三轴水泥土搅拌桩质量控制及病害处理

邱悦

摘    要：城市建设为获得更大、更深的地下利用面积选择采用围护结构作为永久地下室结构的设计，近几年围护结构的设计与施工工艺得到了很大程度的发展。三轴水泥土搅拌桩止水帷幕具有施工周期短、工程造价低、适应土层广、抗渗性能好、可操作性强等优点，广泛应用在地下水丰富的南方城市当中。

关键词：深基坑支护;三轴水泥土搅拌桩质量控制;垂直度控制;冷缝处理;高压旋喷

1  引言

目前基坑止水帷幕主要采用ZKD85-3A型三轴搅拌机，由侧边两根高压注浆管加中间的高压风管组成。钻孔作业时三轴同时向设计深度进行旋转掘进，同时在灰浆系统及高压风系统的配合作用下，在钻头处喷射出水泥浆液，钻头及螺旋钻杆将水泥浆与原位土体反复混合搅拌从而形成均匀、密实、稳定性强、抗渗和抗压性能优良的水泥加固土体。

但三轴水泥土搅拌桩在实际应用当中，存在桩身垂直度偏差过大、桩身强度不足、搅拌加固土体孔隙偏多等问题，直接影响止水帷幕止水效果和结构安全。因此采用可靠、经济的控制方法改善施工质量具有重要意义。

2  质量控制要点

2.1  桩身垂直度控制

三轴水泥土搅拌桩垂直度控制，直接影加固土体的连续性及帷幕止水效果。目前，三轴水泥土搅拌桩垂直度控制普遍采用搅拌机械自带的垂直度检测装置：即采用两个平行于主立杆的线锤，分别与主立杆形成X-Z和Y-Z两相互垂直的平面用以检测钻机在止水帷幕轴线方向和垂直于止水帷幕方向上的垂直度偏差。通过专人观察主立杆底线锤偏离限位钢圈情况并反馈操作室进行纠偏。此类方式存在垂直度控制精度低、无法连续监控、纠偏不及时、施工效率低等缺点。杭州望江01地块安置房项目三轴施工采用了新的垂直度监测装置和信息化采集控制系统对搅拌桩垂直度偏差进行控制。

三轴水泥土搅拌桩施工中采用了改良后的”垂直度监测仪”（见图1），仪器由刻有度数的仪表盘和吊锤组成并封装成一个整体，避免了传统吊锤受强风强气流随风摇摆不定的问题，稳定性、精确度大幅提高。垂直度监测仪分别在X-Z和Y-Z平面上布置一組并固定在钻机主立杆上，形成相互垂直的两个平面。通过精确控制监测仪读数在900±0.570范围内使搅拌桩垂直度满足要求。垂直度监测仪上数据由视频监控系统实时传输至操作室显示器上，钻机操作人员通过显示数据及时对钻杆垂直度进行实时纠偏处理。且垂直度监测仪与信息化监控系统相互配合，极大的提高了桩身垂直精度，提高了施工效率，为搅拌桩止水帷幕施工控制提供了新的经验。

2.2  加固搅拌土体密实度、强度、孔隙率控制

三轴止水帷幕施工质量主要制约因素有：地质状况、水文条件、浆液质量、搅拌工艺等。下文结合望江01地块安置房项目工程实例进行加固土体的质量控制分析。项目所处地质富含地下水，且主要沉积砂质粉土、粉砂土、粉质粘土，在钻进施工过程中极易受到地下水流动侵蚀，造成浆液稀释、搅拌土中活性固结成分流失影响帷幕成品质量。因此，在砂质地层中采用三轴水泥土搅拌桩止水，需严格控制水泥浆液制备质量，水灰比宜控制在1～1.5：1之间（遇暗浜或填土区提高3%～5%）。工程实践表明，在砂质地层中三轴水泥浆液无法置换出原状土质，水泥浆渗入土体含量极大。通过在钻进过程中适当提高水灰比、并随钻随掺入适量黏土能有效改善搅拌土体质量，提高帷幕止水效果。为保证成桩质量，采用”一旋三喷法”钻孔作业，即先正循环钻进至设计孔深—后打开高压注浆管注浆并提升—重复下钻、提升注浆一个循环-成桩结束。作业需”慢钻慢提”，下钻速度控制小于1m/min，提升速度控制小于1.5m/min，桩顶桩底原位复搅30s以上。经过三轴水泥土桩取芯验证，结果表明桩整体密实度良好、强度满足设计规范要求，夹泥夹石、孔隙气泡现象得到有效控制，止水帷幕效果明显，为后续基坑安全开挖提供了有力保障。

3  三轴水泥土搅拌桩冷缝处理

因机械故障、材料供应、自然环境等不可抗力因素，相邻桩搭接施工间隔时间超过水泥凝结时间，桩体之间搭接必然出现施工冷缝。基坑开挖时周边渗透水、承压水极有可能沿施工冷缝中渗透出从而影响帷幕止水效果。为妥善处置施工冷缝，在对比类似工程经验及工艺条件下选取了止水效果极佳的三重管高压旋喷桩进行冷缝处理。桩径Φ800mm搭接350mm，水灰比0.8～1.0，水泥掺量45%，空气压力0.7MPa，浆液压力5MPa，水压力25MPa，旋喷提升速度10cm/min。成桩过程均匀、持续、无缩径无断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，否则应予重新钻孔，下图总结了冷缝处理的两种常见方式。

（24h前施工完成280#、282#桩，形成3条冷缝）

高压喷射注浆完成后，桩内的水泥浆迅速会产生析水沉淀，应及时向桩内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止。终喷后，充填灌浆是一项非常重要的工作，回灌地好与差将直接影响工程的质量，必须做好充填回灌工作。

4  结语

工程实践证明，采用三轴水泥土搅拌桩和三重管高压旋喷桩组合方式，基坑帷幕止水效较为理想。通过严格的质量控制，合理的工艺设备选择，能有效地控制桩身垂直度，并解决了搅拌土体孔隙过大、强度不足、夹泥等病害问题，提高了搅拌土体的施工质量，帷幕止水效果显著，为后续基坑开挖提供有力的安全保障。

参考文献：

[1] 冯辉.三轴水泥土搅拌桩施工技术[J].建筑施工，2017（2）.

[2] 胡宪胜.三轴水泥土搅拌桩施工质量控制[J].技术园地，2018（7）.

[3] 田志岗，李磊.抗滑、止水水泥土搅拌桩及SMW工法在深基坑中的应用[J].科技风，2018（6）.