地铁车站三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术探析

曾 闯

（中铁十九局集团广州工程有限公司，广东广州 511458）

0 引言

三轴水泥搅拌桩具有支护稳定、操作简单、施工效率高、止水效果好等优势，在项目建设中得到广泛的应用。并且，三轴水泥搅拌桩的施工技术更加适合在施工难度要求高的项目中使用，针对这一技术进行研究具有重要的现实意义。

1 三轴水泥搅拌桩与止水帷幕

三轴水泥搅拌桩属于长螺旋桩机，带有3个螺旋钻孔，在施工的时候，通过3条螺旋钻孔向下施工，属于有效的软基处理形式之一，通过搅拌桩机直接将水泥喷入土地，然后实现充分搅拌，确保水泥与土之间产生一定的物理化学反应，达到软土硬结的要求，最终提高地基的实际强度[1]。

止水帷幕概念是工程主体外界止水系列的总称，其本身是基于阻止侧壁或坑底地下水直接流入到基坑中，从而减少或者阻止渗水的一种连续性的治水体。

2 工程概况

广州市轨道交通十八号线自万顷沙至广州东站，经南沙区、番禺区、海珠区及天河区，全长62.7 km，设站9座，换乘站8座，平均站间距7.6 km。全线共设置一段一场，分别为万顷沙车辆段、陇枕停车场。

万顷沙车辆段位于南沙区万顷沙镇，规划南沙枢纽东南侧、七涌南侧、蕉门水道西侧。总征地面积50.69 hm2周边无控制性管线，现状地面以农田及鱼塘为主，场地较为平坦，平均标高约4.5 m。本场地场坪标高（广州城建高程）7.15 m，轨面标高7.80 m。

万顷沙车辆段周边地基（不含预留白地）采用格栅式三轴搅拌桩处理，处理长度5236 m，单轴直径850 mm，搭接长度250 mm，格栅宽度6.85 m，桩长应穿过软土，进入卧硬层（砂层）不小于1 m。

3 施工技术质量控制要点

3.1 控制原材料

在本次施工中，主要选用P.O42.5的普通硅酸盐散装水泥。在进入施工现场之前，要求做好对应的检测分析，搭配质量保证书的检查，并通过实验室上报监理工程师进行现场取样与送检，确保各项性能指标满足要求后才能够在施工中使用[2]。

3.2 控制水泥掺量

基于设计的实际要求，针对每一幅三轴搅拌桩的水泥用量进行计算。水泥用量=S×桩长×土体比重×水泥掺量，Φ850 mm三轴搅拌桩的加固截面积S为1.495 m2。在施工之前需要按照轴断面的差异性，对深度和设计的水泥参量加以分析，明确搅拌桩对应的水泥用量，然后基于试桩试验处理，最终将施工的详细参数全部落实[3]。

3.3 控制施工工序（图1）

图1 三轴搅拌桩施工工艺流程

3.3.1 场地处理

对施工场地进行平整和加固处理，清除施工场地的地上、地下障碍物，清除表土和淤泥后，采用50 cm厚6%水泥改良土进行回填压实，并且桩机位置满铺2 cm厚钢板，保证桩机施工场地能够承载120 t桩机行走。

3.3.2 测量放线

基于设计图和坐标基准点的分析，落实放样定位与高程引测工作，设置临时标志。在完成定位放样处理之后，完善车辆技术的复核单，通过监理来进行对应的复核验收处理，确保没有错误之后，才能够开展后续的搅拌。

3.3.3 开挖沟槽

在对基坑围护的内边控制线分析中，主要以PC200挖土机来开挖沟槽，清理好地下障碍物（图2）。通过仔细的处理之后，才能够满足正常的施工要求。

图2 三轴搅拌桩沟槽

3.3.4 桩机定位

垂直沟槽设置1.6 m定位线，并根据桩间距1.8 m设置好刻度（图3）。

图3 桩机定位和桩位控制

（1）统一指挥。在桩机就位后，可以选择上下左右地移动，了解现场情况，出现障碍物时应该及时处理，并在完成移动后及时了解定位情况。

（2）桩机本身要求平正、平稳。经过经纬仪实现桩架的校直处理，装设吊锤来控制垂直度。在校正中，直接在桩机上焊接铁拳，要求其半径为5 cm，在10 m的位置上悬挂铅锤，然后使用全站仪校直其垂直度，确保铅锤能够正好通过铁圈的中心位置。在每一次施工之前，都应该进行调节，要求垂直度的误差控制在1%之内。

