三軸攪拌樁止水帷幕水泥摻量控制及滲漏處理

趙美玉 李旭 周磊

中國(guó)核工業(yè)二四建設(shè)有限公司 江蘇 徐州 221000

隨著建筑業(yè)迅速發(fā)展，三軸攪拌樁止水帷幕被廣泛應(yīng)用，眾多研究水泥攪拌樁中水泥摻量物理力學(xué)性能和工程造價(jià)，其中劉雨冰[1]對(duì)不同土質(zhì)條件深基坑防滲帷幕水泥摻量?jī)?yōu)化研究，得出水灰比及水泥摻量的變化都將會(huì)直接影響水泥土的力學(xué)強(qiáng)度；謝舒良[2]、 李振軍[3]、蘇劍山[4]、李琦[5]等研究深基坑工程三軸攪拌樁施工質(zhì)量控制及處理措施。程雷[6]等研究水泥摻量對(duì)漿液性能的影響。以上說(shuō)明水泥用量是控制三軸攪拌樁成型質(zhì)量關(guān)鍵。截至目前，三軸攪拌樁止水帷幕對(duì)水泥摻量具體控制措施報(bào)道較少。本文對(duì)三軸攪拌樁止水帷幕水泥摻量控制及滲漏處理進(jìn)行研究，對(duì)后期指導(dǎo)工程實(shí)踐有一定的重要意義。

1 工程概況

工程為開(kāi)挖深度5.05～9.05m的基坑屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程。根據(jù)勘察并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，該工程主要土層均屬第四系沉積物，土體參數(shù)見(jiàn)表 1。

表1 地質(zhì)主要土層分部及描述

根據(jù)該場(chǎng)地的工程地質(zhì)水文條件及挖深情況，基坑圍護(hù)形式采用單雙排樁+ SMW 工法+內(nèi)支撐的施工工藝。本工程止水帷幕采用兩噴兩攪的三軸攪拌樁，設(shè)計(jì)截面形式為850@600，本幅樁內(nèi)樁身搭接250mm；三軸攪拌樁采用42.5復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0，水泥摻量20%，每米樁水泥摻入量360kg。二幅樁之間套孔施工樁位偏差不超過(guò)5cm，樁徑偏差不超過(guò)1cm，垂直度偏差不超過(guò)0.5%。要求28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于1.0MPa。

2 施工工藝技術(shù)

2.1 工藝流程

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→打開(kāi)高壓注漿泵噴水泥漿并正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m成樁結(jié)束→施工下一根樁。

2.2 施工步驟

三軸攪拌樁施工采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接，其中陰影部分為重復(fù)套鉆，保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，保證樁與樁之間充分搭接，以達(dá)到止水的作用。三軸攪拌樁施工工藝如圖1所示。

圖1 三軸攪拌樁施工步驟

3 水泥摻量控制措施

經(jīng)研究[7]水泥土的強(qiáng)度隨著水泥摻量提高而增強(qiáng)，嚴(yán)格控制每根樁的水泥摻量、水泥漿、水灰比是三軸攪拌樁的成型質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵因素，同時(shí)保證深基坑安全可靠。具體控制措施如下：

3.1 水灰比控制

1）控制水泥用量，減少影響因素。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水灰比1.5～2.0。水泥使用42.5復(fù)合硅酸鹽水泥。施工時(shí)，使用電腦端控制后臺(tái)拌制水泥漿，按照設(shè)計(jì)要求確定的水灰比，直接輸入水及水泥用量，自行控制添加拌制，從而減少人為因素及其他因素。拌合好的水泥漿，應(yīng)不停攪拌，使其均勻穩(wěn)定，不能離析或停置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

2）監(jiān)督水泥攪拌樁施工過(guò)程。現(xiàn)場(chǎng)安裝監(jiān)控，24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過(guò)程，同時(shí)安排專(zhuān)人監(jiān)督水泥進(jìn)場(chǎng)，核實(shí)進(jìn)場(chǎng)數(shù)量，做好水泥進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。

3）確保水泥漿的制拌質(zhì)量符合要求。水泥漿攪拌時(shí)間不少于3min，濾漿后倒入集料池中，隨后不斷的攪拌，防止水泥離析壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不可中斷。在配制漿液時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的水灰比來(lái)進(jìn)行配比，嚴(yán)格過(guò)濾水泥漿，并隨配隨用。每日使用泥漿比重計(jì)抽查水泥漿比重，普通硅酸鹽水泥密度3.1g/cm^3，水灰比=3.1-水泥比重/3.1*（水泥比重-1），通過(guò)換算得水泥漿的水灰比。測(cè)出數(shù)據(jù)不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不能使用，需要重新拌制，驗(yàn)收合格使用。

