深基坑施工之双轴搅拌机使用探究

【摘要】本文通过对地铁深基坑施工的应用情况进行探究，针对水泥搅拌桩及双轴搅拌机应用及施工总结了经验。对遇到的扰动土、障碍桩问题，以及止水帷幕存在的连续性、整体性、防渗性欠佳等问题进行了探讨并给出了解决方案。

【关键词】止水围护 基坑加固 地铁基坑

中图分类号： U231+.1文献标识码：A 文章编号：

一.双轴搅拌桩工程应用

近年来，在开挖软土进行地下工程施工时常常会遇到条件苛刻的地质状况，在保护环境安全和防止基坑的失稳等方面会面临许多困难和较高的施工技术要求。针对这种不良的地质情况，采用水泥土搅拌桩做围护挡水结构通过制定专门的围护桩施工方案可以保证支护要求并较大范围的实现环保、经济、安全要求。本文探究总结的是宁波广场下地铁基坑由土与水泥浆搅拌形成的柱状固结体连接而成的加固围护技术。

以某地铁火车南站段施工为例：施工地段处于该地区断陷向斜盆地中部，基坑周边环境较为宽松，但是基坑范围内不良地质及废弃建（构）筑物较多；另外，由于该市深层地下水大量开采，地下水水位逐渐下降，各土层产生不同程度的地面不均匀沉降现象，地面累计沉降量不断增大，为施工带来一定的影响。基坑开挖前采用真空深井泵降水，每150平米设一个泵，降水井距围护结构大于6米，井点间距12米左右，提前3周预降水，水面在施工面1米以下，最后距坑底3米以上。施工方案分为钻孔灌注桩维护区和重力坝维护区。围护结构施工顺序为：1.钻孔灌注桩维护区是坑搅拌止水帷幕围护桩工程桩坑内高压旋喷桩加固；2.重力坝维护区是重力坝搅拌桩与工程桩重力坝内的灌注桩高压旋喷桩加固。基坑的深度和止水帷幕布置如图一所示。鉴于近年来我国搅拌机制造工艺有了很大的提高，在机械材料、构造和精度控制等方面都有了很好的应用，结合当地各方面指标比较分析确定选用双轴搅拌机（如图二）。搅拌机的两个主轴反方向旋转，带动轴上螺旋分布的叶片将均匀加湿的水泥旋转搅拌、输送到设计好的位置。叶片采用耐磨的铸铁及合金材料制成，耐磨性好、可更换。搅拌机搅拌均匀，节约施工用地、便于维修。此外，使用设备主要还包括：灰浆搅拌桶、压浆泵、泥浆比重仪、电焊机等。这种利用双轴搅拌机施工方案的优点是成本低、搅拌效率高、密封严、无噪声、环保无污染。

二.施工控制要求

双轴搅拌机施工前期应平整场地，仔细调查桩位所处环境，探明是否存在障碍桩、地下墙等问题。根据坐标基准点将桩位放样，确定桩控制线及桩位并做好定位标记。此时施工要点是控制桩是否偏位，一般采用拉线方式和检查桩位误差是否小于50mm确定。之后，采用合理的挖土机开挖施工沟槽。

移动水泥搅拌桩机到达作业指定位置机架就位。控制要点是确保桩机的垂直度及设备水平。通过调整机身，使设备保持水平，使用水平尺或水准仪检测桩机平台的平整情况。用线锤对立柱进行垂直定位观测搅拌轴呈铅直状态，垂直度控制在1%以内，相邻搅拌桩间搭接200毫米。桩机使用期间经常用经纬仪校核一天至少一次，重要部位和关键工段需要请求相关专业人员现场及时复测。水泥搅拌桩桩长控制很重要，施工前应在钻杆上做好标记，检查钻杆的实际长度后，机架上做好每米的标记，每隔2m注明数值。并将基准标高引测在桩架上做好标记，根据确定好的桩顶标高进行施工，保证钻进深度符合规定。

检查合格后开动搅拌机电机，放松起吊钢丝绳，开始搅拌下沉。制备好水泥浆液，喷浆前应检查输浆管内是否存有积水，排干净后用制备好的水泥浆液充满，控制搅拌头使之均匀下沉至地下设定的深度后把灰浆泵打开，观察记录桩底喷浆时间，30秒后开始控制喷浆提升。注意搅拌情况使水泥浆与土尽量混合均匀，这是第一次喷搅。保持边搅拌边提升，控制速度详见表一。提升时必须使用一档，严禁三档提升。提升支架如图三所示。搅拌机运转过程中应重视主要技术参数指标的控制，如表一所示，此表为结合施工相关规范、标准规定讨论确定。接着进行第二次搅拌下沉，第二次喷浆提升，第三次在下沉的同时旋转搅拌，第三次在提升的同时旋转搅拌，然后清洗全部管线及搅拌头，移机到下一根桩的定位再一次重复施工动作。在本施工段中采用的是工艺是“二喷三搅”，也就是控制搅拌钻头搅拌喷浆提升两次，搅拌下降三次。

