三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用

摘要：文章结合工程实例，阐述了三轴搅拌桩在基坑支护中作为止水帷幕的应用，对三轴搅拌桩的施工工艺进行简单介绍，经实践证明，三轴搅拌桩止水帷幕止水效果良好，保证支护整体稳定性好。

关键词：三轴搅拌桩；止水帷幕；搅拌桩施工顺序

1工程概况

本项目工程位于市中心区域，紧邻市区交通要道。占地面积22386.9m2，建筑面积128302.6m2。四面环路，交通繁忙，紧邻密集建筑群，周边重要的市政管线复杂繁多，且距离基坑较近。坑底标高为-12.400m，电梯基坑坑底标高为-14.400m。±0.00m 相当于黄海标高+4.20m，室外设计标高-0.100m。

2场地工程地质条件

2.1地形、地貌

拟建场地较平坦，交通便利，地貌上处于泻湖相沉积平原。场地原为宾馆，地面高程在2.30~3.65m之间（黄海高程），因是拆迁场地，场地旧基础、建筑垃圾分布较多。

2.2场地土层分布

根据勘察揭示的土层结构，地基土自上而下分布如下：

1，杂填土：灰～灰黑色，湿，主要成份为粉质粘土，夹大量建筑垃圾，土质松散，不均匀。

2，粉质粘土：灰～灰黄色，湿～饱和，可塑，无摇震反应，切面稍有光滑，韧性及干强度中等，土质不均匀。

3，淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，夹少量粉土团块或薄层，薄层厚1～15mm，无摇震反应，切面稍有光滑，韧性及干强度中等，土质较均匀。

4，粉质粘土：灰黄～黄褐色，饱和，可塑，夹少量铁锰质结核，无摇震反应，切面稍有光泽，韧性及干强度中等，土质较均匀。

5A，粉土：灰色，湿，中密，局部稍密，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性及干强度低，土质欠均匀。

5B，粉土：灰色，湿，中密，局部密实，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性及干强度低，土质欠均匀。

5C，粉土：灰色，湿，稍密～中密，摇振反应中等，无光泽反应，韧性及干强度低，土质欠均匀。

6，粉质粘土：灰黄褐黄色，饱和，可塑，无摇震反应，切面稍有光滑，韧性及干强度中等，局部夹钙质结核，土质不均匀。

3水文地质条件

场地地下水类型主要为孔隙潜水，其次为承压水。孔隙潜水主要赋存于第4层以上土层中，其补给来源主要为大气降水及地表水，其排泄方式主要为自然蒸发和侧向径流，水位呈季节性变化；承压水赋存于4层之下含水土层中，其补给来源主要为同一含水层的侧向补给，其排泄方式主要为侧向径流。地下水径流缓慢，处于相对停滞状态。

4止水帷幕设计方案

由于本工程基坑开挖深度较大，基坑周边紧邻重要道路、建筑和市政管网，基坑支护设计必须确保周围环境安全可靠，同时还应做到经济合理，方便施工。因此采取可靠的挡土止水措施是基坑支护的重点。

4.1支护形式

本基坑外侧采用三轴深搅桩、内侧为预应力混凝土矩形桩的围护形式，竖向设置二道混凝土支撑。三轴深搅桩采用¢850@1200，兼作止水帷幕；预制矩形桩采用450X600@600。

4.2三轴深搅桩设计要求

1、三轴深层搅拌机叶片直径为850mm，间距1200，套接一孔法施工；

2、水泥掺入量为22％，水灰比为1.5～2.0，要求28天的无侧限抗压强度大于1.0MP；

3、深搅桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.4％；

4、三轴搅拌机下沉速度控制在0.5～0.8m/min以内，提升速度控制在1.0m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升确保桩体范围内搅拌均匀；

5、主要在下沉过程喷浆，但提升时仍需喷浆，避免使孔内产生负压造成周边地基沉降。

4.3三轴搅拌桩施工流程

三轴搅拌桩止水帷幕施工流程

5施工过程

5.1测量放线

按施工坐标图放出三轴搅拌桩中心线及定位线，设立临时控制桩，在施工过程中每天对控制点进行校核，并做好有效保护。施工前拉好控制导线及并做好标识，施工中需不断复核导线及标识的真实性及准确性，确保孔位无偏差错漏。根据设计桩长复核钻杆长度，并在立柱或钻杆上作好明显的标识，用以控制桩体。

