三轴搅拌桩的工艺原理及监理要点

俞 婷

(太原市建设工程质量监督站，山西太原 030009)

随着水泥土搅拌机械的研发与进步，三轴水泥土搅拌桩以其更可靠的支护与止水效果、更快的施工速度、更强的可操作性等优点，广泛应用在工程难度较大、施工要求高的基坑截水帷幕、被动土加固、插芯形成新的增强体等工程中。

1 三轴水泥土搅拌桩的工艺原理

三轴水泥土搅拌桩的原理，是以水泥系材料作为固化剂，通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地基土强行拌和，利用固化剂和地基土之间产生的一系列反应，使软土硬结成具有足够的强度和变形模量的水泥土。将水泥系材料和原状土强行搅拌的施工技术，近年来得到大力发展和改进，加固深度和搅拌均匀性、隔水效果均得到提高，大功率的三轴搅拌机加固深度可达到25 m～30 m，三轴搅拌桩得到了广泛应用。三轴搅拌机由多轴装置和钻具组成，钻杆螺旋推进翼相间设置，两轴同向旋转喷浆，中轴逆向高压喷气，在反复进行的钻掘和搅拌过程中，将一定深度内的地基土和由钻头喷出的水泥浆、压缩空气进行就地强制充分搅拌，在各施工单元间采取套接一孔法施工，墙体全长无接缝。由于中轴喷出的高压气体在土中逆向翻转，使拌合后的水泥土更加均匀，比传统的水泥土墙体加固和止水效果更优。在砂性土中宜用螺旋叶片式为主的搅拌钻机，粘性土中宜用叶片式为主的搅拌钻机，砂砾土中宜用螺旋式搅拌钻机。施工中应根据成桩深度、作业环境、地质条件等选用不同功率和型号的三轴搅拌机，其配套桩架的参数须与三轴搅拌桩机的提升能力及成桩深度相匹配。三轴搅拌机械施工效率高，相对单轴或双轴搅拌机械大大缩短了施工工期，安全可靠，对于进度要求紧和质量要求高的工程，此法施工特别有效。

2 三轴水泥土搅拌桩的监理要点

目前，国内的三轴搅拌桩大多采用国产的轻型机械施工，机械的装置较为简陋，施工质量的保证很大程度上取决于机组人员的素质和责任心;另外，三轴搅拌桩属于地下隐蔽工程，对桩身的质量控制难度较大，需待基坑开挖后才能检验。因此，加强全过程的施工监理是控制施工质量的一个重要手段。下面从几个方面阐述三轴水泥土搅拌桩施工质量控制的监理要点。

2.1 施工准备阶段的监理要点

为确保三轴搅拌桩的施工质量，在施工准备阶段应做好以下监控工作:1)施工开始前，认真熟悉设计图纸、理解设计意图，参加建设单位主持的图纸会审和设计交底会议;结合地质勘探报告的内容，了解工程地质和水文地质特点、土层分布和地下水位情况。2)组织施工方对施工现场进行实地勘察，收集与工程有关的一切资料，了解清楚场地及毗邻区域内的障碍物、地下管线、相邻建筑物和构筑物等情况。3)审查施工方报送的施工组织设计，主要对施工参数、各项保证措施、进度计划、现场施工平面布置图、桩位施工布置图(含桩号、桩机号、桩机工作走向及起始位置等)进行审核。4)审核施工方的管理体系是否完善，人员配备是否到位，特种作业人员是否持证上岗。为确保桩位准确和桩体质量，按照施工工艺特点，在测量放线上必须配有专业技术和经验的测量员，在浆液配制和深层搅拌桩施工等重要环节上必须有专门质检人员。5)总监理工程师组织编制监理实施细则和旁站方案，明确工作程序和各项制度、控制措施和监控要点。6)复核施工测量控制网，定出轴线、高程控制点及保护措施。7)正式施工前要进行试成桩，以确定实际的成桩工艺、技术参数和施工部署。水泥浆液的水灰比、搅拌机的提升和下沉速度、注浆量是施工中需要严格控制的参数。8)施工前认真组织好监理交底，提前进行告知和要求。就监理程序、监理方式、质量控制点、验收方法、各工艺技术要求等，向施工方进行监理交底，便于今后的管理和控制。

