上海丰申建筑地基工程有限公司
摘要：三轴搅拌桩具有施工速度快、施工成本低的特点，广泛用于基坑围护结构，尤其是在软土地基施工中。本文结合江浦路越江隧道新建工程浦西工作井进洞口加固工程实例，阐述了桩机安装，三轴搅拌桩的施工过程，搅拌注浆等技术要点和质量保证措施，可供类似工程施工参考，确保三轴水泥土搅拌桩施工质量。
关键词：越江隧道；深基坑；三轴搅拌桩；施工技术；质量控制
1工程概况
江浦路越江隧道新建工程浦西工作井进洞口加固，本工程包括Φ850三轴搅拌桩、Φ800高压旋喷桩。本工程所涉及到的超深三轴搅拌桩如下表1。
表1本工程超深三轴搅拌桩介绍
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坑中坑加固穿过第9层粉土加粉砂层，属于超深搅拌桩施工，施工中对施工设备的选型、桩架设备性能、施工技术参数都提出较高要求，如何组织好超深三轴桩施工是本工程的重点和难点。超深三轴搅拌桩施工工程量见表2。
表2超深三轴搅拌桩施工工程量
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2工程重、难点及对策
2.1JB180三轴搅拌桩机安装、拆卸
根据本工程坑中坑三轴止水帷幕的设计底标高在-45m、-46m，下钻深度约49m，选用JB180三轴搅拌桩“一杆到底”工艺，桩机立柱安装高度60m进行作业。控制对策：选择有安装经验的安装工人在场内组装（拆除）JB180三轴搅拌桩机；邀请生产厂家专业技术人员来现场指导安装操作人员组装、拆除；制定组装、拆除方案并进行技术交底。
2.2JB180三轴搅拌桩机移动
本工程在6#、7#、8#、9#塔楼部位的电梯基坑周边设计双排三轴搅拌桩止水帷幕，搅拌桩机施工在场内需要进行移动或场内转移到另外的塔楼部位。控制对策：对施工范围的场地、桩机移动范围的路线进行场地硬化处理，满足桩机接地比压≤0.1Mpa的要求；对桩机作业范围、移动线路的上空临时架空的电线、临时拉设的钢丝绳等进行迁移，确保作业、转移无障碍。
2.3坑中坑超深三轴搅拌桩止水帷幕施工
本工程中的6~9号塔楼电梯基坑部位，在坑中坑周边设计采用两排三轴水泥土搅拌桩，穿过第⑨2层土隔断承压水，桩底标高-45.0m、-46.0m，下钻深度约50m，垂直度要求不大于1/200。控制对策：采用“一杆到底”施工工艺，选用JB180全液压步履式三支点打桩架、配备ZLD85-3三轴钻机。
3超深三轴搅拌桩施工方案
3.1桩机安装
3.1.1立柱、斜撑、起架钢丝绳的组合
根据三轴搅拌桩的设计深度选择适合本工程的作业长度进行组合，立柱长度60m。
3.1.2桩架主体安装
通过平板车将主平台、绞车、液压动力总成运至组装位置后，吊装驾驶台总成，并根据编号连接电缆。将立柱水平微调油缸的液压软管与八个外伸梁扩伸油缸连接，使外伸梁转动到位，最后插入定位销和弹性销。将垫凳放在横向步履顶升油缸下部，然后操纵油缸使主平台上抬，脱离平板车，让平板车驶离。
纵向步履采用起重机在主平台总成上进行安装，对准球头，拧紧球盖螺栓。缩回侧向步履顶升油缸，拆下垫凳，最后将两个横向步履安装在主平台总成上，对准球头，拧紧球帽螺栓，然后按编号连接胶管和液压胶管，否则会造成各油缸误动。启动电机，移动、旋转和顶起各三次。各油缸动作灵活，无卡涩现象。只有在上述油缸工作正常时，才能开展工作。安装梯子和盖板后，安装提升装置。起吊装置的固定销应由内向外安装。另外，要采取有效的止退措施。安装时必须小心起吊起架装置，避免碰坏卷扬机及液压动力总成。在平台、起架装置上作业时，必须防止滑倒及坠落。
3.1.3安装配重