（3）三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值＜2 cm。

（4）标记。为便于控制成桩深度，施工之前也要做好对应的标记处理，并且要求搅拌桩的桩长不超过设计桩长，然后将旧标记直接擦掉，重新制作标记。

3.3.5 水泥浆拌制

水泥使用的是P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比一般是0.6～0.8。严格按照水灰比进行水泥和水量称量，拌和时间≥5 min。水泥浆经过一级搅拌池后，需经细目网过滤再进入二级搅拌池，二级搅拌池送浆过程严禁停搅。遇到停电停浆情况及时联系钻机停止施工，恢复后方能继续下沉和提升，停浆时间过长应重复搅拌下沉0.5 m再进行喷浆施工。

3.3.6 搅拌、喷浆成桩

在电机启动之后，基于土质来计算速率。基于搅拌桩的实际要求，选择使用“两喷两搅”，第一次喷浆量为60%，第二次为40%，在提升钻杆的时候应该考虑到水泥浆液的注入。一般钻机钻进应该保持0.75 m/min，提升速度为0.5 m/min。基于设计的要求，能够满足水泥浆液均匀的注入与拌制。等待完成钻杆提升后，要求水泥浆液也能够完成注入。

钻机下钻至设计深度后，搅拌头应在桩端1 m范围内上下喷浆搅拌1 min左右然后提升，当钻头提升至地面时应停止喷浆。

3.3.7 三轴搅拌桩施工顺序

三轴水泥搅拌桩采用跳打搭接250 mm的方式施工（图4）。

图4 三轴搅拌桩施工顺序

3.4 控制冷缝处理

如施工过程中由于停电、停水或施工过程出现交叉等待或者机器出现故障，容易出现施工搅拌不连续，则会产生施工冷缝。在排障后当有冷缝出现，可以选择补搅素桩方案：等待围护桩达到强度要求后，就可以开展补桩处理，这样可以规避偏钻问题的出现，同时也能够提升补桩的效果。也可以在搅拌桩搭接的时候，选择利用三根双管高压旋喷桩的方式来处理冷缝，要求高压旋喷桩的桩径为600 mm，相互之间的间距为350 mm，并且其对应的桩底标高也应该和三轴搅拌桩保持相互一致[4]。

3.5 控制关键部位三轴搅拌止水帷幕施工

针对关键部位施工，主要是因为前期在进行钻孔灌注桩施工的时候出现了鼓包，最终导致三轴搅拌桩无法根据设计的部位进行施工。所以在针对关键部位的施工之中，当钻孔灌注桩侵占三轴搅拌止水帷幕位置的混凝土鼓包在地下5 m以上，在这一阶段就可以考虑破除开挖，清理破除开挖的混凝土，做好回填处理。如果其实际的深度超出了5 m、无法进行开挖破除，就要通过套打来绕开鼓包，或是测量鼓包位置的坐标，在后期使用双排高压旋喷桩进行补强处理，明确三轴搅拌桩与高压旋喷桩之间的有效搭接。周边临近小区的位置，直接选择双排高压旋喷桩进行补强处理，以提升土体的实际抗渗性能指标，避免在开挖基坑的时候因为工程降水问题，导致建筑物出现不均匀的开裂或沉降，提高该处土地的实际强度。

4 结语

本文结合实际工程叙述了整个三轴搅拌桩的施工过程，通过施工中具体的施工技术措施的分析，严格按照要求施工，做好施工质量的有效控制，确保整个施工成果满足实际的要求，推动建筑行业走上可持续发展之路。