摘要： 本文著重對三軸深攪樁在明挖隧道止水帷幕中的施工過程及質(zhì)量控制進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞： 三軸深攪樁 止水帷幕 質(zhì)量控制

1.前言

南京城市快速內(nèi)環(huán)東線二期工程主體結(jié)構(gòu)為明挖暗埋法隧道，基坑支護(hù)的止水帷幕采用三軸深攪樁。止水帷幕的施工質(zhì)量直接關(guān)系到基坑安全及周邊環(huán)境（道路、建筑物等）的安全，因基坑滲漏而造成周邊道路沉陷或建筑物不均勻沉降的事件時有發(fā)生。在“看不見、摸不著”的情況下如何控制三軸深攪樁施工質(zhì)量，確保基坑及周邊環(huán)境的安全，是施工過程中質(zhì)量控制的重點(diǎn)工作

2.三軸深攪樁的特性

深層攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過特別的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，水泥和軟土產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)改性。改性后的軟土強(qiáng)度大大高于天然強(qiáng)度，其壓縮性、滲水性比天然軟土大大降低。

2.1加固機(jī)理

軟土與水泥采用機(jī)械攪拌加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程，減少了軟土中的含水率，增加了顆粒之間的粘結(jié)力，增加了水泥土的強(qiáng)度和足夠的水穩(wěn)定性。在水泥加固土中，由于水泥的摻量較小，一般占被加固土重的10—20%，水泥的水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)——土的圍繞下進(jìn)行，所以硬化速度較慢且作用復(fù)雜。

2.2水泥土的主要特性

水泥土的容重與天然土的容重相近，但水泥土的比重比天然土的比重稍大；水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度一般為300—400kPa，比天然軟土大幾十倍至百倍；不同水泥摻入比的水泥土，當(dāng)摻入與水泥等量的粉煤灰后，強(qiáng)度均比不摻粉煤灰的提高10%，因此采用深層攪拌法加固軟土?xí)r摻入粉煤灰，不僅可消耗工業(yè)廢料，還可提高水泥土的強(qiáng)度。

3.施工工序

3.1設(shè)備定位

軸線偏差可采用虛擬軸線法控制，即事先在機(jī)身旁用鋼筋焊一樣架，此樣架距三軸深攪樁中心軸線1.5米，然后在距三軸深攪樁1.5米處平行于軸線拉一道線，移機(jī)時樣架始終對準(zhǔn)此線，即可保證準(zhǔn)確定位。同時，樁機(jī)上平行軸心線安裝樁機(jī)校核裝置，通過核準(zhǔn)輔助線準(zhǔn)確核準(zhǔn)樁位。樁機(jī)移位時保證樁機(jī)軸心線與三軸深攪樁軸線重合，可確保樁位準(zhǔn)確。為了保證設(shè)備定位的垂直度，在樁機(jī)塔架上安裝一吊錘，并設(shè)有一連通管裝置，標(biāo)畫有樁機(jī)傾斜刻度線，開機(jī)前通過液壓系統(tǒng)調(diào)平機(jī)身，下沉及提升過程中根據(jù)吊錘指示裝置和連通管液面刻度變化來控制樁機(jī)垂直度，使之小于設(shè)計要求的允許偏差。

3.2制漿

按設(shè)計要求選用水泥。水泥必須有質(zhì)保書和檢驗(yàn)報告單，進(jìn)場后還要按規(guī)定取樣送檢。拌制漿液前，應(yīng)先在灰漿拌制機(jī)內(nèi)注入一部分清水，然后邊攪拌邊倒入水泥，水量應(yīng)按水灰比定量施加。

3.3攪拌和注漿

樁機(jī)準(zhǔn)確定位后，啟動電機(jī)，放松起重機(jī)或樁架的鋼絲繩，攪拌機(jī)即開始切土攪拌下沉，下沉攪拌速度一般不大于2.0m/min。因土體中過多的含水量對水泥漿有稀釋作用，預(yù)攪下沉?xí)r一般不使用水，以免對樁體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。當(dāng)攪拌頭進(jìn)入砂性土層時，下沉速度可能小于0.1m/min，可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給少量清水以利鉆進(jìn)。

