上海某深基坑三轴搅拌桩施工质量控制要点分析

齐　凯

（上海世博建设开发有限公司， 上海　200125）

上海某深基坑三轴搅拌桩施工质量控制要点分析

齐凯

（上海世博建设开发有限公司， 上海200125）

摘要：结合上海世博会地区某深基坑工程三轴搅拌桩现场施工质量控制经验，提出以泥浆比重、单根桩完成时间、一段时间内进场的水泥量为主要控制方法进行三轴搅拌桩施工质量过程控制，通过此三种方法便于现场有效控制施工质量。

关键词：三轴搅拌桩；泥浆比重；水泥量；完成时间

0　引　言

随着城市地下空间开发大发展，规模不断扩大，出现了越来越多的深基坑工程。目前，深基坑工程朝着越深越广的方向发展，面临着水文地质环境复杂，周边环境保护要求高等情况。三轴搅拌桩在基坑加固、止水帷幕方面起着重要作用，能增强基坑支护体系稳定性、控制基坑变形，给现场施工和土方开挖创造条件。同时，能有效遏制基坑降水对基坑周边环境的影响。

但是对施工现场三轴搅拌桩施工质量过程控制存在一定的缺陷。一方面，SMW 工法施工机械较先进、自动化程度较高，人的管理存在漏洞；另一方面，三轴搅拌桩属于地下隐蔽工程，对桩的长度控制难度较大，需待基坑开挖后才能检验，但为时已晚。两方面的原因促使施工单位对有效桩长、钻速进行控制。而水泥掺量的控制是影响三轴搅拌桩施工质量的重要因素。本文先通过水泥设计掺量和水灰比理论计算泥浆比重、单根桩所需水泥量、单根桩完成时间对水泥掺量控制，结合实际工程，发现此方法便于现场控制 SMW 施工质量。

1　工程概况

上海世博会地区某基坑工程，采用 φ850@600 三轴搅拌桩抽条加固，基坑共设四道混凝土支撑，第四道支撑底(-10.800 m)至坑底(-13.900 m)以下 4 m 水泥掺量 20%，第一道支撑底(1.300 m)至第四道支撑底水泥掺量 10%。基坑开挖深度 18.1 m，水泥掺量 10% 加固深度 12.1 m，水泥掺量 20%加固深度 7.1 m，总的加固深度为 19.2 m，水灰比 1.7。强弱加固区转换是本工程控制的难点。

2　施工控制参数的理论计算与控制指标的确定

桩径 d=850 mm、间距 l=600 mm、强加固区水泥设计掺量 20%，加固深度 7.1 m，弱加固区水泥掺量 10%，加固深度12.1 m；水灰比 1.7。

2.1三轴搅拌桩截面面积计算

图 1　三轴搅拌桩单幅面积计算示意图

一个弓形面积 S4=S2-S3=0.142-0.0903=0.052 m2

三轴搅拌桩单幅面积 S=S1-4S4=1.7024-4×0.052=1.4944 m2

2.2水泥用量计算

一般认为 1 m3土重 18 kN/m3=1.8 t/m3；每米段水泥用量=每立方米水泥量×每幅桩截面积。

(1)弱加固区，水泥设计掺量 10%，则 1 m3土水泥掺量：1.8 t×10%=180 kg/m3；每米段水泥用量为 180× 1.49=268.2 kg/m；本区域水泥用量为 268.2×12.1=3.25 t。

(2)强加固区，水泥设计掺量 20%，则 1 m3土水泥掺量：1.8 t×20%=360 kg/m3；每米段水泥用量为 360×1.49 =536.4 kg/m；本区域水泥用量为 536.4×7.1=3.81 t；故完成单幅三轴搅拌桩共用水泥 7.06 t。

