上海丰申建筑地基工程有限公司
摘要：三轴水泥土搅拌桩不仅具有施工速度快、施工成本低的特点，而且在地铁基坑支护结构的施工中得到了广泛的应用，尤其是在软土地层的施工中。本文以南京地铁四号线二期滨江站工程为例，对三轴搅拌的施工及其质量控制进行了探讨，可供类似工程施工参考。
关键词：地铁车站；深基坑；三轴水泥搅拌桩；质量控制
1工程概况
南京地铁四号线二期滨江站为四号线二期的第6座车站，沿定山大街布设，车站东端临近胜利路，西临横江大道，呈西北一东南。该车站沿南北方向布置，地下为六层侧式车站。 车站的有效平台宽度为11m，车站的外包总长度为238.65m，标准断面的外包宽度为34.2m与38.2m，顶板覆土的厚度约为1.9m。 标准段底板的埋深为44.49m，左端集水坑底板埋深46.49m，右端大盾构井底板埋深48m。本工程基坑采用整体刚度较大、抗渗性较好的支护结构形式1500mm的地下连续墙（+内支撑）进行基坑支护兼做止水帷幕。本站围护结构地连墙轴线长度约592m，地下连续墙入中风化泥质砂岩3m，成槽深度为72.6~75.06m 。
由于车站开挖范围内为杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、淤泥质粉质黏土加粉砂流塑局部软塑层，工程地质性质差，为确保地连墙槽段开挖过程中的槽壁稳定性，
建议对地下连续墙槽壁进行加固处理。 车站全周地连墙两侧采用φ850@600三轴搅拌桩加固，深度在淤泥质粉质黏土加粉砂流塑局部软塑层以下1m。为加强顺作与逆作负三层底板处约束力，本站设计采用φ850@600三轴搅拌桩对负三层底板下土层进行抽条加固，加固深度为各部位基底以下3m。
2工程地质条件
2.1工程地质
表1 各土层物理指标平均值表
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2.2不良地质
施工场地没有活动断裂穿过的迹象，没有不利的地质影响和地质灾害，例如坍塌，滑坡等，也没有地下埋藏的物体，例如地下河、坟墓，防空洞等，但有通信光缆、高压电缆、自来水管等市政管线分布。经探测发现场地地层中也含有浅层气，施工过程需对其不良影响关注。
3三轴搅拌桩施工
3.1施工工艺
3.1.1测量放样
工程测量人员按照设计图纸与测量控制点放出设计桩位，桩位平面偏差不得大于50mm。结合设计间距，在两侧用红漆标出定位架，以保证搅拌桩的准确定位，并在沟槽两侧设置恢复中心线的标桩，这样即使沟槽后也可以随时检查沟槽的方向和中心线位置。
3.1.2开挖沟槽
沟槽采用挖掘机进行开挖，沟槽的宽度为1-2m，开挖深度为1-1.5m，沟槽的平面位置由三轴搅拌桩的理论内线为控制线。沟槽开挖时应清除表面障碍物，沟槽开挖产生的余土应及时用铲车运到堆土场。
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图1开挖沟槽示意图
3.1.3轴线引测、桩位定位
完成沟槽开完工作后，通过测量引出点对桩位的平面位置进行恢复。根据实际引出点将墨线弹在桩位外，桩架安装就位后，将桩架与墨线间的距离使用钢尺进行测量，从而确保准确定位桩机的位置。
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图2轴线引测、桩位定位
3.1.4桩机就位
桩机移位过程中由作业机长进行指挥，并时刻注意施工现场状况，移位过程中必须保证桩机的平稳。桩机就位后必须对桩位进行复查，确保桩位偏差不大于50mm。
3.1.5桩机垂直度校正