當(dāng)攪拌頭下沉至一定深度以后，即開始制水泥漿，下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高時，開啟灰漿泵，使水泥漿自動連續(xù)噴入地層中，開始噴漿30—60s不提升，并使攪拌頭在樁底1m范圍內(nèi)上下活動一次，確保底部加固，然后邊噴漿邊提升攪拌頭。提升速度應(yīng)根據(jù)地層情況及水泥漿比級參數(shù)確定（一般控制在0.5—0.6m/min左右）。提升過程中，不斷噴入新漿，提升至設(shè)計樁頂高程0.5米以上，停止提升，繼續(xù)攪拌數(shù)秒，使?jié){液完全到達(dá)樁頂。然后樁機(jī)向前平移既定距離，重復(fù)以上施工工序。

3.4樁間搭接

樁間搭接是三軸深攪樁施工質(zhì)量控制的一個十分重要的環(huán)節(jié)，搭接部位的防滲性能直接影響止水帷幕的防滲性能，所以必須高度重視。樁間搭接質(zhì)量主要通過深攪機(jī)移位控制。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制每次移位距離，確保樁與樁之間的搭接厚度滿足設(shè)計要求。

4.斷樁處理

施工過程中若發(fā)生噴漿中斷，應(yīng)將噴漿管下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，等恢復(fù)供漿時再施噴提升。因停電或機(jī)械故障而中斷施工時間過長造成斷樁時，可采取補(bǔ)強(qiáng)灌漿或補(bǔ)樁的方法處理。補(bǔ)強(qiáng)灌漿每樁布置1—2個灌漿孔，灌漿壓力0.05Mpa，補(bǔ)樁采用三頭樁機(jī)施工、兩次成墻施工工藝，一根斷樁補(bǔ)加施工兩根樁，橫向與原樁相切8—10cm。也可以先用鉆機(jī)鉆孔，然后用單管高噴接樁50cm，再用深層攪拌機(jī)從原中斷位置攪拌。

5.質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1施工過程中的檢查

在施工中，每根樁都要有一份完整的質(zhì)量檢驗(yàn)單，必須由施工人員和監(jiān)理人員簽名后作為施工資料。質(zhì)量檢驗(yàn)主要有以下八個單項：

5.1.1樁位。

設(shè)計要求定位偏差不超過5cm。施工前在樁中心插樁位標(biāo)，施工后將樁位標(biāo)復(fù)原，以便驗(yàn)收。

5.1.2樁頂、樁底高程。

樁頂、樁底高程均不低于設(shè)計值。樁底一般應(yīng)超深10—20cm，樁頂應(yīng)超高10—50cm。

5.1.3樁身垂直度。

施工時用水平尺或其他方法檢查導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度，間接測定樁垂直度。樁身垂直度要求在0.5%，要嚴(yán)格控制。

5.1.4樁身水泥摻量。

一是按設(shè)計要求檢查每根樁的水泥用量，二是總用量控制，三是可分別對包裝水泥和散裝水泥進(jìn)場計量。監(jiān)理人員不能簡單地看記錄表的水泥用量，應(yīng)旁站現(xiàn)場抽查實(shí)際耗用水泥量。

5.1.5水泥標(biāo)號。

對進(jìn)場每批次的水泥要檢查標(biāo)號、質(zhì)保書、試驗(yàn)單、出廠日期，有沒有過期、結(jié)塊等，發(fā)現(xiàn)不合格水泥立即清退出場。施工單位應(yīng)在監(jiān)理見證員的監(jiān)督下按規(guī)定取樣送檢。

5.1.6攪拌頭上提噴漿的速度。

提升速度控制在0.5—0.6m/min左右。

5.1.7漿液水灰比。

一種水泥在一定的水灰比下的密度是一定的，施工人員應(yīng)利用測量水泥漿的密度比重而控制水灰比，監(jiān)理人員要不定時進(jìn)行抽查，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，確保達(dá)到設(shè)計水灰比要求，

