三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用_论文_百度文库
三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用
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三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用
阳西县水电建筑工程公司，广东 阳西 529800
摘要：沿海、沿江地区海拔较低，地下水位较高，随着城市建设的日益发展,地下空间的利用规模也不断扩大,深基坑工程也越来越多。基坑施工导致周边地下水位下降及基坑下沉,存在极大的安全隐患。必须在基坑周边设置止水帷幕,稳定基坑内外的水位。三轴搅拌桩止水帷幕就是用三轴搅拌机在地基深部,将软土和水泥强制拌合,利用水泥和软土发生的物理化学反应,使之凝结成水泥柱状加固土体墙,切断基坑内外地下水流动的通道，保证基坑周边地下水位的稳定性。实践证明,三轴搅拌桩止水法不仅成本低、工期短、无污染,而且可以较好地解决基坑施工时所面临的水土流失危害及周边环境保护等难题。 关键词：三轴搅拌桩；基坑止水；工程应用 中图分类号：TU753
文献标识码：A
文章编号：15)61-0249-01
三轴搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结形成桩体而提高基础的承载力并且搅拌桩在基坑的四周形成一个密闭的整体，能有效防止基坑外的水渗进基坑内。三轴搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度，但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。
1 三轴搅拌桩的主要优点
相对于单轴和双轴，三轴搅拌桩是三根桩一起施工的，施工速度明显比前两者快，且造价相对较低；可充分利用原软土，采用原位土体加固技术，废土外运量少；施工噪音小、无泥浆污染且安全性高；施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害； 钻杆具有螺旋推进翼与搅拌翼相间设置的特点，随着钻掘和搅拌反复进行，可使水泥系列强化剂与土得到充分的搅拌，并且各桩体连续无接缝，从而使被加固土体具有可靠的止水性，其渗透系数可达10-7cm/s。
2 三轴搅拌桩的适用范围
三轴深层搅拌法通用于用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质，三轴搅拌桩可应用于房屋地基加固、堤防除险、基坑周围止水帷幕及连续墙槽壁加固等土体改良工程中。在施工过程中对邻近土体扰动很小，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害，所以在场地有限且环境复杂的城市建设工程中也得到广泛应用。
3 三轴搅拌桩的施工工艺及质量控制 3.1 三轴搅拌桩施工工艺流程 3.2 施工准备 3.2.1 场地平整
清除桩位处的地表及地下障碍物，对低洼区回填粘土或建筑垃圾。
3.2.2 材料
水泥采用P042.5级普通硅酸盐水泥，使用前对水泥取样送检确保合格。
3.2.3水泥浆配合比
水泥浆液的水灰比严格控制在1.5～1.7，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为 20%（重量）。
3.2.4 机械设备
主机采用三轴型钻掘搅拌机，配套机械主要有灰浆拌和机、集料斗、灰浆输送泵、控制柜、计量装置及空气压缩机等，计量装置施工前必须经过计量标定后才能使用。
3.2.5 测量布桩
绘制桩位平面布置图并进行编号，注明加固深度，布设桩位点，设定施工标志。
3.2.6 试桩
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数，确定最佳水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、提升时钻头反转速度、下钻速度、搅拌遍数、复拌遍数、复拌深度、单位时间注浆量、以及每延米注浆量等参数，以指导下一步水泥搅拌的大规模施工。在正式开始施工前，根据地质情况选取代表性工点，至少进行2根试桩，以便取得符合设计要求的工艺控制数据。
3.3 施工质量控制措施
三轴水泥搅拌桩属于隐蔽工程，施工中必须严格控制各个环节，做好桩体检测，严格按照规范设计施工，方可确保其施工质量。
水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻；设备就位后，必须平整，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%，成桩误差不大于50㎜，相邻桩施工间隔小于等于24小时；由于水泥土搅拌桩对水泥压力量要求较高，为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪，同时现场应配备水泥浆比重测定仪，在施工前检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度，以备检测人员能够随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求；严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行复试合格后方可使用，搅拌所用固化剂浆液倒入集料斗时应过筛，以免浆内结块损坏泵体，泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆，并记录泵送浆开始及结束时间；浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶，压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层，发生管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉0.5～1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复搅拌，以防断桩发生；水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。
3.4 质量检查
轻便触探法成桩7天可采用轻便能探法检验桩体质量。用轻便触探器所带勺钻，在桩体中心钻孔取样，观察颜色是否一致，检查小型土搅拌均匀程度、根据轻便触探击数与水泥土强度的关系，检查桩体强度能否达到设计要求，轻便能探法的深度一般不大于4m。
钻芯取样法水泥生产工艺流程成桩完成，对竖向承载的水泥土在90天后、横向承载的水泥土在28天后，用钻芯取样的方法检查桩体完整性，搅拌均匀程度，桩体强度、桩体垂直度。钻芯取样频率为1%～1.5%。水泥搅拌桩桩径一般为500MM~550MM，最大为600MM，固化剂常用等级强度为32.5/42.5。
工程实践证明，采用三轴搅拌桩止水的基坑止水效果良好，且三轴水泥搅拌桩相比于单轴和双轴，施工工期短，效率更高，搅拌也更为均匀，工程成本也相对单轴和双轴的低。此外，在采用套孔法进行施工的情况下，使得桩间搭接长度得到了有效保障，不会因为桩体垂直度存在的偏差而出现桩间长度不够的现象。在施工过程中，需要依据工程所在地的地质水文情况，不断优化施工工艺，提高施工质量，以取得更好的社会经济效益。
[1]胡小辉.三轴搅拌桩止水帷幕在深基坑中的应用技术[J].江西建材，2010（4）：53-55.