5.2开挖沟槽

采用1.0m3挖掘机沿轴线开挖沟槽，导沟深约1.0m，宽约1.0m。主要用来导流钻孔后被置换出的水泥土，并及时挖除槽内多余泥浆。

5.3定位与钻孔

移动与定位：桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩位进行复核，根据确定的位置严格钻机桩架的移动就位，就位误差不大于3cm。

机架调整：开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，在成孔、提升过程中经常检查平台水平度和机架垂直度，确保成桩垂直度。

桩长控制：为控制钻杆下钻深度达标，利用钻杆和桩架相对错位原理，在钻杆上划出深度标尺线。

桩机钻孔：三轴搅拌桩工法施工一般按跳槽式连接顺序（方式一）或单排咬合式连接（方式二）进行（如图），其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，三轴水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。

5.4水泥浆配合比

根据设计要求本工程水泥采用P•O42.5水泥，掺入量为22% ，即每立方水泥用量0.42吨

水泥量的配置：

每幅桩的水泥用量=搅拌桩的截面积（1.0312）×桩长×土体容（取1.90）×水泥掺入量22%

水泥浆采用ZYJ-60环保型水泥自动搅拌注浆站通过高压泵、水泥管输送至钻杆头部。根据设计所标深度，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速提升。使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥与土能充分拌和，确保搅拌桩的质量。

严格控制下钻、提升的速度，下钻、提升速度应与注浆泵的泵量相适应，依据设计要求下沉速度控制在0.5～0.8m/min以内，提升速度控制在1.0m/min，并保持匀速下沉与匀速提升确保桩体范围内搅拌均匀。

5.5清理沟槽内泥浆

由于水泥浆液的定量注入搅拌孔内，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保下道工序的施工，被清理的水泥土将在18小时之后开始硬化，可随日后基坑开挖一起运出场地，不会产生泥浆污染。

6确保桩身质量的措施

(1)搅拌桩机和供浆系统应预先组装、调试，在试运转正常后方可开始水泥土搅拌桩施工；

（2）施工前应通过成桩试验确定搅拌下沉和提升速度、水泥浆液水灰比等工艺参数及成桩工艺；测定水泥浆从输送管到达搅拌机喷浆口的时间；浆液泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配，保证搅拌桩中水泥掺量的均匀性；

(3) 水泥浆液应按设计配比和拌浆机操作规定拌制，并应通过滤网倒人具有搅拌装置的贮浆桶或贮浆池，采取防止浆液离析的措施；为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30 秒再倒入存浆桶；施工过程中应严格控制水泥用量，采用流量计进行控制水泥流量，严格控制每桶搅拌桶水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重；因搁置时间过长产生初凝的浆液，应作为废浆处理，严禁使用；

(4)土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，误差不得大于±10cm/min，使原状土充分破碎有利于同水泥浆均匀拌和；

(5)控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。

（6）压浆阶段不允许断浆，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层；施工时如因故停浆，应在恢复喷浆前，将搅拌机头提升或下沉O.5m 后再喷浆搅拌施工。

（7）发现管道堵塞，立即停泵处理。处理完毕即把搅拌钻具上提或下沉1.0m 方能注浆，10 ～ 20s 后恢复向上提升搅拌，以防断桩；

（8）水泥必须具有质保单和28天补报单，并应进行水泥试验；

（9）水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜大于24h ，当超过24h 时，搭接施工时应放慢搅拌速度。若无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并应经设计单位认可后，在搭接处采取补救措施。

7效果及评价

(1) 帷幕形成2 周后，基坑开始开挖施工，施工过程中基坑侧壁无漏水现象，防水效果良好，满足开挖场地保持干燥等设计要求。挖开临时防水帷幕，大部分桩径大于850mm，桩体垂直度和整体性好，形成连续的防水墙。进一步说明了该工法应用于深度大、土质软的地基防水防渗工程的优越性。

(2) 开挖施工中，基坑底板未出现管涌现象，边坡也是稳定的。说明该防水帷幕的设计和施工都是合理的。

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