三轴深搅桩在深基坑止水帷幕中的应用
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[摘要]三轴深搅桩作为江苏省建筑业十项新技术之一（2011年），日益推广。现结合蓝天华门国际花园工程实例，介绍了施工工艺及质量保证措施。
中图分类号: TU46+3 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
蓝天华门国际花园工程位于南京市龙蟠路七里街，地下2层，地上12～18层，5幢建筑物。基坑面积约12000 m2，基坑周长约461 m，基坑深度约10m。基坑支护采用钻孔灌注桩加二层支撑结构形式，基坑四周采用三轴深搅桩施工的止水帷幕，坑内40口管井降水，坑外12口观察井。主要难点是基坑南面紧临清水塘，地下水位四季处于高位。西面紧邻城市主干道龙蟠路（图1）。
图1基坑总平面图
2工法介绍
三轴深搅桩施工时，三轴搅拌机两边轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和，而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转，使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，加固效果更优。
技术特点：三轴搅拌机施工效率高, 相对双轴搅拌机施工工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效。实践证明止水效果佳。
适用范围：三轴深搅桩施工技术适用土层相对较广，包括填土、淤泥质土、粘性土、粉土、砂性土、饱和黄土等。
3工程设计要求
止水帷幕采用单排三轴深搅桩，桩径Φ850，385根。桩中心距1200mm，桩长19.0～20.7m。桩体纵向搭接250mm，按连续“套接一孔法”施工。采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比大幅为20%，小幅为16%。水灰比严格控制在1.2～1.5之间,送浆压力为1.5MPa～2.5MPa，相邻桩施工间隔不得超过24h；深搅桩垂直度控制在0.5%内，桩位偏差应≯50mm，严格控制提升速度，要求深搅桩试块强度qu28≥1.0MPa；不掺入外加剂。
采用上海金泰产三轴深搅机及配套设备进场施工，其参数见表1。
表1三轴深搅机参数
型号 功率 kW 转矩 kN•m 转速（r/min） 轴间距（mm）
2KD85-3 75×2 30.6 16 600
4三轴深搅桩施工工艺流程
4.1测量放线
1）根据业主在提供的城市坐标点，按图测放围护结构施工的控制线。
2）设立临时控制桩。临时控制桩宜布置在沟槽一侧，而且应不受沟槽开挖的影响，距离围护结构中心线宜为1.5～2m。临地桩宜在围护控制线方向每20～30m布置一个。
3）作好测量工序报验单，上报业主和监理复核验收。
4.2挖沟槽
1）根据基坑围护结构中心轴线、地质资料及场地条件用0.4m3挖土机挖沟槽，并清除地下障碍物。对场地进行平整加固，确定沟槽开挖边线，开挖宽度为1.2m、深度为1.2m。并上报业主和监理审批。
2）将场地开挖及置换的渣土及时外运。
4.3定位型钢放置
1）平行沟槽方向放置2根H型钢，规格为300×300，长8～12m。再在垂直沟槽方向放置2根H型钢，规格为200×200，长约2.5m；转角处H型钢采取与围护中心线成45°角插入，H型钢定位采用型钢定位卡。具置及尺寸如图2所示。
图2定位型钢放置及尺寸
2）根据临时桩确定定位型钢位置，经技术人员检查复核后，在定位型钢标记每一幅中心位置，每20～30m根据临时检查所标记中心位置及幅数是否正确。
4.4搅拌桩机就位
1）先打6根试桩也称为工艺桩，因为不同地方土质不同，有填土、淤泥质土、粘性土、粉土、砂性土、饱和黄土等千差万别。根据试桩反馈调整钻进参数如浆液泵送时间、电机电流、搅拌下沉及提升时间。目的将理论上每根桩水泥用量用尽。做到既不浪费又不少用。
2）桩机就位必须由专人指挥，移动前应仔细检查桩机四周情况，不得有任何障碍物阻碍桩机的移动和操作。
3）1、3钻头中心间距为2L，根据这个尺寸在水平放置定位型钢表面画线定位，按测量放样确定的内边控制线准确地将桩机就位。
4）桩机就位必须保证桩架稳定、平整。桩架行走部位的地基必须坚实，地基不稳定应预先加固处理。桩架水平和垂直调整以后，再用经纬仪进行复核、检查。
5）桩机就位容许偏差应＜3cm。
4.5钻孔顺序
钻孔顺序按连续“套接一孔法”施工。图3其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量。搅拌桩的搭接是依靠重复套钻来实现的，从而确保墙体止水，起到基坑止水帷幕的作用。