[2]赵胜利，徐玉虎，姚罗涛，等.三轴搅拌桩在基坑止水帷幕中的应用[J].中国高新技术企业，2010（21）：157-158.
2015年61期
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水泥搅拌止水帷幕桩失效分析及对策　　摘要:水泥搅拌桩是目前常用的一种止水措施，但在实际工程中，由于种种原因，水泥搅拌止水帷幕桩失效的情况也时有发生，导致基坑工程事故的发生。文章根据具体工程，对水泥搅拌止水帷幕桩失效情况进行了分析，并采取了相关的对策，取得了较好的效果，对今后这类问题的解决提供很好的范例。　　关键词:基坑；水泥搅拌止水帷幕桩；失效分析；对策；搅拌工艺　　中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：　　随着城市建设迅速发展，建筑基坑工程日益增多。决定基坑支护成败的因素很多，但起决定性作用的主要有二个，一是挡土结构的可靠性；二是基坑止水帷幕的严密性。对于地下水位较高的场地，基坑止水和挡土同样重要。如果止水失败，同样会产生严重的后果。目前一般采用的止水措施有灌浆法、高压喷射注浆法、搅拌桩法等。对于防渗加固深度在20m以内的止水帷幕工程，水泥搅拌止水帷幕桩以其施工简单、进度快、成本低、振动与噪音小等优点，而最为常用。但是，在实际工程中，由于种种原因，水泥搅拌止水帷幕桩失效的情况也时有发生，导致基坑工程事故的发生，并且延误了深基坑施工的工期。下面，以某基坑工程为例，针对水泥搅拌止水帷幕桩失效情况进行了分析。　　1工程慨况　　某工程建筑基坑底面积为3799m2；建设总建筑面积为21250m2，地上主体结构14层，地下1层；基础采用桩基加1m厚筏板形式，桩基为旋挖桩:Ф根，Ф1000，8根，共计208根桩基。桩基顶相对标高设计为-7.5m，需将7～8m土层开挖形成基坑，再在基坑底部进行人工挖孔桩施工；为了便于后续施工，在基坑周边采取止水措施将水拦在外面。目前，常用止水措施主要有水泥搅拌桩和高压喷射注浆桩两种。这两种止水帷幕是利用特制的机械在地下用水泥和软土强制搅拌成“水泥土”，水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性﹑稳定性和一定强度，具有止水作用；水泥搅拌桩较为经济。根据该工程特点，止水帷幕选用水泥搅拌桩。　　2水泥搅拌止水帷幕桩失效分析　　2.1水泥搅拌止水帷幕桩施工方法　　2.1.1施工工艺流程(图1-图2)　　　　图1施工工艺流程　　　　图2水泥搅拌桩施工工艺流程图　　2.1.2湿法施工方法　　(1)钻孔对位　　按放样标识的桩位，移动钻机主机，使钻头对准小木桩，操作液压杆调整机身塔架及钻杆垂直度，安装好深度计并调零，试机送气检查管线是否畅通、气密性良好。　　(2)钻杆钻进　　启动送浆泵，开启钻机，边送浆边钻进，随钻杆进桩加固的土体在原位搅动切碎，钻头钻至设计深度原位转动不再钻进。　　(3)喷浆、搅拌成桩　　钻头钻至设计深度，立即开启喷浆机，确认钻头喷浆后开始提升钻杆，整个喷浆制桩过程中边喷浆，边搅拌，边提升连续作业，钻头提升至设计停灰面时，停止喷浆，钻头原位搅动1min后将钻头边搅拌边提升至地面。在整个过程中，详细记录每米喷灰量，确认成桩的喷灰量、垂直度、桩体等指标满足设计规范要求后方可移机进行下一根打设，否则重新补打。　　(4)相邻桩的搭接(图3)　　　　图4相邻搅拌桩搭接示意图　　a.在每根桩的施工过程中，随时注意桩体的垂直度　　b.严格控制相邻桩桩的搭接间距，每根桩的中心偏差不得在大于±4cm。　　