三轴搅拌桩在粉质黏土层地质中的应用

贾秀洋

中电建铁路建设投资集团有限公司 河南 郑州 450000

引言

国家飞速发展，城镇车辆增多，全国各地交通压力日渐增大，地铁作为一种穿梭于地下空间的现代出现方式受到普遍欢迎，然而地铁修建的环境相对复杂多变，尤其是地下水位处理尤其重要，稍有不慎，在施工过程中极易出现基坑漏水、基坑坍塌等事件，造成群死群伤事故，因此在施工过程中对地下水的处理尤为重要，稍有不慎，在基坑开挖时极易出现渗水、漏水，形成透水通道，造成坑内积水、基坑坍塌以及道路塌陷等事故，本文以银屏路站为研究对象，通过利用三轴搅拌桩作为止水帷幕，对施工流程、施工要点以及施工方法进行具体阐述，明确了施工过程管控要点[1]。

1 工程概况

郑州地铁8号线一工程银屏路站地下两层岛式车站，主体结构长约515.2m，标准段宽19.9m，基坑深约17.5m，围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑+三轴搅拌桩止水的形式。

2 工程地质

经过勘查，银屏路站地下水位埋深为12.2～20.6m，在车站上方约5m左右，此标高上下存在的主要是粉质黏土。为保证基坑开挖施工顺利进行，需要采取一定止水方法和降水，本工程采用三轴搅拌桩作为止水帷幕，开挖降水井作为降水措施。

3 施工过程管控

3.1 施工准备阶段

与设计单位进行沟通和交流，熟悉图纸，组织技术人员进行施工方案编制工作，经监理单位、业主单位审批后执行。做好设备进场报备、验收工作，针对施工过程中可能涉及原材进行抽检送检，合格后投入使用，最后做好现场安全技术交底工作。

3.2 施工现场主要按照以下流程进行施工

场地平整－测量放样－开挖导沟－设置导向定位钢板－搅拌机就位，校核桩基平度和垂直度－拌制水泥浆，开启空压机，送浆至桩机钻头－钻头喷浆切割土体，下沉至设计桩底－成桩－搅拌机撤出，清除残余土－施工完毕。特别需进行注意是在设置定向钢板前要进行三轴搅拌机的架设定位工作，务必按照测量放线定位进行机械架设工作，假设过程中需有专人进行指挥，确保架设位置准确和安全，成桩后进行需进行抽检工作，施工过程中要如实记录每一根桩基的施工情况，针对不符合规范标准的桩基应制定专项修补措施，确保后期止水效果满足预定要求，然后进行下一根桩基施工[2]。

3.3 施工方法

3.3.1 测量放线。组织测量人员进行放样定位，同时做好标记和保护装置，为防止搅拌桩向内倾斜，造成内衬墙厚度不足，影响结构安全使用，每边外放10cm，外放后重新进行放线测量复核，经相关单位审核，确认无误后组织进行施工。

3.3.2 开挖沟槽。根据外放后控制线，采用挖机开挖导向沟槽，尺寸为1200mm（宽）×1500mm（深），确保桩位站位，同时清除地下障碍物及沟槽余土，以保证搅拌桩正常施工，施工过程中做好现场文明施工工作。

3.3.3 定位型钢放置。明确施工位置，并对涉及的围护桩进行编号，同时明确施工次序，放置型钢，型钢必须垂直沟槽方向，规格为200×200，长约2.5m。

3.3.4 三轴搅拌桩桩位定位。根据施工方案，三轴搅拌桩中心间距600mm，当以600mm间距在已经设置好H型钢进行适当标记。

3.3.5 三轴搅拌桩成桩施工。

3.3.5 .1 桩机就位。①桩机就位移动过程中，项目部需安排专人进行安排和指挥，确保现场安全，观察周边情况，发现存在建筑垃圾、淤泥或污水，需立即进行清除，在桩机在就位后，组织现场技术人员进行检查和复核，确认站位准确后，方可进行后续的施工[3]。②三轴搅拌桩桩机在与预定位置停靠稳定后，组织测量人员用经纬仪对立柱垂直度进行检测，严格保证垂直方向满足要求。③最后定位后，再次进行复核，应保证偏差在20mm以内。

3.3.5 .2 搅拌成桩施工。①现场进行施工作业工序为两搅一喷，在施工过程中尤其应该注意到达桩底前喷浆工艺，当到达桩底前2～3米，将立柱提升2次。②当施工现场进行钻进作业时，应当组织进行充气拌和，确保泥浆与松动土搅拌均匀，但当立柱进行提升时只进行拌和。

3.3.5 .3 搅拌速度及注浆控制。①在钻进和提升过程中均需注入水泥浆液，并严格掌控立柱提升和下移速率。针对立柱下沉速率一般控制在0.5m/min～1m/min，提升速率一般控制在1m/min～2m/min，施工过程中速率的控制尤为重要，当立柱提升速率过大时，可能出现真空负压，发生孔壁坍方事件。当到达桩底底，应继续进行搅拌注浆，在桩底部分适当持续搅拌注浆，同时安排人员做好记录。②制备水泥浆液及浆液注入。水泥采用42.5号水泥，根据实际条件选择砂浆自制或选用成品水泥，本项目才用的是成品砂浆，主要的控制指标为水泥的掺量，实桩的是20%、空桩是8%，注浆量应当根据现场实际情况进行确定，应当用施工过程中加固的土方量，并以一定得换算系数进行换算，注浆的压力采取1.0Mpa～2.5Mpa，以浆液输送能力控制。

