三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术在施工中的应用

苗云霞

三轴水泥搅拌桩施工是利用水泥作为加固剂，使用特制的深层搅拌机械，在地基深部将软土、水和水泥进行强制搅拌，使软土硬结形成桩体，并通过三排桩依次施工，使得桩与桩之间连成整体，从而起到提高地基的承载能力形成止水帷幕，阻挡基坑周边的水进入基坑的作用的一种施工方法。

下面为古城综合楼工程实例说明。

1 工程基坑概况

古城综合楼地上25层、地下2层，呈孤形设计。基础采用钻孔灌注桩基础，主楼为筏板基础，辅为承台梁基础，地下室联通一体，呈“L”形，北侧东西长36 m，南侧东西长80 m，西侧南北长80 m，东侧南北长40 m。主楼基坑深度9.9 m(内部局部10.4 m)。

基坑西侧为A-6号楼，21层+1层，主体已完工，预应力管桩基础，相距11.0 m，基础埋深3.3 m，与本基坑相差 5.4 m，基坑西南侧为A-15号楼，11层+1层，主体已完工，预应力管桩基础，相距24.0 m，基础埋深3.3 m，与本基坑相差5.4 m，基坑南侧E-2号楼，22层+1层，主体已完工，预应力管桩基础，基坑埋深2.55 m，与其基础相连，基坑相差1.05 m。

2 场地工程地质条件及施工难点分析

2.1 地质情况

依据岩土工程勘察报告，基础范围内地基土主要由第四系全新统人工堆积层)、第四系全新统冲洪积层)、第四系上更新统冲洪积层)及第四系中更新统冲洪积层)组成，岩性以杂填土、湿陷性粉质粘土、粉质粘土、砾砂为主。勘探深度范围内，实测地下稳定水位埋深5.50 m～12.40 m，稳定水位标高为909.37 m～912.15 m，揭露的地下水类型属上层滞水，主要以大气降水入渗补给为主。由于基坑开挖深度在10 m左右，平均地下水位置为7 m左右，因此为保证基坑边坡的稳定和土方顺利开挖，采用深层搅拌桩做止水帷幕处理。

2.2 难点分析

由于基坑开挖深度在10 m左右，平均地下水位置为7 m左右，因此为保证基坑边坡的稳定和土方顺利开挖，采用深层搅拌桩做止水帷幕处理。本施工区域狭小，成孔作业受限，我公司施工深层搅拌桩的经验不是很丰富，没有止水帷幕施工的经验，因此如何保证施工质量是本施工的难点。

3 止水帷幕技术要求

三轴水泥搅拌桩止水帷幕采用3排深层搅拌桩，采用φ650@450搅拌桩，搭接为200mm，水泥掺合量20%。采用42.5级普通硅酸盐水泥，止水帷幕水灰比为1.5，水泥掺量为20%，被动区坑底以上部分水泥掺量为8%，坑底标高以下水泥掺量为8%。拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算。注浆压力为1.5 MPa～2.5 MPa，以浆液输送能力控制。桩身强度(28 d)大于3.0 MPa，桩位偏差小于50mm，垂直度偏差小于1.0%，桩底标高偏差±200mm。采用四搅二喷施工工艺，压浆速度应和提升速度相配合，确保设定浆量在桩身长度范围内均匀分布。开挖前应选择有代表的区段取芯测试桩身水泥土强度，取样数量不小于6处。

4 止水帷幕施工

4.1 工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 水泥搅拌桩施工工艺流程图

4.2 主要施工参数

下沉速度:0.5 m/min ～0.8 m/min;提升速度:0.5 m/min;搅拌转速:30 rad/min～50 rad/min;浆液流量:40 L/min;水灰比:0.56∶1。

4.3 三轴水泥搅拌桩施工方法

1)施工场地平整。a.平整施工场地，清除一切地面和地下障碍物;b.当施工场地表面过软时，采取铺设路基箱的措施防止施工机械失稳。

2)桩位放样。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3cm。

3)施工顺序。三轴水泥搅拌桩施工按图2顺序进行，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，该施工顺序一般适用于N＜50的地基土，水泥土搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度正是依靠重复套打来保证，以达到止水作用。

图2 三轴水泥搅拌桩施工顺序

4)搅拌桩机就位。根据施工工艺的要求、工程的规模和工期的要求以及现场场地条件和临时用电等情况，拟采用三轴搅拌桩机设备施工，由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳、平正，并用线锤对龙门立柱垂直定位观测以确保桩机的垂直度。搅拌桩垂直偏差不大于L/150，其中，L为桩长。桩径偏差不大于10，桩位偏差不大于50，桩底标高偏差不大于50。

5)搅拌下沉。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。

6)注浆、搅拌、提升。开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直至提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。再次将搅拌机边搅拌边下沉至桩底设计标高。

7)重复搅拌提升。边搅拌边提升(不注浆)至离地面30cm处，回填水泥土并压实，即完成一根桩的成桩。

8)关闭搅拌机、移位。关闭搅拌机，移动搅拌机至下一个桩位。

5 施工质量控制要点

1)开机前必须探明和清除一切地下障碍物，须回填土的部位，必须分层回填夯实，以确保桩的质量。

2)桩机行驶路轨和轨枕不得下沉，桩机垂直偏差不大于1%。

3)水泥宜采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比宜选用8%～16%范围，水灰比一般选用0.45～0.5，根据不同地质情况和工期要求可掺加不同类型外加剂。

4)严格控制注浆量和提升速度，防止出现夹心层或断浆情况。

5)搅拌头二次提升速度均控制在2.5 m/min～3 m/min。注浆泵出口压力控制在 0.4 MPa～0.6 MPa。

6)桩与桩须搭接的工程应注意下列事项:a.桩与桩搭接时间不应大于24 h。b.如超过24 h，则在第二根桩施工时增加注浆量，可增加20%，同时减慢提升速度。c.如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接，则在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。

7)侧向支护工程应注意下列事项:a.成桩4 h内必须完成桩顶插锚固筋等工作。b.搅拌桩完工后，应及时按图制作路面，路面钢筋与桩的锚固筋须连成一体。

8)桩机预搅下沉应根据原土情况，保证充分破碎原状土的结构，使之利于同水泥浆均匀拌和。

9)采用标准水箱，严格控制水灰比，水泥浆搅拌时间不少于2 min～3 min，滤浆后倒入集料池中，随后不断的搅拌，防止水泥离析。压浆应连续进行，不可中断。

10)每个台班必须做7.07cm ×7.07cm ×7.07cm 试块一组(三块)采用标差，28 d后测定无侧抗压强度，应达到设计标号。

11)工地质量员应填写每根成桩记录，记好施工日记，各种原材料必须有质保单方可使用。

6 结语

通过施工，顺利完成了止水帷幕的施工任务，工程质量合格，保证了基坑的安全。

［1］ 郭讨论.水泥深层搅拌桩施工技术［J］.山西建筑，2010，36(16):100-101.