c.相邻两桩施工间隔不超过12h。　　(5)该工程水泥搅拌桩，桩径Ф500，间距350，桩与桩间咬合150，达到基岩面可终孔。为了确保搅拌桩的质量，达到良好的止水效果，必须严格控制钻孔深度、用灰量、提升速度，严格按照设计每米水泥用量，提升速度不超过2m/min。施工时应严格按照设计桩位、桩长以及确定的参数施工。　　2.2水泥搅拌止水帷幕桩失效原因　　(1)不上强度层位都是因为有黑色硬质夹层段，虽经挖掘机进行过翻挖处理，但土质较厚无法处理到位，仍以泥碳土为主，由于浸水环境中的植物性残骸大量沉积于地层中，在厌气状况下，经微生物部分分解作用，形成的黑色或暗褐色矿物。泥碳土的含水量及有机质含量很高，影响普通水泥固结，从而出现凝固差、不上强度等现象。　　(2)该层在挖掘过程中就发现含水量较大，不是纯粹的粉细砂层，采用湿法施工对水泥浆的吸收不是很好，具体反映为吃浆量少，孔口返浆量大，从而影响桩身凝固及固结强度。　　(3)水泥搅拌桩止水帷幕采用普通水泥，而普通水泥防耐蚀性较差，从而强度很低，将达不到止水的效果。　　(4)水泥用量较少是水泥搅拌止水帷幕桩不上强度的原因之一。　　a.水灰比:0.55。　　b.现场配合比(表1)。　　表1现场配合比　　　　c.每米水泥用量＝桩长×桩的设计截面积×土的密度×掺量系数，即:水泥用量＝3.14×0.25×0.25×kg/m。　　3水泥搅拌止水帷幕桩失效分析　　水泥搅拌止水帷幕桩是靠水泥和软土中的水泥和土之间发生一系列的物理﹑化
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关于止水帷幕水泥掺入量的换算
我现在做一个止水帷幕工程，采用双排水泥土深层搅拌桩，桩长24m，桩径600mm，水泥掺入量为15%。我有三个问题弄不太明白：
1、套定额的时候我选用2-193项，“预钻孔道高压旋喷水泥桩”，这个分为单管法双重管法、三重管法，我应该选择哪个呢？是双排装就应该选择双重管法吗？
2、桩径600，套定额的时候并不显示桩径是多少啊，这个有影响吗？需要对定额进行系数调整吗？
3、水泥掺入量的问题。这个最为头疼了，定额说明里写着“单管法水泥用量按250kg/m考虑”，这个每米250kg是只水泥掺入量是多少呢？我这个给明了水泥掺入量是15%，我又应该如何换算成每米多少kg呢。
哦，对了，忘了说了，我这个是河北定额，请教高手指点。
地区：河北
等级：10 级
头衔：副总★
1.高压旋喷是采用高压泵将水泥浆加压，再通过钻杆前段的喷嘴将水泥浆液喷射如地层，属于强扰动注浆形成的桩径一般可达到0.6-0.8m（单管）；双管旋喷的钻杆是两重的，一重管喷浆，另一重管喷气，单管就只有一重管，只能高压喷浆，成桩直径要小一些！所以双排装不是双重管，概念不同
2.桩径一般可达到0.6-0.8m（单管），由于此项施工方法的限制，管径的范围也会在定额中综合考虑了，所以跟管径的关系也就不大了，也就不需要调整了
3.现阶段根据设计条件是算不出来的，只能有经验数据（250kg/m）。因为高压旋喷桩要根据地质条件做几组旋喷实验得出现场浆液流速才能计算出每米得水泥用量。以下为公式
【条件：提升速度a cm/min，水灰比b：c，浆液流速d L/s。
每米提升需要时间：100/a*60 (s)
每升浆液水泥用量：1/(3b+c)
每秒水泥用量：d*(1/(3b+c))
每米水泥用量：(100/a*60)*d*(1/(3b+c))】
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