程培春1、2 史江川2 姜波3 李东峰3 赵文龙4 邱炳5 潘博文1、2
1.中建一局集团安装工程有限公司 北京 102600
2.中国建筑一局（集团）有限公司 北京 100161
3.国家石油天然气管网集团有限公司深圳液化天然气项目经理部 广东 深圳518040
4.中国寰球工程有限公司北京分公司 北京 100012
5.中咨工程管理咨询有限公司 北京 100089
摘要：深圳LNG接收站项目位于填海区，三轴搅拌桩作为地下连续墙的槽壁加固止水措施，关系到地连墙乃至基坑开挖的成败。本文针对项目实际情况，从施工原理及施工流程出发，对施工中的各个控制要点提出了有效的对应措施，并取得了良好的施工效果，值得推广到类似项目的施工中。
关键词：填海区；三轴搅拌桩；控制要点；对应措施
引言：三轴搅拌桩是一种常用的土体加固方式，具有施工速度快、加固效果好且兼具止水作用等优点[1]，因此在建筑施工中被广泛采用。但在复杂地质环境中，三轴搅拌桩的质量保证也是一大难题。本文依托深圳LNG接收站项目，从施工原理及流程、施工控制要点等方面详细介绍了临海推填区三轴搅拌桩的施工技术。
1 项目简介
1.1 工程概况
深圳LNG接收站项目位于深圳市大鹏湾东北岸迭福北片区，由填海造陆形成。项目是西气东输二线工程的重要配套工程，功能定位是应急、调峰需要以及向粤港地区供应天然气。一期工程设置两座下沉式液化天然气储罐，储罐设置于深度50m、直径100m的圆形基坑中，基坑围护结构为1.5m厚地下连续墙。为保证地下连续墙施工过程中的槽壁稳定性及止水性能，地下墙施工范围采用三轴搅拌桩进行槽壁加固。
地连墙加固范围内共布置6排φ850mm三轴搅拌桩，搅拌桩施工范围为地面至全风化层顶面，深度约18~30m。其中中间4排搅拌桩主要位于槽段内部，相邻排间和相邻桩间搭接250mm；外侧2排搅拌桩采用单排套打的方式，桩间搭接较为充分，除加固作用外，还具有良好的止水性能，兼作止水帷幕[2]。三轴搅拌桩的水泥掺量不小于20%，28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa。
1.2 工程地质条件
场地内土层自上而下主要为<1>第四系全新统人工填土层（Q4ml）、<2>海陆互相沉积层（Q4mc）、<3>冲洪积层（Q4al+pa）、<4>第四系风化残积层（Qel）、下伏基岩为<5>白垩系（K）花岗岩、砾岩、石英斑岩、石英砂岩。三轴搅拌桩加固地层范围主要为淤泥、淤泥混砂、细砂、粘土、粘土混砂、中粗砂、砾质粘性土、粉质粘土等。
场地内地下水主要为上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水。其中，上层滞水稳定水位埋深为1.80~2.80m；孔隙承压水稳定水位埋深为-1.43~6.40m；基岩裂隙水稳定水位埋深为12.10~24.00m。
1.3 项目重难点分析
本工程地处临海推填区域，地下水位高，水量丰富，可能与海水间存在直接的水力联系，地下水补给较为充分；且场地为新近填土，尚未完全完成固结，地质条件较为复杂，施工难度较大。而三轴搅拌桩的成桩质量对后续地连墙施工乃至基坑开挖施工的成功与否有重要影响，因此合理组织三轴搅拌桩施工作业、严格控制施工质量是本工程的重点和难点。
2 三轴搅拌桩施工原理及流程
2.1 工艺原理
三轴搅拌桩具有土体加固与止水作用，施工时通过三轴搅拌桩机的钻杆旋转，带动钻头转动将软弱土体切削破碎，在搅拌的同时钻头喷射水泥浆与土体充分混合，形成水泥土，当水泥土硬化后，土体强度得到提高，土体稳定性与承载力也得以增强，同时水泥土具有较为良好的水密性，可作为止水帷幕[3]。
深圳LNG接收站项目中，在地连墙施工前进行三轴搅拌桩的施工，以保证成槽过程中槽壁的稳定性，同时兼作止水帷幕。
2.2 主要施工流程
三轴搅拌桩施工前首先进行桩位的测量放线，以确保成桩桩位满足要求；为防止搅拌桩施工过程中，产生的置换土及泥浆浆液四处流散造成环境污染，先进行导沟的开挖；准备工作完成后，桩机就位并校正垂直度，同时配置水泥浆液；搅拌桩施工包括搅拌桩机的钻进搅拌下沉及搅拌提升过程，搅拌过程中根据设计要求进行水泥浆的喷浆，完成后进行移机继续施工下一根搅拌桩。
3 施工控制要点
3.1 水泥用量计算
根据设计要求，三轴搅拌桩水泥掺入量不小于20%，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。为控制施工过程中的水泥掺入量满足要求，保证施工质量达到设计预期，首先计算每延米搅拌桩水泥用量。
水泥用量（t）=加固体体积（m3）×土体密度（t/m3）×水泥掺入量百分比
对于直径850mm的三轴水泥土搅拌桩，在CAD中通过量测得到截面积为1.495m2，故每延米加固体体积为1.495m3，土体密度取1.8t/m3，则每延米搅拌桩水泥用量为：1.495m3×1.8t/m3×20%=0.538t=538kg。
3.2 试验桩施工
根据设计要求，搅拌桩施工下沉速度不超过0.5~1.0m/min，提升速度不超过1.0~1.5m/min，水泥含量不小于20%，施工时预搅下沉到设计标高后开始搅拌提升，在提升过程中进行喷浆作业。根据规范要求及其他类似施工项目[4]，三轴搅拌桩正式施工前先进行工艺试桩，以确定适用于场地地质条件的最佳施工参数，并可根据施工过程优化调整施工方案。