3.2 水泥漿控制

1）噴射壓力控制，攪拌樁機(jī)后臺(tái)輸送管增加流量計(jì)，實(shí)施監(jiān)督控制噴射壓力。要求每個(gè)輸送管道加裝流量計(jì)，通過(guò)設(shè)備自有的壓力裝置及流量計(jì)數(shù)據(jù)，復(fù)核水泥漿噴射情況。

2）制備好的漿液不得離析，必須連續(xù)泵送，每次泵送前應(yīng)保持泵送水泥漿前管路的濕潤(rùn)。攪拌樁樁體應(yīng)攪拌均勻，表面要密實(shí)、平整。樁頂鑿除部分的水泥土也應(yīng)上提注漿，確保樁體的連續(xù)性和樁體質(zhì)量。根據(jù)GB50202-2002《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)規(guī)定控制水灰比、噴漿壓力(0.4-0.6MPa)、噴漿提升速(0.3-0.5m/min)和每米每次的噴漿量。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)人跟蹤檢測(cè)、監(jiān)督樁機(jī)下沉、提升攪拌速度，在樁架上每隔1m設(shè)明顯標(biāo)記，用秒表測(cè)試鉆桿速度以便及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)速度，以達(dá)到攪拌均勻的目的，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿至少15秒，確保水泥土攪拌樁的成樁均勻性并做好每次成樁的原始記錄；因故停漿時(shí)，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)時(shí)提升噴漿。根據(jù)氣候條件，適量摻入外加劑以增強(qiáng)漿體的流動(dòng)性，保證送漿過(guò)程中不堵管。為了避免缸體損壞，水泥漿內(nèi)的硬結(jié)塊一定要清理干凈。在每日完工后，對(duì)缸內(nèi)進(jìn)行一次徹底的清洗。噴漿攪拌施工中，如果因?yàn)楣收隙C(jī)超過(guò)了 0.5h，就可以拆卸管理，排除灰漿，清洗干凈，保持齒輪減速器內(nèi)潤(rùn)滑油清潔。

3.3 每米打樁用量控制

加強(qiáng)施工過(guò)程管理，每日?qǐng)?bào)批水泥進(jìn)場(chǎng)及打樁記錄，根據(jù)打樁記錄每日核實(shí)每米水泥用量。每天專(zhuān)人核實(shí)水泥進(jìn)場(chǎng)票據(jù)，統(tǒng)計(jì)每天施工的攪拌樁總米數(shù)，換算得出每米攪拌樁水泥用量，與水泥用量360Kg/m進(jìn)行比對(duì)，判斷每米樁長(zhǎng)實(shí)際用量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如果出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1 水泥摻量控制措施檢驗(yàn)

水泥摻量經(jīng)電腦端數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由圖2可以看出各施工部位的水泥摻量均大于20%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.2 水灰比控制措施效果驗(yàn)證

水灰比經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)每日測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，由圖3看出，圖中存在泥漿比重在1.2左右，經(jīng)換算水灰比在2.2左右，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)采用此措施，各施工部位泥漿比重基本控制在1.34～1.35，經(jīng)換算水灰比在1.6左右，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.3 每米打樁用量核實(shí)

通過(guò)每日收集進(jìn)場(chǎng)水泥票據(jù)，計(jì)算總進(jìn)場(chǎng)水泥量7 490 620Kg，總樁長(zhǎng)20 378.65m，換算出每米打樁用量為367.5Kg/m＞360Kg/m,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4.4 水泥土攪拌樁的樁身強(qiáng)度檢驗(yàn)

采用取芯強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)樁的單軸抗壓強(qiáng)度、完整性及長(zhǎng)度[8]。攪拌樁樁體在達(dá)到齡期28天后，鉆孔取芯測(cè)試其強(qiáng)度，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0MPa。該項(xiàng)目三軸攪拌樁設(shè)計(jì)樁數(shù)共計(jì)1106根，檢測(cè)樁數(shù)為總樁數(shù)的1%。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告結(jié)果顯示，28d齡期的水泥土單軸抗壓強(qiáng)度大于1.0MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如圖2，圖3。