机架是由两根钢筋焊接而成且钢筋是相互垂直的，铅锤悬挂在机架高处，铅锤主要用来辅助桩机垂直度的调整。对安装就位的桩机进行垂直度校正过程中，需用经纬仪对桩架的垂直度进行观测，通过对机架上的铅锤进行调整来实现对桩机垂直度的校正。通过经纬仪对钻杆垂直度进行调整，确保铅垂线恰好穿过下方钢筋的中心，进而保证钻杆垂直度误差小于桩长的1/200。
3.1.6桩长控制标记
桩架组装完成后，需要在钻杆上根据设计桩长做好相应的标记，主要是为了确保搅拌桩的桩长大于设计桩长。桩长一旦发生改变，必须及时对就标记进行清除，然后重新在钻杆上进行相应地标记。
3.1.7水泥浆液拌制
水泥浆液拌制施工前需要搭建搅拌平台，并对搅拌平台处的地面进行硬化处理。浆液配合过程中的水灰比应为1.5-2.0，搅拌持续时间应保持在2-3min。
3.1.8搅拌桩机钻杆下沉与提升
成桩利用二喷二拌的施工工艺开展施工工作，水泥浆应在钻杆下沉与提升过程中被注入。施工过程中，对于含砂量较大的土层需要搅拌桩底部2-3m范围内反复喷射混凝土进行搅拌。为了保证泥浆与加固土进行充分混合，钻杆下沉速度应控制在0.5-1.0m/min，直到钻杆施工至设计标高后，持续搅拌喷浆1-2min，确保水泥浆与桩底土能够混合均匀，然后调整钻杆旋转方向使得钻杆进行提升作业，控制速度在1.0-2.0m/min，施工至桩顶设计标高后关闭灌浆泵。基坑支护桩的实心部分采用四喷涂两种搅拌施工工艺，空部分采用两次喷涂和两种混合施工工艺。基坑加固成桩的实桩部分采用四喷涂两种搅拌施工技术，空桩部分采用二喷两搅施工工艺。
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图3搅拌施工流程示意图
3.1.9三轴搅拌桩的连接施工
为了尽可能避免搅拌桩对周围建筑物造成影响，采用多轴钻机进行搅拌桩施工，且采用“跳仓法”开展工作。同时，要避免相邻桩的施工间隔超过施工要求，否则会对钢筋混凝土的性能造成不良影响，通常情况下，应控制在24小时内完成相邻桩的施工工作。
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套打施工顺序图（施工顺序：1-3-2-5-4-7-6）
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图4搭接施工顺序图
3.2施工质量控制
3.2.1桩机垂直度控制
桩机施工工作开始前，必须对施工区域地下进行探测确保清除所有影响施工的障碍物，应该分层对回填土进行回填并夯实，从而确保成桩的质量。桩机施工过程中不能出现路基下沉的情况，而且要保证桩机的垂直度误差小于桩长的1/200。
3.2.2合理选择水泥土配合比
施工过程中所需的水泥为P.O42.5（低碱）普通硅酸盐水泥，施工人员进行水泥浆搅拌时应按照设计要求中的水泥土配合比进行操作。采用自动拌浆系统根据理论水泥用量对单桩所需水泥量进行拌制，每桩水泥用量遵循只多不少原进行准备。水泥搅拌过程中需要使用标准水箱，并严格控制水灰比符合设计要求，水泥浆搅拌至少2-3min后，将其过滤后放入收集池内，进行连续搅拌工作。搅拌过程中必须连续进行避免出现中止问题，如果被迫中止，中止时间也不能超过2个小时，主要是为了防止水泥出现离析问题。
3.2.3灌浆量及提升速度控制
按照设计要求进行控制升与下沉的速度，预防发生夹层或断浆是保证水泥含量与施工质量的关键环节。现场施工过程中安排技术人员进行24小时轮流监控，并实时填写施工记录表，并对施工参数进行分析，确保达到施工与设计要求。钻杆下沉时，速度应控制在1m/min；提升速度应控制在2m/min以内，并保证钻孔和提升速度均匀，以保证桩身均匀，避免由于局部搅拌不均匀造成漏水情况。其次，当搅拌达到设计深度时，应在静止喷浆30s后开始搅拌，以保证桩底成桩质量。
