3.2 水文地質條件

鉆探深度范圍內，主要地下水類型為孔隙潛水。

據場地鉆孔揭露，孔隙潛水是本工程主要的地下水類型，主要賦存于巖土層孔隙中，淺層地下水主要接受大氣降水及地表水補給，以蒸發及向下滲流的方式排泄，與地表水有水力聯系，水位受季節影響，年變幅約1~2m；由于上覆相對隔水層，深層地下水的補給、排泄作用微弱，具微承壓性，經分層測量，地下水位與潛水水位相近。基巖裂隙富水程度受裂隙發育程度及補給條件控制，通過勘察資料顯示，裂隙富水程度弱，但不排除鉆孔間區域可能存在有富水性較強的裂隙帶。根據土質及抽水試驗、室內滲透試驗結果綜合判定：層中的雜填土層、礫砂層及圓礫層屬強透水性，其余巖土層屬微~弱透水性，礫砂層及圓礫層為主要含水層，由于透水性較強，連續性好，總厚度稍大，綜合判定場地地下水較豐富。

4 施工重難點及應對措施

4.1 施工重難點

1、本工程北側場地大面積為魚塘回填，軟土地層亦多有分布，承載力均較差，回填出可供三軸攪拌樁機穩定施工的工作面是基坑支護工程的難點。

2、本基坑開挖深度范圍內大面積分布軟土層以及礫砂層，常見攪拌樁機扭矩不足,施工成樁困難,且成樁質量差,止水效果不理想等現象，保證成樁質量，達到止水要求是基坑支護工程的重點[1]。

3、本工程砂層分布面積大，顆粒粒徑大，三軸攪拌樁機鉆進至砂層時易偏鉆影響搭接效果，確保攪拌樁在砂層的正常鉆進、有效搭接是基坑支護工程的難點。

4.2 應對措施

1、基坑四周磚砌明溝，防止地面雨水和施工用水流入、浸泡樁機工作面；沿坑邊每隔50m設置一個集水坑，水流較大時排水溝匯水先引入集水坑，再由集水坑抽排至市政管道。

2、對魚塘回填區域采取全面換填措施，場地內轉運或外購好土填出工作面并鋪設厚磚渣，對承載力較差區域鋪設磚渣并壓實；因攪拌樁機自重較大，回填工作面應注意垂直樁機施工路線兩側各延伸出5~15m，保證樁機作業、行走過程中工作面穩定，避免鉆機安置不平或鉆進過程發生不均勻沉降，導致鉆孔偏斜。

3、租賃路基板鋪設工作面，對承載力較差區域鋪設2~3層路基板以滿足樁機作業需求。

4、每次移機后，施工新樁前須測量,確保樁間搭接不少于250mm。

5、樁間搭接時間間隔不應大于24小時,如果間歇太長,搭接質量無保證時,通過局部補樁或注漿等措施加強。

6、每日施工完成后檢查鉆桿及鉆桿接頭，避免由于鉆桿彎曲或鉆桿接頭間隙太大的因素，造成鉆孔偏斜。

7、用線錘隨時檢查攪拌機的垂直度，垂直度偏差不得超過0.3%；嚴格控制放線及樁機到位對中等誤差。

8、及時檢查攪拌鉆頭，因砂層鉆進造成的磨損及時修復或更換，避免鉆頭翼板磨損不均勻，造成鉆頭受力不均勻，導致鉆頭在鉆進過程中方向發生偏離。

9、在軟硬土層交界面，尤其是到砂巖處鉆進時，應采用低速、低鉆壓。鉆進時發現有鉆孔偏斜的情況，需及時提鉆，校正后采用低速、低鉆壓鉆進。

10、在鉆桿上加設扶正器。

11、遇噴漿攪拌下沉困難、電流值高、電機跳閘等情況時調高電壓，適量沖水下沉。

12、遇難以鉆進至預定深度，但電流不高、振動較強時增加樁機自重或加設反壓裝置。

13、鉆進至砂層中，因地下水難以成樁情況時采用多回路注漿攪拌工藝,并添加適量速凝劑加速樁身凝結。

14、需待止水帷幕達到齡期后方可進行后續開挖，后續施工過程中需注意保護止水帷幕[2]。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