安装配重时必须在坚实平整的场地上进行，而且不得超过规定的配重，所使用是吊钩钢丝绳、卸扣必须具有足够的强度，使用前应检查有无异常。在本机上搭载发电机或液压动力柜时，请在配重范围内装上专用台架，并使用认可的发电机或液压动力柜，另外，须可靠固定台架及搭载物，做好配重固定销的止退措施。
3.1.4桩架正面装置的装配
根据需要长度连接立柱、斜撑。现场装配时，必须将立柱、斜撑联接螺栓拧紧（包括运输时不拆卸的部位）。联接立柱、斜撑的紧固件必须是合格产品，不得使用临时凑来的紧固件。必须按说明书的预紧力矩对所有的螺栓均匀地紧固。装配所使用的台架等具有足够的强度。在立柱、平台上作业要挂安全带，不要因滑到而坠落。⑴安装前部支腿，并使其着地。前部支腿的固定销，应从内侧向外侧装入，还必须切实做好销的止退措施。为了提高地面承载能力，请将尺寸不小于2m×2.5m，厚度不小于25mm的钢板垫在前部支腿下。
在台架上连接所需长度的立柱，连接时应确保立柱导向管的直线度与平行度，并确保所有螺栓达到预紧力矩的要求。将按上述步骤连接妥的立柱与立柱的底部转动节连接，连接时应确保所有螺栓达到预紧力矩的要求。将打桩架主体上的立柱和台架上的立柱连接时，请注意不得将台架上的立柱推倒。立柱装配前以及放架，必须将立柱水平微调油缸缩至最短尺寸，以免损坏油缸。两个斜撑油缸全部接妥液压胶管，使各油缸往复运动三次，油缸应动作灵活、无卡阻现象。收缩活塞杆，拆下全部液压胶管。
按所需长度连接左右斜撑。连接时应确保斜撑的直线度，并确保所有螺栓达到预紧力矩的要求。用销轴将斜撑与立柱的铰接处连接，连接时应在销轴处涂上适量的润滑油脂。两个斜撑油缸端部的球座定位要比横向步履宽，保证间距11.8m，在铰接座下垫木材，将副卷扬操纵手柄向前推，做放绳动作。将起架钢丝绳总成与动滑轮组、立柱联接。
3.2施工组织及安排
3.2.1超深三轴桩施工区段划分
根据坑中坑超深止水帷幕不同楼号划分为2个施工段，其中，第1区段包括：8#、9#楼坑中坑超深搅拌桩止水帷幕；第2区段包括：6#、7#楼坑中坑超深搅拌桩止水帷幕。
3.2.2超深三轴搅拌桩施工顺序
单根桩搭接250mm。连续施工时采用“跳槽式双空全套复搅连接顺序”（见图1）；间歇施工、停工后，施工连接时采用“连续挤压方式顺序”（见图2）。
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图1直线段施工顺序
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图2转角处搭接施工方法
3.3施工工艺
三轴水泥土搅拌桩施工工艺采用二喷二拌，其施工工艺流程见下图3。
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图3工艺流程
3.4施工放样
结合施工现场复核的基准点，在直线段放出一排待施工桩的中心线，然后将中心线向打桩机外侧移出1.425m处，并标出引出线。曲线段桩位采用逐点放样，从曲线中心直径方向向外移动1.425m，并标出引线。
3.5沟槽开挖和清除障碍物
采用挖掘机沿桩中心线开挖1.2m（度）×1.2m（深）的沟槽，如果沟槽内有障碍物时应立即清除，并用粘土回填至距地面约0.8m处。
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图4沟槽断面图
3.6桩机就位、找正
桩机施工时应保证足够的平整度与垂直度。在班组长的统一指挥下，打桩机就位。移动前应看清上、下、左、右的情况。移动后，应及时检查并纠正定位情况。打桩机应平稳平整，用经纬仪观测，保证钻机垂直度控制在1/300以内。桩机位置与桩位偏差不得大于20mm。施工前在钻杆上划出深度尺线，以控制施工桩的长度，并对下钻、提升速度以及深度进行严格控制。
3.7搅拌注浆
