三轴搅拌桩止水帷幕在深基坑中的应用技术

【摘 要】结合天津石化热电厂新建铁路翻车机室施工实践,介绍了一种通过以三轴搅拌桩作为止水帷幕,垂直隔断微承压水的方法, 通过降水效果分析对比，确定该工法能达到在复杂周边环境和水文地质条件下止水隔水的目的，妥善解决了深基坑施工所面临的抽水降压对周边环境影响的问题。

【关键词】三轴搅拌桩;止水帷幕;深基坑;施工实施: 搅拌桩

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

随着建设的大发展,地下空间的开发规模也不断扩大,出现了越来越多的深基坑工程。三轴深层搅拌桩止水帷幕适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基,在天津石化热电厂新建铁路翻车机室的施工中,采用了一种超深三轴搅拌桩止水帷幕垂直隔断工法的关键技术。实践证明,该工法不仅节约成本,而且可以较好地解决深基坑施工时所面临的承压水危害及周边环境保护等难题,为今后本地区的深基坑止水帷幕采用该施工工艺提供一些参考经验。

二．工程概况

2. 1 基坑概况

拟建工程位于天津市大港区北围堤路北侧中国石化股份公司天津分公司厂区区域内，该场地位于十米河西路西侧。该工程由翻车机室、1#输送系统栈桥。翻车机室地下结构两层，翻车机室输送室位置处底板板顶相对标高-14.21，板厚1300，钢筋混凝土垫层300，板底开挖面相对标高-15.81；除输送室之外位置处的底板板顶相对标高-8.73。在翻车机室基坑采用位移控制较好的钻孔灌注桩支护+三道钢筋混凝土支撑方式；在1#栈桥基坑采用根据坡度变化桩长的钻孔灌注桩支护+首道钢筋混凝土支撑+两道钢管支撑方式。

排桩外侧设三轴搅拌桩止水帷幕,深度为30.3 m,水泥掺量为20%。搅拌桩加固体28 d龄期的无侧限抗压强度要求不小于1 MPa。桩底进入⑨1粉质粘土层约 2m 对⑧2粉土层进行隔断处理

2.2 基坑环境条件

本工程场地位于中石化天津分公司厂区内，临近现有煤炭卸车系统和铁路运输轨道。东侧距离新修建烯烃线最近约 14.6m，西侧距离切改后煤 1线约 16m；北侧距离现使用栈桥约 40m。场地周边距离厂区红线范围较远，东侧距离最近红线十米河西路约 75m。施工过程中需采取相应的监护措施,确保周边环境的安全。

三．三轴深层搅拌桩止水帷幕施工

3.1概述。

本工程内基坑围护采用钻孔灌注桩与三轴水泥搅拌桩相结合的方式，坑内设置一道钢筋混凝土支撑。

搅拌桩起止水帷幕的作用，设计参数为：Ф850@1200三轴水泥土搅拌桩，按连续套接一孔法施工，桩心距600mm，采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5-1.7（有必要可根据现场实际情况进行调整），水泥掺量为20%，宜通过现场试验确定确定最佳水泥掺入量，外加剂木质素磺酸钙，用量为水泥用量的0.2%。搅拌桩沿基坑四周全部设置，平面延长米约400m，搅拌桩底标高－17.7m。

3.2施工部署。

与搅拌桩和围护钻孔桩总体数量较多，是前期主要的施工内容，并且二者平面距离较近（静距为100mm）有相互影响的可能，故基于工艺考虑的施工顺序安排对于总体工期的控制都非常关键。 图纸中规定的施工顺序是先进行搅拌桩后进行钻孔灌注桩，若钻孔桩在前会出现扩孔和偏差造成搅拌桩难以下钻，若二者同时或没有足够时间间隔会由于搅拌桩对土体的扰动及形成的水压对钻孔桩成桩不利，易造成塌孔。现场拟投入一台三轴搅拌桩机，按每天两个台班施工计算，每天完成30米，单项工期约15天。期间将分段插入钻孔灌注桩的施工。

四、三轴水泥土搅拌桩施工流程。

1.成桩顺序。

为保证止水帷幕桩体的连续性和接头的施工质量，达到设计要求的防渗要求，采取套打一孔的成桩方法。

2.各种工艺环节的技术要求。

（1）.障碍物清理。

因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位，以保证施工顺利进行。

（2）.测量放线。

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出围护中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，做好工程测量复核单，提请甲方验收。

（3）.开沟槽。

在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用0.4m3小挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.6～1.0m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求。

（4）.设置导架与孔位放样。

在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长度2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300×300，长约8～12m，转角处H型钢采取与围护结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打一孔工艺，因此桩心距为1200mm。在沟槽两侧定位型钢以1200mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。

（5）.桩机就位与垂直度校正。

用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5%以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。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，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

（6）.水泥浆液拌制。

施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用P042.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比严格控制在1.5～1.7，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为20%（重量）。

（7）.喷浆、搅拌成桩。

启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60％，提升时喷浆40％。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

五．特殊情况的处理措施。

有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。施工过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续墙体；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。在整个基坑开挖阶段，我公司将组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。

六．结语

这次在天津石化铁路翻车机室施工中应用了三轴搅拌桩止水帷幕的技术,其实践证明了在深基坑施工中,三轴搅拌桩止水帷幕具有种种优势，比如可以降低施工难度、节约成本,除此以外还可以解决复杂地质水文条件下深基坑施工抽水降压所带来的周边环境保护问题,还有深基坑止水隔水问题。所以,在市政建设过程中要进行大力推广和应用。

参考文献：

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［2］杨勇勇，采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道联络通道的施工工法

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［3］皮朝阳三轴搅拌桩施工技术在基坑围护中的应用[期刊论文] 《科技创新导报》 2012年11期

［4］李国伟 杰克实例分析三轴搅拌桩在基坑围护中的应用[期刊论文]

《建材与装饰》 2011年第33期