2.3泥浆比重——利用水灰比换算

一般认为，水泥密度 ρ水泥=3 t/m3；水 ρ水=1 t/m3；当设计水灰比为 1.7，即水 1.7 t，水泥 1 t，水灰混合质量2.7 t；水灰混合体积 V=1.7/1+1/3=2.03 m3；水泥浆密度 ρ混=m/v=2.7/2.03=1.33 t/m3；故泥浆比重，即 1.33/1=1.33。此数据可作为现场泥浆比重抽查的依据，现场泥浆比重应控制在 1.33±0.05。

2.41t水泥制浆量

根据 2.3 可知，1 t 水泥大约可制 2.03 m3水泥浆量，即1 kg 水泥可制 2.03 L 水泥浆；结合水泥用量的计算，可知若加固区每米段水泥浆流量为 268.2×2.03=544.5 L，强加固区每米段水泥浆流量为 536.4×2.03=1 088.9 L。

本工程采用 BW-250 型泥浆泵(图 2)，由图可见，泥浆泵档位(手柄位置)与流量呈对应的关系，该泥浆泵缸径 80 mm，工作档位 A2-B4，对应的流量 145 L/min，两台泵同时工作时流量为 290 L /min；则弱加固区每米完成所需要时间，544.5/290=1.88 min/m，共需要 12.1 ×1.88=22.7 min；强加固区每米完成所需要时间，1 088.9/290=3.75 min/m，共需要 7.1×3.75=26.6 min。即单根桩完成时间为 22.7+26.6=49.3 min。强、弱加固区、单桩理论计算完成时间作为现场控制的依据或参考。

注浆施工时应严格控制浆喷桩搅拌下沉和提升速度，搅拌下沉速度 0.5 m/min～1 m/min，提升速度 1 m/min～ 2 m/min，一般提升速度是下沉的 2 倍。对档位流量选择进行验算(见表 1)。对下沉上提速度验算符合控制要求。

图 2　泥浆泵型号及工作参数

表 1　下沉、提升速度验算

3　三轴搅拌桩施工过程控制

现场三轴搅拌桩施工过程中除了对桩位复测外，利用本文理论计算结果，在巡视检查过程中主要从泥浆比重、水泥用量、单幅桩完成时间三个方面对三轴搅拌桩施工质量进行宏观控制。

3.1泥浆比重

在现场巡视检查过程中利用比重计对现场配置的泥浆进行抽检，泥浆比重应控制在 1.33±0.05，使得现场配置泥浆的水灰比符合设计要求，该方法能比较简单有效地控制泥浆质量。

3.2水泥用量

对于基坑加固的三轴搅拌桩，桩长控制是难点，其不仅属于隐蔽工程，而且需待基坑开挖后方可检验。桩长和水泥用量存在重要的相互关系，一方面，通过计算单幅桩完成所需水泥用量，控制现场单幅桩水泥用量；另一方面，通过记录连续两次散装水泥车进场间隔时间和前一次进场水泥量，并统计这段时间完成的桩数，将计算水泥用量和进场水泥量进行对比是否基本相符，若不相符且相差较大，就说明现场桩长达不到设计要求。通过这种宏观控制可有效遏制施工中偷水泥现象。

3.3完成时间

将对现场施工下沉提升速度控制要求转换成对时间的控制。在巡视检查过程中，一方面，检查泥浆泵的档位位置是否符合施工方案中要求；另一方面，通过记录开始时间和结束时间，将完成时间与理论计算时间进行对比。若档位、或者单幅桩完成时间发生变化，都将影响土中水泥掺量。

4　结　语

上海世博会地区该基坑工程利用三轴搅拌桩基坑加固，在基坑开挖过程中基坑稳定，加固效果较好。说明通过理论计算，对三轴搅拌桩现场施工过程中泥浆比重、水泥用量、完成时间进行宏观控制的方法，可有效控制三轴搅拌桩的施工质量。

中图分类号：TU712

文献标识码：B

文章编号：1007-4104(2014)06-0066-03

收稿日期：2014-05-13

作者简介：齐凯(1976—)，工程师，从事工程项目管理工作。

通信地址：上海市浦东新区3588号。