三軸攪拌樁工藝流程圖詳見下圖2所示。

圖2 三軸攪拌樁工藝流程圖

5.2 重點工序控制

施工前，沿樁中心線樁徑范圍內采用挖機平整場地并排障，清除地下障礙物，壓實回填后留比設計寬度增加0.4~0.6m的施工導槽，作為攪拌樁施工時排出返漿的排漿溝[3]。

1、樁機就位：

深層攪拌樁機到達指定樁位，雙向垂直度控制對中。調整機身，使設備保持水平，攪拌軸呈垂直狀態。

2、成樁

（1）噴漿攪拌下沉

水泥漿嚴格按設計根據前期試樁結果確定的配合比配制。將配制好的水泥漿輸入儲料罐，儲料灌漿泵通過輸漿膠管將與攪拌樁機接通，樁機攪拌時提前啟動注漿泵，待攪拌鉆頭出漿后再啟動電機，鉆頭沿導向架攪拌切土下沉。由電機的電流監測表控制噴漿，保持工作電流不大于額定值。攪拌下沉的同時開始送漿。

（2）噴漿攪拌提升

鉆頭噴漿下沉到設計深度后，需停留孔底并連續攪拌噴漿超過30秒。然后反轉攪拌頭，從樁端起保持勻速提升攪拌。提升同時噴入水泥漿液，一直到達設計樁頂高程。

（3）樁機重復攪拌下沉

樁機第二次噴漿攪拌，同時下沉至到達設計深度。

（4）重復噴漿攪拌提升至孔口

樁機第二次噴漿攪拌，鉆頭勻速提升，至設計樁頂高程。然后關閉灰漿泵。樁機攪拌送漿應通過控制送漿壓力，保證漿液流量。樁機施工時與制漿、送漿后臺保持溝通，計算漿液需用量。施工完成時，送漿后臺貯料罐中的水泥漿應恰好排空。

3、關閉、清洗攪拌機

成樁完畢，清除攪拌葉片上帶出粘附的土塊并清洗噴漿口。若不進行后續的連續施工，則也在貯料罐中注入清水，通過灰漿泵沖洗管路，清除殘存的漿液，直到基本干凈。

4、連續施工下一根樁

若連續施工，上述施工完成后立即移位攪拌樁機至下一根樁處，重復以上施工步驟，完成后續樁的施工。

5.3 施工參數

1、采用Φ850@600三軸攪拌樁,樁間搭接250mm。

2、攪拌樁水泥摻量≥20%,樁身強度以28天無側限抗壓強度qu≥1.0MPa為準。水泥42.5R硅酸鹽水泥,水泥用量不少于360kg/m3,水灰比1.2~1.5。需待止水帷幕達到齡期，攪拌樁樁身未達設計強度，才能進行后續的基坑開挖。

3、根據試樁結果,葉片攪拌下沉時,需保持不大于0.8m/min的下攪速度和不大于60r/min的下攪鉆頭旋轉速度。葉片攪拌上提時,保持不大于0.8m/min上提速度；到復攪時，下沉后需保持不大于0.6m/min的速度上提。通過保持鉆頭速度與轉速保證攪拌時間，確保噴漿均勻、密實,防止水泥漿上涌。

4、施工時不得沖水下沉,鉆桿垂直度偏差不得超過0.3%,樁位與設計圖紙的偏差在不得侵入限界的同時小于±3cm。

5、相鄰兩副攪拌樁的施工間隔不大于12小時。

6、三軸攪拌樁施工時應考慮施工綜合偏差引起的外放尺寸,攪拌樁機架需水平安裝就位,樁徑偏差不得大于4%。

7、施工中必須連續泵送漿液,全程監測流量泵，控制輸漿進度,保持漿口壓力在0.5~0.6MPa。樁機與送漿后臺保持溝通，保證輸漿速度同步配合攪拌提升速度。若施工時需暫停送漿,制漿后臺通知樁機立即將鉆頭下沉至停漿點以下0.5m,待恢復供漿時再噴漿提升。

8、結合試樁收集的施工數據，根據地勘報告及鉆進中樁機電壓變動、鉆進速度、噴漿壓力變化、機臺震感等情況確保穿透砂層1m以上。

6 總結

Φ850三軸攪拌樁共計8421套米，僅用了四十天就完成了全部的止水帷幕，施工過程中有效保持樁機平穩作業、行走，未發生安全事故。從基坑開挖到完成基坑回填，位移、沉降等均在合理范圍內，開挖后無滲漏情況發生，取得了良好的止水效果。