安徽合肥中国建筑第五工程局有限公司安徽分公司 汪盼盼，李旺，胡永红 230041
摘要：以安庆某深基坑工程为例，采用试桩的方法对安庆地区长江流域三轴水泥土搅拌桩施工工艺进行研究。通过调整不同土层中的水泥掺量和采用两喷两搅、四喷四搅的工艺对三轴搅拌桩进行施工，施工完成后，对三轴搅拌桩进行取芯检测，以明确不同水泥掺量和不同施工工艺的施工效果。检测结果表明：针对长江流域复杂地层的施工，在淤泥质土和粘土层中，采用四喷四搅工艺施工成桩效果较好，在粉细砂层和淤泥质土层中，要通过提高水泥掺量的方式确保三轴搅拌桩成桩质量。
关键词：三轴水泥土搅拌桩，水泥掺量，长江流域，施工工艺
Research on construction technology of super long lattice column pile
Wang Panpan, Hu Yonghong
（China Construction Fifth Engineering Division Corp，.Ltd．Anhui Branch，Hefei, Anhui, 230041, China）
Abstract: Taking a deep foundation pit project in Anqing as an example, the construction technology of triaxial cement soil mixing pile in Yangtze River Basin in Anqing area is studied by using the method of pile test. By adjusting the cement content in different soil layers and adopting the technology of two shotcreting and two stirring, four shotcreting and four stirring, the construction of triaxial mixing pile is carried out. After the construction is completed, the coring detection of triaxial mixing pile is carried out to clarify the construction effect of different cement content and different construction technology. The test results show that: for the construction of complex strata in the Yangtze River Basin, in the muddy soil and clay layer, the effect of four spraying and four mixing technology is better, and in the silty sand layer and muddy soil layer, the quality of triaxial mixing pile should be ensured by increasing the cement content.
Keywords: Triaxial cement soil mixing pile, cement content, Yangtze River Basin, construction technology
0引言
随着今年国内经济的快速发展，建筑领域出现了许多大型深基坑工程，同时，复杂的地质条件和周边环境对基坑支护设计和施工提出了严苛的要求。三轴水泥土搅拌桩作为一种支护形式，特别是作为富水地区深基坑的止水结构，在我国建设工程中得到了广泛应用。目前，针对三轴搅拌桩已有不同地质条件和不同工况施工条件的成桩质量研究，如董志国[1]等以天津高银117大厦三轴搅拌桩施工为例，通过对工程地质条件和施工参数的分析，解决了三轴搅拌桩穿越粉细砂层的设计和施工难题；赵伟[2]以南昌地铁三号线为例，对富水砂层三轴搅拌桩施工质量进行了研究分析；曹浪[3]等以广州南沙地区某深基坑为例，分析了在深厚淤泥质土中三轴搅拌桩的施工工艺。然而，如何确保在长江流域复杂地层下三轴水泥土搅拌桩施工质量的研究仍然较少。在此背景下，本文以安庆某深基坑工程为依托，采用试桩方法，对长江流域的复杂地质条件下的三轴搅拌桩施工工艺进行了研究。
2工程概况
（1）支护设计概况
安庆某工程基坑分为住宅区深基坑和商业深基坑，其中住宅区基坑深度约5.5m，商业区基坑深度达到15.5m。住宅区支护设计为三轴搅拌桩内插工字钢单悬臂支护（图1），商业区支护设计为灌注桩排桩+砼内支撑，三轴搅拌桩为滞水帷幕（图2）。
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具体设计参数：①住宅区设计参数：单悬臂支护三轴搅拌桩设计为?850@600，水泥掺量20%，水灰比1.5~2.0，水泥用量控制在540kg每延米，要求28天强度达到1.5MPa；②商业区设计参数：滞水帷幕三轴搅拌桩设计为?650@450，水泥掺量17%，水灰比1.5~2.0，水泥用量控制在270kg每延米，要求28天强度达到1.2MPa。
（2）工程地质概况
地质土层从上到下分别为：
1）①层杂填土(Qml)：软 流塑状态，该层未进行碾压，密实性差，压缩性高。层厚约 0.8～ 4.8m。
2）②-1 层淤泥质粉质粘土(Ｑ4al+pl):软～流塑状态，局部上部夹少量粉质粘土和粉砂。层厚约 5.4～13.5m。
