浅谈三轴搅拌桩在加固基坑槽壁中的应用

李颖颖 刘玲 李立

1 日照职业技术学院，山东日照，276826 2 中国中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，陕西西安，710000

摘 要：本文结合南昌地铁车站基坑槽壁加固实例，介绍了三轴搅拌桩施工工艺和施工中遇到的特殊情况处理方法，可为同类工程施工提供参考。

关键词：交三轴搅拌桩；槽壁加固；喷浆搅拌

引言

三轴搅拌桩是利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙。具有施工速度快、施工效果良好、施工质量可靠等特点，已广泛应用于基坑围护、水库抗渗、隧道加固等领域。本文以南昌地铁车站为例，探讨了该技术的成功应用。

1 工程概况

1.1工程概况

南昌地铁3号线上沙沟站位于南昌市东湖区上沙沟货运铁路专线北侧。三轴搅拌桩施工区域已平整、通水、通电满足施工条件。本车站施工场地内杂填土较厚，最厚处达到4.9米，槽壁加固采用三轴搅拌桩850@600，加固深度不小于5.9m，入粉质粘土层1m。本车站试桩长度按招标图纸要求确定为17.6m。

1.2地质条件

场区地层成因类型以河流冲击为主，沉积物粗细韵律变化明显，具有典型的二元结构，地层岩性都具有下部粗，上部细的韵律变化特点。车站地层由上到下分别为：①杂填土②粉质粘土③中砂④砾砂⑤1-2强风化泥质粉砂岩⑥1-3中风化泥质粉砂岩。稳定水位标高为10.8～10.85m，位于结构顶板附近。

1.3水文条件

本标段沿线按地下水类型分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙水、碎肩岩类裂隙孔隙水三种类型。

车站的地下水主要赋存于第四系砂砾层的孔隙承压水，其次赋存于填土层中的上层滞水。上沙沟站施工范围内稳定水位标高为17.76m～19.81m，位于结构中板处。上沙沟站施工范围内稳定水位标高为16.92米，位于结构底板以下5～6m。只有少量第四系松散岩类孔隙水。

2 设计概括

2.1槽壁加固

三轴水泥搅拌桩槽壁加固采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量比不小于20%，28天无侧限抗压强度值qu≥1.2MPa，渗透系数值≤10-7cm/s时为合格。

2.2端头加固

强加固区：三轴搅拌桩端头加固采用42.5级普通硅酸盐水泥，强加固区水泥参量比不小于25%，28天无侧限抗压强度值qu≥0.8MPa，渗透系数值≤10-7cm/s时为合格。

弱加固区：三轴搅拌桩端头加固采用42.5级普通硅酸盐水泥，弱加固区水泥参量比不小于10%，28天无侧限抗压强度值qu≥0.5MPa，渗透系数值≤10-6cm/s时为合格。

3 施工过程

3.1工艺流程

本车站三轴搅拌桩施工工艺流程如图示：

三轴搅拌桩施工顺序如图1所示：为保证桩与桩之间充分搭接，确保墙体的连续性和接头的施工质量，达到止水的作用，搅拌桩接头采用套打方式。

3.2施工工艺要点

3.2.1测量定位

施工前，先根据设计图纸和坐标基准点，计算出搅拌桩的角点坐标（或转角点坐标），利用全站仪精确放样桩位。并进行坐标数据复核，同时做好护桩和工程测量复核单。

3.2.2开挖导沟

根据放样出的水泥土搅拌桩中心线，用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽。沟槽宽约1.2m，深1.5m，主要用来导流钻孔后被置换出来的水泥土，并及时挖除槽内多余泥浆。