3.3.5 .4 弃土处理。当进行施工作业时，由于螺旋式搅拌翼缘故，会有一部分土随着搅拌而排除，一般情况30%左右，大多数情况下以泥浆的形式沉积在导沟内，通常在泥浆中的水泥所占比例较大，清理出的泥浆会在很短的时间内会进行固结，因此在施工需要及时将导沟内泥浆挖出，避免出现固结，清理不便，清理后集中存放，定期清除出现场[4]。

3.3.5 .5 施工记录。项目部必须安排专人进行记录，记录尽可能细致，详细到每一根桩的施工时间、注浆量、注浆压力等细节，并保证真实、准确，同时及时填写当天施工的报表记录。

3.4 施工要点

3.4.1 施工前，首先应当保证施工场地的平整，清除各类垃圾和淤泥，针对地表存在积水，应当及时进行抽排，确保土质满足要求，当采取各种措施后，土体情况仍不能满足要求的，必须进行改良，加拌石灰或水泥进行加固，保证桩机站位安全。

3.4.2 桩位布置，根据方案，项目部务必派出专业测量人员用全站仪定出每根桩的位置，采用一定方式做好标记，桩与桩之间的偏差不得大于5cm。

3.4.3 桩机就位，桩机到达指定的位置后，采用吊锤悬吊方法或全站仪，检测钻杆和地面的角度，务必确保垂直，要求垂直角度偏差控制在1%之内。为更加清晰观察钻杆的准入情况，应当在桩机架上设置刻度线，另外安排人员记录每根钻杆的钻入情况，必须保证钻进的长度不小于设计长度。

3.4.4 现场制作水泥浆，按照实验参数制备水泥浆，在准备注浆前需将水泥浆放置在已经备好砂浆罐中，要求砂浆在罐中滞留时间不得超过120分钟。

3.4.5 进行三轴搅拌桩预搅，首先应当启动浆喷机，缓慢将起重机或卷扬机钢丝绳放下，按照操作规程将浆喷桩机由上而下进行切土、喷浆及下沉，下沉过程中务必沿着导向架垂直下沉，并保证在旋转下沉的过程中，不间断地进行喷浆，保证切下的土能够最大限度溶于泥浆中，当确定钻杆已经达到设定位置后，保持原状喷浆1min，按照实验确定的各类参数进行钻头提升工作，要做到提升的过程中钻头旋转和喷浆，当到达距离地面50cm处或者已经到达桩顶设计标高后关闭浆泵，但需在原位置保持30s进行喷浆，确保成桩均匀、密室。

3.5 特殊情况处理要求

3.5.1 当施工过程中发生异常情况，按照实验设定参数进行施工，钻杆无法达到设计深度，应立即组织研究原因，当无法得出原因后，立即上报建设单位，借助建设单位力量解决问题。

3.5.2 当施工过程中遇到箱涵和管线无法进行施工时，立即向建设单位报告，经参建各方共同协商，确定下一步处置措施。

3.5.3 在进行开挖作业过程中，当遇到特殊情况，导致桩机无法继续进行施工时，必须将搅拌机放在停浆点0.5m以下位置，当桩机回复正常施工后立即进行喷浆和搅拌，杜绝断桩情况的出现。当预测短时间内桩机不能恢复正常施工时，应当立即清洗管道，防止堵管。

3.5.4 施工过程中，当出现堵管后，关闭喷浆泵，当处理完毕后，应将钻头在停止点1.0m处开始搅拌，然后进行提升，确保成桩质量[5]。

3.5.5 施工冷缝处理，在施工过程中，由于各项原因造成断桩，没有其他措施进行搭接，必须进行记录，通过在施工冷缝重新进行打桩等技术措施进行补救，保证后期止水效果不受影响。

3.6 质量验收标准

3.6.1 为确保成桩位置的精确度，必须利用定位卡进行控制，三轴搅拌桩桩位偏差不大于5cm。

3.6.2 每台班（24h）抽查1组3联（10cm×10cm×10cm）标准模水泥土试块，取样过程中需有旁站人员，样品具有代表性，同条件养护28d后进行无侧限抗压强度试验工作。

3.6.3 水泥进场、验收记录及相应报表应真实、齐全，以备查看。

3.6.4 施工过程中如实进行施工日志填写，并对照规范对每组桩和检验批进行检查，检查主要放在水泥用量、桩长、有无断桩等项目上。

3.6.5 要求在3根试桩成桩后，组织人员按相关要求进行钻芯取样检测，检测28d无侧限抗压强度值及渗透系数值，当28d无侧限抗压强度值qu≥1.2Mpa时，抗渗系数＜10～6cm/s时合格，并且根据施工记录确定水泥浆液水灰比及其他施工系数。

4 保证措施

为确保施工安全、质量可控，满足国家、行业相关要求，从组织领导机构、技术和安全方面制定管控措施进行保证，成立安全、质量组织领导机构，建立全员安全质量岗位职责清单，明确到全员职责，做好人员进场及专业培训，安全技术交底有针对性、通俗易懂，对现场进场材料进行留样监测，过程不间断进行安全培训和检查，消除现场安全隐患，确保现场可控[6]。

5 结术语

该工艺在郑州地铁银屏路站已成功应用，本文通过三轴搅拌桩施工过程中施工流程、施工要点、特殊情况处理等方面阐述，明确施工中重要注意事项，希望对后续地铁车站施工过程中利用三轴搅拌桩在粉质黏土层地质施工起到良好借鉴作用。