在工艺试桩施工过程中发现，由于本工程水泥掺入量较大，仅在搅拌提升过程中进行喷浆难以达到水泥掺量要求，且在搅拌下沉过程中容易造成钻头堵塞，难以处理，故将施工方式调整为搅拌下沉和搅拌提升时均进行喷浆，以保证施工质量。
T-1201基坑由于靠近海边，地下水较为丰富，含有淤泥、细砂等不稳定地层，且加固深度较大，最深达30m，故施工时为保证注浆量及搅拌桩的均匀性，将桩机下沉速度控制在不超过0.5m/min，提升速度控制在不超过0.8m/min；而T-1202基坑靠近山体，地下水含量低，地层稳定性较好，故相对T-1201基坑可适当提高施工速度，将桩机下沉速度控制在0.8~1.0m/min，提升速度控制在1.2~1.5m/min，即可较好地保证施工质量。
3.3 垂直度控制措施
由于本工程搅拌桩深度达到30m，成桩垂直度对搅拌桩施工质量影响较大，设计要求成桩垂直度为1/200，故在搅拌桩施工过程中需采取有效措施[3]确保达到设计要求。
由于三轴搅拌桩机自重较大，故在就位前要确保地面承载力满足要求，如地表不够坚实应进行压实或铺设钢板、碎石等。
施工时由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。
桩机就位后在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内，以保证成桩垂直度满足要求。每次桩机移位后，搅拌桩开始施工前均应进行垂直度的校正工作。
3.4 施工连续性控制
本工程相邻搅拌桩间施工间隔不能超过24h，且搅拌桩共设置6排，数量较大，保证所有的搅拌桩搭接时间均满足要求难度较大。
在搅拌桩施工前分析模拟工况，考虑到桩机的移位及施工连续性，合理地规划搅拌桩的施工顺序及桩机行进路线，三轴搅拌桩施工按下图1所示进行施工为最优施工方案，图中数字代表施工顺序。
.png)
图1 三轴搅拌桩施工顺序示意图
在施工过程中通过采用以上的施工顺序，并在过程中根据具体情况适当调整，搅拌桩的搭接时间正常情况下均可满足设计要求。如果施工过程中因为停电或水泥供应等特殊原因导致相邻搅拌桩施工间隔时间超过24h后，即产生施工冷缝。出现施工冷缝后，采取在冷缝处搅拌桩外侧进行补桩的处理方式，为保证补桩效果，外侧补桩与原桩位保证一定的搭接，搭接范围不小于10cm。如冷缝处施工时间过长，导致搅拌桩强度过高难以补桩时，可考虑压密注浆等其他补强方式。
3.5 卡钻预防措施
搅拌桩机在钻进搅拌过程中如遇到异常情况难以钻进，应立即停止钻进并及时提升钻头，避免硬钻，以防钻头卡进孤石或其他异常地质情况。同时，施工过程中应定时检查维修机械设备，防止机械老化造成卡钻。搅拌桩施工过程中如果突然停电，可能导致钻头无法及时提出，水泥土硬化后导致永久卡钻，为防止这种情况，搅拌桩施工时需备用大功率柴油发电机，以备不时之需。
4 施工效果
三轴搅拌桩按照设计及规范[5]要求需进行强度检测，以检查成桩质量，检测方法采用钻芯法，检测数量不少于总桩数的1%，28天无侧限抗压强度≥0.8Mpa。
搅拌桩钻芯取样强度均在2MPa以上，远远高于设计要求的0.8MPa，且强度代表值分布均匀，说明三轴搅拌桩施工质量良好，达到了设计要求。在后续地连墙导墙开挖过程中及成槽施工过程中，地连墙槽壁稳定性良好，未出现塌孔现象，同样印证了三轴搅拌桩施工的良好效果。
5 结语
在深圳LNG接收站项目中，土层稳定性差、地下水位高，地连墙成槽前采用三轴搅拌桩加固。结合搅拌桩施工原理与施工流程，在施工前通过合理计算准确量化水泥掺量，并通过试桩工艺取得最佳施工参数及施工方式，施工过程中采取有效措施严格控制成桩垂直度及施工连续性，有效控制施工质量。经过实践检验，三轴搅拌桩作为槽壁加固措施，取得了不错的施工效果，为后续地连墙及基坑开挖施工打下了坚实的基础，值得在填海区域的土体加固中推广应用。
参考文献
[1]何永钦.三轴搅拌桩施工工艺与质量控制探析[J].建筑工程技术与设计,2016,(10):1197,1199. DOI:10.3969/j.issn.2095-6630.2016.10.131.
[2]周惠涛.超深三轴搅拌桩作基坑槽壁加固对紧邻轨道交通的影响[J].上海建设科技,2016,(4):48-49. DOI:10.3969/j.issn.1005-6637.2016.04.014.
[3]李磊.超深三轴水泥土搅拌桩在临地铁工程中的应用[J].城市建筑,2016,(15):147. DOI:10.3969/j.issn.1673-0232.2016.15.131.
[4]宋心村,李磊,彭宏博, 等.海相淤泥质软土三轴搅拌桩施工应用[J].企业技术开发（学术版）,2018,37(10):63-66. DOI:10.14165/j.cnki.hunansci.2018.10.015.
[5]徐天平,李广平,陈久照,等.广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2019[Z].广东省建筑科学研究院,深圳市勘察研究院,广州市建筑科学研究院,广州铁路(集团)公司科学技术研究所,广东工业大学等.2019.