謝胤濤

上海上勤建設發(fā)展有限公司 上海 200000

在某工地基坑開挖時發(fā)現(xiàn)，基坑內土質含水量較大，基坑圍護結構采用三軸攪拌樁作為止水帷幕，進行檢查資料時發(fā)現(xiàn)施工記錄反應出三軸攪拌樁存在下沉提升速度過快，再進行更近一步的研究時發(fā)現(xiàn)水泥用量與噴漿時間存在不匹配的情況，為了在后續(xù)施工過程中，為施工過程中質量控制及事故發(fā)生后復查施工記錄時定量分析的提供一定依據(jù)，需要對三軸攪拌樁加固地基質量控制參數(shù)進行分析。

1 單樁三軸水泥土攪拌樁水泥用量計算

三軸水泥土攪拌樁單幅樁由3個圓形截面搭接組織成，對于首開幅，單幅樁的被攪拌土體體積應為3個圓形截面面積與深度的乘積；采用套接一孔法連續(xù)施工時，后續(xù)單幅樁的被攪拌土體體積應為2個圓形截面面積與深度的乘積，圓形相互搭接的部分需重復計算[1]。

三軸水泥土攪拌樁直徑根據(jù)設備選型，宜為650毫米、850毫米、1000毫米，現(xiàn)場過程根據(jù)設計要求，樁型選擇不同，截面積各不相同，下表為常用三軸水泥土攪拌樁截面計算列表。

表1 常用三軸水泥土攪拌樁截面積計算列表

三軸水泥土攪拌樁水泥用量=樁截面深度*樁的深度*土密度*設計水泥參量

根據(jù)公式能夠快速的計算每根水泥攪拌樁的水泥用量，方便現(xiàn)場水泥用量下料及控制。

根據(jù)公式計算，例1 計算上海地區(qū)1 根1 8 米長φ850@600、套打一孔，設計水泥參量20%的三軸攪拌樁水泥需要水泥量。

被攪拌土體的質量根據(jù)JGJ199-2010型鋼水泥土攪拌墻技術規(guī)程中黏性土為主的地區(qū)按照1800公斤/立方米計算。

水泥用量約為=樁截面深度*樁的深度*土密度*設計水泥參量=1.031平方米*18米*1.8噸/立方米*20%=6.68088噸。

2 單樁三軸水泥土攪拌樁水泥漿液制備量計算

根據(jù)上海市基坑工程技術標準DG/tJ08-61-2018 9.4.3 ，三軸水泥土攪拌樁在黏性土中的的水灰比宜取值1.5～2.0。

普通硅酸鹽水泥的表觀密度為：3.1噸/立方米，礦渣硅酸鹽水泥的表觀密度為3噸/立方米。

水泥漿體積=水泥質量÷水泥表觀質量+水質量÷水密度

為方便計算以水泥密度取值3噸/立方米、水灰比1.5作為三軸水泥土攪拌樁水泥漿液制備量的依據(jù)。

還是以例1舉例，因水灰比為質量比，水灰比為1.5代入計算式。

則此三軸水泥土攪拌樁水泥漿液體積=水泥質量÷水泥表觀密度+水灰比*水泥質量÷水密度=6.68088噸÷3噸/立方米+1.5*6.68088噸÷1噸/立方米=12.24828立方米。

3 三軸水泥土攪拌樁噴漿流量確定。

根據(jù)《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》GB50202表4.11.4要求，水泥土攪拌樁質量驗收主控項目上，水泥土攪拌樁的水泥用量的檢查方法為查看流量表，《上海市基坑工程技術標準》又要求三軸攪拌樁注漿泵應保證其實際流量與攪拌樁的噴漿鉆進及下沉或噴漿提升速度相匹配，注漿的工作流量應可以調節(jié)，并配置計量裝置[2]。配置計量裝置的目的是控制總的水泥量用量滿足設計要求，在現(xiàn)場資料收集過程中，發(fā)現(xiàn)在施工情況中，存在大量三軸攪拌樁基無法提供相關流量計記錄。究其原因，流量計為精密裝置，在使用過程在容易損壞，施工現(xiàn)場不注意此項儀器的更換。

三軸水泥攪拌樁一般采用2臺泥漿泵注漿，泥漿泵類型一般為BW-250，W代表往復式。

在根據(jù)梁慶華，往復式泥漿泵出口流量的一種非接觸方法一文指出，關于泥漿泵的出口流量的可進行相關計算，主要涉及的參數(shù)有泵活塞的截面積，活塞行程長度及泵沖數(shù)。泵沖數(shù)計量需要加裝傳感器，而且在實際過程中是容易受到泵的充滿度影響，此法的測量計算誤差增大[3]。

為了解決此項問題，從施工現(xiàn)場實際出發(fā)，共收集上海地區(qū)六臺流量裝置完好的三軸水泥土攪拌樁樁機器共計127張打印流量計記錄，攪拌樁施工深度為15-22米。泥漿泵配置均為2臺BW-250的泥漿泵。對泥漿泵的每分鐘的噴漿量進行統(tǒng)計，統(tǒng)計表如下所示。