5.1.8水泥漿液攪拌均勻性。

應(yīng)注意貯漿桶內(nèi)漿液輸送的均勻性和連續(xù)性，噴漿攪拌時不允許出現(xiàn)輸漿液管堵塞和爆裂現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)可在輸漿管前設(shè)簡易過濾網(wǎng)。

5.2單項工程完工后的檢查

水泥土攪拌樁竣工后按不同工程內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計要求，可采取下列方法進(jìn)行質(zhì)量

檢查。

5.2.1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

這種方法可以檢查不同樁體的強(qiáng)度變化和樁體的均勻性。

5.2.2靜力觸探試驗(yàn)。

這種方法可以測試錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力、孔隙水壓力、傾斜度等。

5.2.3取芯檢驗(yàn)（本工程采用此法）。

這種方法可以很直觀地檢驗(yàn)樁體強(qiáng)度和攪拌的均勻性。

5.3基坑開挖后的質(zhì)量檢驗(yàn)

對作為側(cè)向圍護(hù)和隔水帷幕的水泥攪拌樁，開挖時是對施工質(zhì)量的直觀檢驗(yàn)。主要檢驗(yàn)項目有墻面滲漏水現(xiàn)象、樁體水平位移量、坑底滲漏情況、坑底隆起情況。

6.有待解決的問題

在施工過程中常常會出現(xiàn)三軸深攪機(jī)電腦噴漿記錄儀反映的每米噴漿量不一致的情況，由于地層的軟硬程度、空隙率不同，在所有施工參數(shù)都相同的情況下，每米注漿量差異很大，有的誤差甚至超過20%。往往存在著單元墻體的水泥摻入比滿足設(shè)計要求，但墻體某段的水泥摻入比卻達(dá)不到設(shè)計要求，形成了墻體抗?jié)B性能的薄弱部位。在實(shí)際工程中，地基多數(shù)具有由幾種土質(zhì)組合而成的多元結(jié)構(gòu)，由單一土質(zhì)構(gòu)成的地基條件很少，理論上對不同的土層應(yīng)選擇不同的施工參數(shù)，而實(shí)際施工時，由于單元墻體的成墻時間很短，而且是攪拌下沉或攪拌提升和噴漿是一氣呵成，使用不同施工參數(shù)進(jìn)行施工難以實(shí)現(xiàn)。施工參數(shù)選擇和施工過程控制如何適應(yīng)地層的問題有待進(jìn)一步研究解決。其次，目前攪拌樁防滲墻的檢測手段還不成熟，特別是單元墻體間的搭接質(zhì)量還沒有過硬的檢測方法，搭接處是否存在開叉現(xiàn)象也無法探明。

7.結(jié)語

在三軸深攪樁施工過程中應(yīng)對工程地質(zhì)勘探資料、地質(zhì)剖面圖如滲透參數(shù)、軟土地層顆粒級配、土壤標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)值、地下水位等有一定的了解，通過分析確定最薄弱的土層。在圍護(hù)工程施工過程中，應(yīng)對止水帷幕施工狀況作書面詳細(xì)記錄，除在施工過程中隨時消除異常情況外，可對預(yù)計止水帷幕薄弱或軟弱地層進(jìn)行預(yù)注漿，以增強(qiáng)止水效果，減少漏水概率。一旦發(fā)生側(cè)壁土層漏水，必須根據(jù)出水點(diǎn)位置、標(biāo)高、所處土層土質(zhì)、出水量大小確定堵漏方案。對地下水源較豐沛的地區(qū)，在止水帷幕設(shè)計時當(dāng)條件允許時應(yīng)避免止水帷幕與圍護(hù)結(jié)構(gòu)（如鉆孔灌注樁）之間留有間隙，防止當(dāng)發(fā)生止水帷幕局部失效時，在此間隙中形成漏水環(huán)形通道，從而導(dǎo)致漏水源點(diǎn)查找困難和漏水范圍的擴(kuò)大。

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