圖2 水泥摻量

圖3 施工部位泥漿比重及水灰比

5 止水帷幕失效滲漏處理

在整個(gè)基坑開(kāi)挖階段，深基坑側(cè)壁滲漏水較為常見(jiàn)，且產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，存在眾多的影響因素。深基坑側(cè)壁滲漏水，經(jīng)過(guò)深度分析原因，采用內(nèi)堵、外封即引流管和注漿兩種方法結(jié)合處理滲漏點(diǎn)，取得了較好的效果，同時(shí)達(dá)到主體工程的施工質(zhì)量及保證工期。

5.1 基坑開(kāi)挖止水帷幕滲漏情況

主要在大陽(yáng)角部位及不同基坑支護(hù)樁型交接處出現(xiàn)滲漏點(diǎn)。

5.2 止水帷幕出現(xiàn)滲漏原因分析

1）因三軸攪拌樁與長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁樁型不同，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)樁間咬合不到位。2）隨著每層基坑開(kāi)挖，相應(yīng)的長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁與三軸攪拌樁受到土方開(kāi)挖的壓應(yīng)力逐漸增大[9]，支護(hù)樁與止水樁應(yīng)力狀態(tài)不同，導(dǎo)致支護(hù)樁與止水樁間出現(xiàn)裂縫。

5.3 滲漏部位處理措施

大陽(yáng)角部位和不同樁體交接點(diǎn)的墻體有滲水現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)每日觀(guān)察研究，出現(xiàn)細(xì)微的裂紋滲水量較小，且為清水。采取了對(duì)裂紋部位滲水進(jìn)行收集引流和注漿[10]的辦法處理，以防止?jié)B水造成水泥攪拌樁止水帷幕及灌注樁之間的樁間土流失現(xiàn)象的發(fā)生,達(dá)到止水效果。下面對(duì)這兩種措施分別進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

1）引流管

將滲水位置兩側(cè)支護(hù)樁表面清理干凈，在基坑滲水點(diǎn)插入引流管，如滲水縫隙小，在引流管周?chē)盟嗌皾{及水玻璃混合物快速封堵，待水泥砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，再將引流管打結(jié)。滲水縫隙較大，采用快凝水泥砂漿砌墻封堵縫隙。為了避免引流管遭到施工的破壞以及受到建設(shè)的影響，可以采用防水水泥來(lái)對(duì)引流管進(jìn)行封堵處理，從而在建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮引流管的引流作用，避免基坑內(nèi)出現(xiàn)積水，從而影響基坑建設(shè)的安全和整體施工項(xiàng)目的穩(wěn)定。

2）雙液注漿

為保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏水位置周邊范圍形成完整止水帷幕，基坑引水堵漏同時(shí)，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)漏水處相應(yīng)位置做雙液注漿處理。施工流程如圖4所示。

圖4 雙液注漿施工流程

施工流程：采用地質(zhì)鋁金鉆頭在基坑頂部滲漏點(diǎn)對(duì)應(yīng)的止水樁外側(cè)鉆孔，成孔后插入注漿管到孔底，用清水洗孔。注漿材料采用水泥，水灰比1：0.5-1.0；漿液：水玻璃：1：0.5.注漿壓力1-2MPa。清孔，在已完成的鉆孔中用濃泥漿進(jìn)行清孔，排除粗顆粒渣土。下注漿管。封孔，上部注漿孔用水泥摻水玻璃進(jìn)行封孔。注漿，在漏水的部位注入雙液漿，控制水泥凝結(jié)的時(shí)間1-2分鐘，直至漏水部位完全封堵。在上部注漿的同時(shí)，可以在基坑內(nèi)測(cè)漏水的部位用棉絮木塞進(jìn)行封堵，減少水的流量。以有利于水泥的凝聚。 封堵完成后，在滲漏部位兩側(cè)一點(diǎn)距離，繼續(xù)進(jìn)行注漿加強(qiáng)。在基坑的內(nèi)側(cè)漏堵部位進(jìn)行加固。以確保不會(huì)再出現(xiàn)新的滲漏。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，三軸攪拌樁施工屬于隱蔽工程，施工過(guò)程中對(duì)技術(shù)質(zhì)量要求較高。經(jīng)本工程實(shí)踐證明，嚴(yán)格把控水泥漿質(zhì)量、水灰比、每米樁水泥用量等控制措施，不僅能達(dá)到成樁質(zhì)量要求，更能達(dá)到止水帷幕效果。另外，基坑開(kāi)挖時(shí)，安排專(zhuān)人旁站監(jiān)督巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采用引流和注漿兩種方法解決基坑滲漏問(wèn)題，該方法簡(jiǎn)單方便，切實(shí)有效，可確保達(dá)到基安全可靠。