2.2 施工过程中的监理要点

施工中监理工程师严格按照经批准的施工方案对各项施工参数(桩位及垂直度、水灰比、喷浆量、压力、下沉提升速度等)进行质量控制。对每根桩的施工情况和工艺参数进行认真记录。根据土质和水文情况提醒施工方及时调整喷射参数以达到良好的效果。主要控制:

1)施工场地须平整，清除地上与地下的障碍物，开机前须调试，保证桩机正常运转和输浆管畅通。

2)桩机就位后必须复测与校正，桩位偏差不得大于50mm。保持桩机底盘的水平和立柱导向架的垂直，控制桩身垂直度不大于1%。

3)三轴搅拌桩采取套接一孔施工，由于三轴搅拌桩对土体压力较大，容易发生窜浆，影响邻孔的质量，桩施打顺序通常采用间隔跳打法施工，该法适用于N值50以下的土层，见图1。

图1 跳打方式施工顺序

对于N值50以上非常密实的土层及N值50以下但夹有φ100mm以上卵石的砂砾层，施工时可用大功率减速机的螺旋钻孔机先钻孔，局部疏松和捣碎地层，然后再用上述间隔跳打法施工。

4)控制好桩机的下沉速度以及提升速度，防止出现夹心层或者断浆情况。下搅与上提喷浆时的搅拌效果与钻头的钻速有关，应确保土体任何一点均能经过20次以上的搅拌。下搅喷浆的速度应控制在0.5m/min～1.0m/min，上提喷浆的速度应控制在1.0m/min～2.0m/min。钻杆需匀速旋转、提升，确保桩体连续、均匀。钻头达到设计标高后，不能立即提升，应继续搅拌并喷浆1min～2min，确保水泥浆与土充分拌和。

5)控制单桩水泥浆用量，检查方法:查看配浆室数控仪、流量计、压力表及记录水泥浆桶数。水泥浆液严格按预定配合比制作，水泥浆搅拌时间不少于3min，压浆应连续进行，不可中断。喷射过程中用的泥浆随制随用，防止水泥浆沉淀。控制好水泥浆比重，利用水灰比换算出水泥浆比重，采用比重计现场量测。

6)桩径控制:三轴水泥土搅拌桩的桩径是靠每个搅拌轴下部的叶片长度来控制的，因此监理每班应对叶片磨损后的长度进行尺量检查，若发现叶片磨损严重时，必须要求施工人员加焊接长。当发现叶片在土中搅拌脱落时，也必须要求施工人员补焊。

7)桩与桩搭接的要求:桩与桩搭接时间不应大于12 h;不论何种原因超过12 h，则在第二根桩施工时增加注浆量20%，同时减慢提升速度;如因相隔时间太长致使第二根桩无法搭接而出现冷缝，则在冷缝处采取局部补桩或注浆措施。

8)在三轴搅拌桩施工过程中出现压力骤降、上升或大量冒浆等异常现象时，应查明产生原因并及时采取措施，故障排除后方可继续施工。

9)施工中出现下述情况时，监理工程师报业主同意后下达停工令:a.使用没有产品质量合格证的工程材料，或擅自替换、变更工程材料;b.施工中出现质量及安全异常情况，经监理提出后施工方仍不采取改进措施，或采取措施不力，未能纠正者;c.对已发生事故未进行处理和提出有效的改进措施就继续作业。

施工方必须对存在的问题认真整改，然后填写复工申请，经监理工程师审查同意，方可签发复工令。

3 结语

三轴搅拌桩能有效地增强基坑支护体系稳定性、控制基坑变形，有效遏制基坑降水对基坑周边环境的影响，在基坑加固、止水帷幕等方面应用越来越广，因此，施工质量的监控尤其凸显。在具体的工程实际中，把握好施工准备阶段与施工过程中的监理要点，认真做好监理工作，是确保工程质量的一个关键环节。同时，三轴搅拌桩施工需要各管理层的重视才能得到有效的保证，施工人员也要提高认识和业务水平，重视施工全过程质量的控制，才能有效地保证其加固与隔水效果。

［1］郑 磊.三轴搅拌桩施工探讨［J］.门窗，2013(8):29-32.

［2］胡海涛.三轴搅拌桩在软土地基基坑围护中的应用［J］.江西建材，2014(46):21.

［3］郑文雄，刘海涛，聂军洲.水泥土搅拌桩施工工艺及质量控制［J］.水利科技与经济，2013(113):86.