3.7.1钻杆下沉与提升
根据施工工艺和设计要求，钻杆在下沉、提升过程中应在钻杆内注入水泥浆，并根据试桩确定三轴搅拌桩参数。施工时将搅拌好的水泥浆应均匀连续地注入。钻杆提升时，将设计好的水泥浆全部注入，搅拌桩施工完毕。
3.7.2注浆、搅拌
启动高压灌浆泵，灌浆压力约为0.8MPa~1.0MPa。水泥浆到达搅拌头后，继续搅拌灌浆30s以上。根据计算、边灌浆、边搅拌和边提升所需的速度提升搅拌头，使水泥浆与原有地基土充分混合。搅拌桩底部需反复搅拌灌浆后方可提升，直至提升到地面以上50cm或设计标高后方可关闭灌浆泵。
3.7.3下沉与提升速度控制
下沉和提升速度应与灌浆泵的泵容量相适应。下沉灌浆量控制在水泥用量的60%，提升灌浆量控制在水泥用量的40%。下沉速度也要结合工程地质条件进行相应的调整。
3.8清理沟槽内泥浆
当水泥浆注入搅拌孔内时，槽外会置换出一部分水泥土。采用挖掘机清理槽外水泥土，保持沟槽边干净，以保证三轴搅拌桩的硬化成型和下道工序顺利开展。清理后的水泥土将集中堆放，并与后期基坑开挖土方运出施工现场。
3.9移位
当一根桩施工完毕后，按照跳打式进行施工，将钻机移至下一桩位进行施工。如果长时间停止施工，应清理灌浆管道和设备。
4施工质量控制措施
做好水泥原材料复试：水泥进场应附质保书，对进场的水要求取样复试，水泥按每批每500t为一批次检测。三轴搅拌桩的开挖面以下水泥掺量20%、开挖面以上10%，严格按设计要求执行，桩位测量放线后，要进行复核，再报现场监理工程师验收。水灰比、下沉、提升速度、泥浆泵流量等施工参数在开始施工前，通过试成桩1～3根确定，报设计、监理单位确认后，施工中认真执行。
严格控制钻杆下钻与提速度，如发现灌浆堵塞或断浆，应及时停泵。故障排除后，采取有效措施重新喷浆，防止断桩和空桩。每根桩的下钻深度通过钻杆安装长度控制，在下沉终了时进行确认，垂直度在施工过程中落实专人用经纬仪检查、抽查设备的垂直度显示屏等方法控制。为了保证施工的连续性，在钻管下钻、提升过程中不能中途换岗，并建立交接班记录制度。
采用刚刚搅拌但没有完全固化的水泥土搅拌桩泥浆制作试块进行强度试验，每班抽取一根桩，每根桩至少有两个取样点，每个取样点制作三块试块。取样点应设置在基坑底面1m以上、基坑底面最薄弱的土层处搅拌桩内。试块应及时密封，水下养护28天后进行无侧限抗压强度试验。
在基坑开挖之前，应检查水泥土搅拌桩的桩身强度，强度指标应满足设计要求。搅拌桩施工后28天的水泥土芯样，钻孔芯样应立即密封，并及时进行无侧限抗压强度试验。抽检次数不少于总桩数的2%，不少于3根。每根桩的芯数不少于5组，每组试块不少于3块。岩芯样品应从整个桩长度内连续钻孔的桩芯中选择。取样点应沿桩长从不同深度与土层取5个点，取样点应设置在基坑底部附近。钻孔和取芯后的空隙应用灌浆填充。
5结语
在地下结构施工过程中，三轴搅拌桩止水帷幕止水效果良好，施工过程中采取的技术措施有效地解决了搅拌桩施工中预搅下沉、进度缓慢、垂直度控制、管道堵塞、意外停机等问题，超前灌浆钢管的合理布置，保证了三轴搅拌桩的桩施工质量。经测试，成桩的质量符合桩标准的要求，表明三轴搅拌桩技术是止水帷幕施工质量控制的有效手段。
参考文献：
［1］《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010［S］.
［2］《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002［S］.
［3］三轴搅拌桩施工质量管理及安全管理［J］.罗向东.公路交通科技（应用技术版）2019-05-15
［4］三轴搅拌桩止水帷幕施工及质量控制［J］.邹大鹏；徐斗均.南通航运职业技术学院学报.2018-12-25