圖1 泥漿流量

本次收集到三軸水泥土攪拌樁量泥漿泵噴漿量的數(shù)據(jù)主要集中在250-320升/分鐘區(qū)間。

4 三軸水泥土攪拌樁噴漿量總時間及攪拌樁施工總時間的確定。

《上海市基坑工程技術標準》中要求，三軸攪拌樁注漿泵應保證其實際流量與攪拌樁的噴漿鉆進及下沉或噴漿提升速度相匹配，從而推出。

三軸水泥土攪拌樁鉆進下沉時間+噴漿提升時間≥三軸水泥土攪拌樁泥漿泵噴漿時間=三軸水泥土攪拌樁水泥漿液制備量÷單位時間泥漿泵噴漿量

以例1舉例，根據(jù)收集的泥漿泵噴漿速率的數(shù)據(jù)250-320升/分鐘，代入計算式，則此根攪拌樁噴漿時間為38.28分鐘～48.99分鐘之間。則三軸水泥土攪拌樁鉆進下沉時間+噴漿提升時間最少時間不小于38.28分鐘。

5 相關參數(shù)現(xiàn)場應用

根據(jù)上述建立起來的計算式，可用于三軸攪拌樁相關參數(shù)的計算，方便現(xiàn)場進行質量檢查及控制。表2為某一項目三軸攪拌樁實際施工數(shù)據(jù)，此項目采用三軸攪拌樁作為止水帷幕，采用一噴一攪工藝，水泥參量20%，水灰比1.5。項目上未能提供試樁記錄及流量計記錄。

根據(jù)表2相關數(shù)據(jù)代入計算式

表2 某項目三軸攪拌樁實際施工數(shù)據(jù)

三軸水泥土攪拌樁水泥用量=樁截面深度*樁的深度*土密度*設計水泥參量=1.031平方米*15米*1.8噸/米*20%=5.5674噸

三軸水泥土攪拌樁水泥漿液體積=水泥質量÷水泥表觀密度+水灰比*水泥質量÷水密度=5.5674噸÷3噸/米+1.5*5.5674噸÷1噸/米=10.2069米3

三軸水泥土攪拌樁泥漿泵噴漿時間=三軸水泥土攪拌樁水泥漿液制備量÷單位時間泥漿泵噴漿量=10.2069米÷（320升/分鐘～250升/分鐘）=31.9分鐘～40.83分鐘

三軸水泥土攪拌樁鉆進下沉時間+噴漿提升時間≥三軸水泥土攪拌樁泥漿泵噴漿時間

則此根三軸攪拌樁的下沉時間+噴漿提升時間理論時間不小于31.9分鐘。根據(jù)實際記錄可得五根樁的施工平均時間為=（27分鐘+24分鐘+25分鐘+25分鐘+24分鐘）÷5=25分鐘

可以利用三軸攪拌樁實際施工時間與理論施工時間進行對比，計算偏差量，相關計算依據(jù)作為施工質量檢查參考依據(jù)，并結合實際施工過程中現(xiàn)場降水情況，土質情況、土方開挖情況，及周邊環(huán)境的情況進行對三軸攪拌樁施工質量進行綜合判定。

6 三軸水泥土攪拌樁下沉與提升時間控制

上海市基坑工程技術標準DG/tJ08-61-2018 及型鋼水泥土攪拌墻技術規(guī)程JGJ199-2010都提到三軸水泥土攪拌樁下沉速度宜控制在0.5米/分鐘～1米/分鐘范圍內，提升速度移動控制1米/分鐘～2米/分鐘范圍內，規(guī)范規(guī)定較為寬泛[4]。

但是因三軸水泥土攪拌樁工藝原因，宜在下沉過程噴漿總噴漿量的70%，提升過程噴射剩下的30%。在實際施工前中應充分考慮噴漿量、噴漿速率及下沉、提升時間之間的關系。

以例1舉例，總體噴漿時間理論為38.28分鐘～48.99分鐘，根據(jù)下沉過程噴漿總噴漿量的70%，提升過程噴射剩下的30%的要求，則下沉攪拌時間理論時間宜為26.796分鐘～34.293分鐘，提升攪拌理論時間為11.484分鐘～14.697分鐘。

提升、下沉速度=樁長÷攪拌時間。

則例1中，三軸攪拌樁下沉階段理論速度為0.525米/分鐘～0.672米/分鐘,提升階段理論速度為1.225米/分鐘～1.566米/分鐘。

但是在實際的施工過程，受三軸攪拌樁樁機機能限制，提升速度并不能達到理論上速度。所以在大面積施工前，應進行成樁試驗，根據(jù)三軸攪拌樁機設備實際機能，明確三軸攪拌樁的施工噴漿速率及下沉、提升攪拌的時間。尤其對環(huán)境保護要求高的基坑，并應通過試成樁機檢測結果調整施工參數(shù)。

7 結束語

針對三軸水泥土攪拌樁現(xiàn)場施工質量問題，了解現(xiàn)場，收集現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，并加以分析，為三軸水泥土攪拌樁施工中檢查及施工后溯源提供理論依據(jù)。但現(xiàn)階段的設備越發(fā)先進，希望更多數(shù)字化的控制手段用到施工設備上，在保證穩(wěn)定性的情況下科學的控制施工質量。