3.2.3桩基就位及垂直度校正

桩机独立行走移动前仔细观察现场情况，保证移位平稳、安全，桩位偏差不得大于20mm。

（1）采用桩机自带的电子校正仪器调整桩机水平位置，根据仪器偏差方向进行调整校核，将三轴搅拌桩机调整至水平位置。

（2）三轴搅拌桩机位于水平位置时，采用全站仪对三轴搅拌桩基的钻杆进行垂直度校正，校正完成后使用三轴搅拌桩进行施工。

（3）每5组搅拌桩用全站仪校核一次。

3.2.4桩长控制标记

施工前根据图纸计算三轴搅拌桩施工桩长并根据桩长在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。在施工过程中通过标记来实现对桩长的控制。

3.2.5浆液配制

水泥浆液的水灰比为1.6～2.0，即每立方米被搅拌土体中水泥掺入量为673Kg、680Kg、700Kg。水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，因故搁置超过2小时以上的拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过12小时。注浆时通过2台注浆泵同时压浆，注浆压力为0.8Mpa～1Mpa，注浆流量为145L/min/每台。本次试桩为三根：S31：桩长17.6m，水泥量673Kg/m，单桩水泥量11.84T；S32：樁长17.6m，水泥量680Kg/m，单桩水泥量11.96T；S36：桩长17.6m，水泥量700Kg/m，单桩水泥量12.32T。

3.2.6喷浆搅拌下沉

三轴主机就位后，外轴正转喷浆搅拌下沉；提升时外轴反转喷浆复搅，完成一组搅拌桩的施工。对于不易匀速钻进下沉的地层，通过增加搅拌次数，完成一组桩的施工。搅拌桩钻进过程中，在桩底部分适当持续搅拌注浆，并尽可能做到匀速下沉和匀速提升，使水泥浆和原地基土充分搅拌。

3.2.7喷浆搅拌提升

钻杆下沉到设计深度后，在底部停顿持续喷浆10分钟，然后边喷浆、边旋转搅拌钻头，泵送必须连续，并提升至超设计标高50cm，喷浆量采用流量表统计，搅拌深度钻杆标记方式进行记录。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。

3.2.8试验检测

成桩28d后，用取芯机截取桩体进行无侧限抗压强度试验，检测数量为施工总桩（组）数的5‰，且不小于6点。在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。芯样无侧限抗压强度试验结果如下：S36号桩的的平均抗压强度为1.24MPa；S32号桩的的平均抗压强度为1.25 MPa；S36号桩的的平均抗压强度为1.21 MPa。

4 特殊情况处理

4.1施工冷缝处理

水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜大于24小时，当超过24小时时，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，在搭接处采取以下补救措施：一是严格控制下沉和提升速度，做到轻压慢速以提高搭接质量；二是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水泥搅拌桩方案，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，补桩与原搅拌桩搭接厚度约10cm。

4.2遇孤石的處理措施

一般情况下，三轴搅拌桩对粒径10cm以下的卵石地层亦适用。在成桩过程中如遇较大孤石，则采用加水冲击，提高水泥掺量的方法，若孤石较大无法冲脱，则采用加桩补强的方法。

4.3垂直度控制及纠偏措施

准确定位桩的平面位置，钻机就位严格按桩的平面位置就位；对于有偏斜的桩位，采用加桩的措施，在其背面补做加强桩。

4.4意外停机时的应急措施

发生意外停机事件，将钻杆下沉0.5m，重新喷浆搅拌，防止出现断桩或夹层现象，若两桩咬合超过24h，则第二根桩采用增加20%浆量，或采用加桩。

4.5其他情况的处理

有异常时，如施工遇无法达到设计深度时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。

5 结语

施工实践表明，三轴搅拌桩技术施工方便、施工效果良好。在通过对部分桩的渗透系数和芯样无侧限抗压强度试验，结果证明桩身质量和止水等有关指标均取得理想效果，可在工程基坑支护施工中推广应用。

参考文献：

[1]刘长威.浅析三轴搅拌桩作为基坑止水帷幕的应用[J].江西建材，2016（09）：62-63.

[2]董志国.天津高银117大厦三轴搅拌桩施工关键技术[J].技术园地，2016（11）：37-40.

作者简介：

李颖颖 /女/1982年生/讲师

刘玲/女/1969年生/讲师