3）②-2 层粉土夹粉砂(Ｑ4al+pl):稍密状态，摇振反应明显，夹粉质粘土。层厚约 0.7～7.2m。
4）②-3 层淤泥质粉质粘土(Ｑ4al+pl)：软～流塑，含少量粉土、粉砂。层厚约 2.70～12.3m。
5）③层淤泥质粉质粘土(Ｑ4al+pl)：软塑，局部夹粉土、粉砂层。层厚约 0.9～7.0m。
6）④层粘土(Ｑ3al+pl)：硬可塑，底部夹粉细砂薄层、少量卵石。层厚约 2.50～7.30m。
7）⑤层圆砾(Ｑ3al+pl)：中密～密实状，局部底部夹中粗砂薄层。层厚约 7.2～24.6m。
8）⑥层强风化泥质砂岩(K)：泥质结构，胶结较弱，层厚约 0.5～6.5m。
9）⑦层中风化泥质砂岩（K）：层状构造，砂质结构岩石坚硬程度属极软岩。
（3）水文地质概况
场地地下水主要分为上层滞水、层间水和承压水，上层滞水主要分布于杂填土中，层间水主要分布与粉土粉砂层和圆砾层中，承压水为层间裂隙水，分布于泥质砂岩岩层裂隙中。对现场施工有影响的主要是上层滞水和层间水。
2三轴水泥土搅拌桩施工
三轴搅拌桩采用单孔套打施工，施工时应采用专业三轴搅拌桩搅拌设备，确保搅拌均匀。
为确保成桩质量，施工前对两种不同水泥掺量桩型进行试桩施工，试桩采用两种施工工艺，分别为两喷两搅和四喷四搅，在施工过程中，钻杆下沉速度控制在1m/min，提升速度控制在1.0~1.5m/min，喷浆压力控制在0.8MPa。
试桩施工完成28天后，分别对现场进行取芯检测，所取芯样如下图2。
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从图中可以看出，水泥掺量17%采用两喷两搅工艺施工成桩效果明显较差，桩身不连续，采用四喷四搅和加大水泥掺量的方法虽然能一定程度提高桩身质量，但是在粉土粉砂层，桩身连续性仍然不好，容易形成碎散小块。
通过对芯柱的抗压强度检测，得出如下结果：
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根据水泥土搅拌桩抗压强度检测结果，虽然桩身强度基本能满足设计要求，但是在②-2 层粉土夹粉砂层中，明显可以看出桩身强度偏小，且当水泥掺量为17%时，有不合格情况。
3原因分析及质量提升措施
（1）原因分析
根据三轴水泥土搅拌桩的取芯和强度检测结果，可以得出在②-2 层粉土夹粉砂层中成桩效果较差的结论，分析主要原因如下：
1）所有土层中设计水泥掺量均相同，未考虑在特殊土层中的特殊性，没有根据土层特性相应调整水泥掺量，在施工至②-2 层粉土夹粉砂层时应适当加大水泥掺量；
2）场地地下水位高，粉土夹粉砂层土质较松散，当钻头搅拌喷浆至该土层时，没有合理调整钻杆提升速度或加大喷搅次数，水泥浆不能与土层很好结合固化，导致出现桩身不连续、有碎散小块的现象。
（2）质量提升措施
根据在②-2 层粉土夹粉砂层中成桩质量差的原因，特制定如下对策进行质量提升：
1）经过与设计单位对接并咨询当地相关专家，决定调整②-2 层粉土夹粉砂层施工时的水泥掺量至24%；
2）在②-2 层粉土夹粉砂层中，加大施工喷搅次数，按照不少于四喷四搅进行施工，确保水泥浆和土体结合固化良好。
（3）实施效果
为确保三轴水泥土搅拌桩施工质量，保证桩身成型连续性和强度，现场决定根据质量提升措施重新进行试桩施工，共计划施工2根试桩，水泥掺量17%，结合地勘报告，在粉土粉砂层中提升至24%，施工工艺采用全长两喷两搅、粉土粉砂层四喷四搅方式进行施工。
试桩完成后28天，对现场进行取芯检测，所取芯样如图3:
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通过芯样可以看出，改进工艺后成桩质量有明显提升，桩身连续性较之前有所改善。通过对桩身强度检测，结果如下：
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通过对抗压强度检测，可以看出通过改善施工工艺后，水泥土搅拌桩在粉土粉砂层的强度较之前明显有提升，能满足设计要求。
4结语
长江流域三轴搅拌桩施工，由于地下地质条件复杂，土质较差，地下水位高，通常采用单一设计参数和单一施工工艺不能保证桩基质量或者造成成本浪费。本文根据安庆某项目工程实例，采取试桩的形式，得出如下结论：
1.在粉细砂层中施工三轴搅拌桩时，要适当提高其设计水泥掺量，增加水泥用量，同时还要增加钻机喷搅次数，保证水泥浆与土体固化良好，确保施工质量；
2.虽然可以明确在特殊地层中要采用改良的施工工艺来确保成桩质量，但是目前施工均靠人工执行，过程中，水泥掺量和喷搅次数的调整都要靠人工控制，存在控制精度不够高且操作较麻烦的现象，如何实现智能控制是下一步研究方向。
参考文献
[1]曹浪，杜文，孟小伟，王鹏，马龙祥，余文翔. 广州地区深厚淤泥质软土地层三轴搅拌桩施工工艺研究[J]. 施工技术,2020(07)-49-13.
[2]赵伟. 三轴搅拌桩施工参数对富水砂层不同地层桩身抗压强度影响研究[J]. 路基工程,2019(12).
[3]朱志铎，万瑜，高波，胡红成，周辉，刘锦平. 水泥土搅拌桩施工智能化控制技术[J]. 土工基础,2019(08)-33-04.
[4]董志国，叶建，付国，等.天津高银 117 大厦三轴搅拌桩施工关键技术[J].工程质量，2016，34(11):37-40.
[5]高宗立，黄贵，王维，等.广西文化艺术中心三轴搅拌桩施工技术[J].施工技术，2019，48(1):53-55.
[6]张国锋.三轴搅拌桩作为基坑止水帷幕的应用[J]. 建筑机械,2019（03）.
作者简介：汪盼盼（1993-），中国建筑第五工程局有限公司安徽分公司，技术员，主要从事施工技术管理工作。