表一 双轴搅拌桩主要技术参数控制

充分重视泥浆比重检测频率及水泥浆液流量控制。每次拌制的水泥浆需采用泥浆比重仪进行量测，合格后方可使用。对于浆液流量采用流量计量仪，并根据泥浆桶容量进行人工标记复核。重视施工记录的填写以及相关表格的及时整理。

三.改进施工方法及应用1.重视对扰动土体的补强处理。桩体加固部分以上土体在施工中受到扰动对地面承重不利，改进方法是将双轴搅拌加固体以上部分采用7%低水泥掺量对扰动土体进行补强，补强范围为加固体顶面至地表。

2.重视对空隙填充加固处理。基坑内双轴搅拌水泥土搅拌桩加固体与地墙间留有500mm间隙，空隙处采用φ1000@700mm三重管高压旋喷桩进行填充加固，单桩水泥掺量大于25%，加固范围从地面到两轴水泥土搅拌桩加固体底部。

3.重视对原有地下障碍物合理分析处理。本工程地下施工范围有500、600、800三种直径的障碍桩203根。新施工双轴搅拌桩与原旧有基坑围护桩处理办法是在二者之间采用φ800@500mm三重管高压旋喷桩进行加固，单桩水泥掺量大于25%，加固深度同双轴搅拌加固深度。本方案Ⅱ-4基坑采用双轴搅高压旋喷桩拌加固包括A型和B型，其中A型规格为φ700@500mm，加固深度-7.28m~-19.78m，坝体宽度5.2m，桩长12.5m，B型规格为φ700@500mm，加固深度-3.38m~-14.38m与-3.38m~-19.78m两种（贴近围护桩一排加固），坝体宽度为4.2m。桩长11/16.4米。布置平面如图四所示。

四.施工质量控制办法

在工程施工中, 桩间搭接不严密、桩底部分开叉的漏水问题；在砂性土中可能发生流砂现象, 对经济、安全、工期等都会产生较大的影响。

为很好的保证围护桩防水、防渗的效果，在施工中要多观察、积极思考采取有效办法处理现场问题：

1.由于地下土层情况复杂，施工震动及定位误差往往会出现两个成桩（双桩结合体）之间下部“开叉”。根据现场情况可以采取下列办法：1）通过2台经纬仪结合机身悬吊的铅垂校正及机械仪表盘数据严格控制桩机钻杆垂直度保证成桩的垂直要求及相邻搅拌桩间搭接200毫米的要求。2）使用插花套接、套接等施工方法。即双轴搅喷好一根成桩后，向前（后）移机前进两个双轴心距离搅喷第二根成桩，然后回退一个双轴心距离再搅喷一根即第三根成桩。这样三根成桩插套在一起对解决两根成桩之间下部开叉带来的渗水问题有很好的效果。

2.准确输入技术参数控制值（表一），施工人员不可随意变动、更改。

3.施工时严格控制冷缝，相邻桩的间隔施工时间不应大于10小时。如因施工需要而产生的冷缝或者施工缺陷，施工时应主动控制并将接口错开布置，之后可以采用空钻缝边桩，套钻搭接。当因客观原因不能实现套钻搭接时，及时和建设单位及设计单位沟通，在外侧另外增加一幅补桩，注意应该提高水泥的掺入量。

4.施工中应重视配置必要的质量检测仪，如水泥浆比重检测仪、用于置换土清运的小型方土设备等。重视对水泥浆液的质量检侧频率和水泥浆液流量控制措施、记录。完善细化桩机移机时的安全管控措施。提前探明并保护好原有管线和电缆。

五.结束语

双轴搅拌机可根据地形地质、施工要求、基坑深度、场地环境等具体情况与三轴搅拌机、SMW工法、地下连续墙以及高压旋喷桩等配合使用。是地铁深基坑施工的重要生产设备，积极探究并改进施工工艺对解决止水帷幕连续性、整体性、防渗性欠佳的问题具有非常重要的意义。

上述方法不仅适用于地铁深基坑的挡土止水施工, 对软土地区的基坑加固处理深层搅拌以及江河、水库防漏、防渗同样适用。

参考文献:

[1] 赵忠仁,郭新华，双轴搅拌机工工作原理及生产能力理论估算[J]建材工业信息,2005

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