3.2.4做好桩与桩的套打施工
由于出现特殊情况导致过长时间不能打桩，只有得到施工许可的情况下，才能进行局部补桩或灌浆以完成施工工作，质量监督人员还要对成桩情况进行仔细记录。
3.2.5冷缝处理
桩与桩搭接时间不宜超过24小时。超过24小时后第二根桩施工时，应增加20%的灌浆量，并放慢提升速度。如果第二根桩由于间隔太长而不能搭接，则应按冷接缝处理。同时，经监理单位以及设计单位批准后，可采取局部补桩加固或高压旋喷桩补强措施。搅拌桩第一次施工达到一定强度后进行冷接缝处理，预防偏钻。其次，为了确保桩体补桩效果，素桩和围护桩搭接厚度为10cm，施工冷缝外侧采用高压旋喷封堵。冷接头处理示意如下图5。
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图5 施工冷缝处理图
3.2.6桩身质量控制
成桩的垂直度偏差不得大于1/200，桩位偏差不大于50mm。搅拌桩身搅拌均匀，表面密实平整。为保证桩身的连续性与施工质量，还应将桩顶凿毛部分的水泥土还要提上提注浆。桩顶标高、桩深应符合设计要求。严格控制水泥浆的灌浆量，不得出现过少情况。
3.2.7保证搅拌桩1/200垂直度的措施
桩机启动前，必须对施工区域地下进行探测确保清除所有影响施工的障碍物，应该分层对回填土进行回填并夯实，从而确保成桩的质量。施工前，桩机自身的垂直偏差不得超过1/200。通过桩架垂直度指示器将桩架垂直度调整为1/200。用线锤检查桩架的垂直度。在桩架上焊接直径为5cm的铁圈。一根铅锤悬挂在高度10m处。钻杆垂直度用经纬仪调直，使铅垂线刚好穿过铁圈的中心。第一次开钻前，应对钻杆进行适当调整，使铅锤在铁圈内，钻杆的垂直度误差控制在1/200以内。
施工过程中起重工随时对桩架垂直度指示针进行观测，确保指针读数在1/200以内，测量工随时对线锤进行观测，确保铅锤垂直并通过铁圈中心，双人双控以确保桩的垂直度。一旦发生桩的垂直度偏差超过设计规定值，立刻采取纠偏措施。
3.2.8试块取样
水泥土搅拌桩施工完成后的第28天，应对其开展取芯工作并通过试验确定搅拌桩的强度。钻取搅拌桩的芯样后必须立即进行密封保存，并在第一时间对样品进行无侧限抗压强度试验确定搅拌桩的强度。取芯数不少于总桩数的2%，且不少于三根。每个桩芯在不同深度与不同土层中的桩芯数不少于五个点，在整个桩长内连续钻孔，并在基坑底部附近设置取样点，每个点有三个试块。钻芯后的空隙应用灌浆进行填充。
4结语
通过对三轴搅拌桩施工工艺的探讨，可以看出三轴搅拌桩施工工艺操作性较强，而且质量控制相对简单，成桩桩身的质量以及防渗效果都能够满足工程建设的施工设计要求。三轴水泥搅拌施工不仅能够对基坑外土体位移进行很好地控制，还能对水位进行比较准确地观察测量，从而确保施工质量满足要求，因此，该工艺具有非常高的推广利用价值。
参考文献：
［1］《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）［S］.
［2］《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJT199-2010）［S］.
［3］浅谈三轴水泥搅拌桩施工技术措施［J］.张耀东.建材与装饰.2019-04-15
［4］三轴水泥土搅拌桩施工质量控制［J］.胡宪胜.工程质量.2018-07-10