4.5.1施工工序（图3）
图3施工工序
施工顺序1为起点，截面积按照大幅3孔计算。施工顺序2为大幅，桩机向前移动2L。施工顺序3为小幅，截面积按1孔计算，桩机向后移动L，施工顺序3的1、3孔重复套钻2个大幅的3、1孔。施工顺序4为大幅，桩机向前移动3L。施工顺序5为小幅，桩机向后移动L，施工顺序5的1、3孔重复套钻两个大幅的3、1孔。依次前进3L，后退L。直至完成闭合最后一幅第3孔与第一幅的的第1孔重复套钻。形成一道闭合的水泥土止水帷幕。
4.6搅拌速度及注浆控制
1）计量准备，每根桩的水泥用量和设计水灰比，计算每根桩需用水泥浆桶数量，继电控制器加散装水泥的秒数，水泥浆桶的液面高度和实测水泥浆比重。逐一明确，作为施工时检查的重要依据。
2）三轴深搅桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，下沉速度0.6m/min以内，提升速度0.8～1.0m/min。在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
3）在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭4个散装水泥罐，在开机前进进行水泥浆液的控制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。经测量水泥浆液的水灰比为1.4左右。注浆压力为1.5～2.5MPa，以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28d抗压强度≮1.0MPa。
4）使用二台水泥浆泵，一台备用。施工前做好设备维保，施工过程尽量一气呵成，减少冷接头。
5）每延米水泥掺入量＝截面积×1.8×0.2＝1.30×1.8×0.2＝468kg（按水泥掺量20%计）
每桩水泥用量＝桩长×每延米水泥掺入量
5施工质量保证措施
（1）测量放线由专职测量人员负责测量放线及桩位的定位。
（2）桩机必须端正、稳固、水平，用经纬仪校正、保持其垂直度。
（3）浆液配制必须按规定的配合比进行配制，并经常进行检查水泥浆液比重1.4左右。水泥采用普硅酸盐水泥，标号P.O.42.5。
（4）为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好下沉和提升速度。下沉速度≯1m/min，提升≯2m/min。若出现堵管、断浆等现象，应立即停泵，查找原因进行处理，待故障排除后须将钻具提升或下沉1m方能喷浆，防止断桩。
（5）施工中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅拌桩或补三重管旋喷桩的方案，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，搅拌桩与围护桩搭接厚度约10cm。
（6）场地布置综合考虑各方面因素，避免设备多次搬迁、移位，减少搅拌间隔时间，尽量保证施工的连续性。
（7）严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行安定性、强度等指标复试，合格后方可使用。
6冷接头的处理
（1）正常施工头尾存在一个冷接头，本工程施工单位经验丰富，作业班子强有力。只存在一个冷接头。1号桩为第一根桩，385号桩为最后一根桩。三轴深搅桩施工完毕后，冷接头位置增加5根Φ800三重管高压旋喷桩。冷接头加固方法如图4所示。
（2）三重管高压旋喷桩参数：水灰比1:1,喷浆压力为2.0MPa，喷浆量80～100L/min，气压0。7MPa，风量10m3/min，提升速度10～12cm/min；水泥用量450kg/m；基坑开挖后冷接头无渗漏水。
图4冷接头加固方法
7开挖前的检验
（1）取三根深搅桩做全长取芯检测，芯样完整呈柱状。抗压强度1.0MPa以上。
（2）止水帷幕有效性应在土方开挖前通过大面积短时抽坑内井水，观察外侧观测井的水位变化进行检验，经检验基坑外侧观测井水位无异常下降。
8结论
采用三轴深搅桩作为深基坑止水帷幕，与传统的双轴深层搅拌桩相比，其桩径、桩深、水泥掺入比及桩间搭接等技术参数均有所增加，具有施工速度快、止水效果好、水泥土强度高等优点。适合深基坑的止水。基坑开挖后，止水效果明显，整个基坑四周无渗漏现象。为地下室施工创造了条件。
图2定位型钢放置及尺寸
图3施工工序
作者简历：沈凯临（1975―），男，本科，东南大学，工程师。现江苏建科建设监理有限公司从事工程监理工作。发表专业学术论文2篇。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。