深厚富水砂层和淤泥层三轴搅拌桩加固技术研究

深厚富水砂层和淤泥层三轴搅拌桩加固技术研究

郭月利

中国水利水电第七工程局有限公司  四川省  610000

摘要：地铁车站地连墙深厚富水砂层槽壁加固和车站基底深厚淤泥层加固均采用三轴搅拌桩。搅拌桩的施工是先把注浆管定位一边搅拌喷浆一边下沉到设计的位置，然后使搅拌桩机的钻杆慢慢往上提升，也不断地搅拌，使地下的原有土通过搅拌和喷入的浆液充分均匀混合为一体，达到加固效果。

关键词：加固桩机施工

1．三轴搅拌桩加固技术

1.1  场地平整

正式开展加固之前, 应对场地进行平整。先将地面杂物及表层硬物清理干净, 并对地下情况进行勘察, 清除碎石块、腐烂树叶等障碍物, 避免对施工的顺利开展造成影响。在素土回填夯实作业环节, 应结合工程实际情况, 选择最为合适的夯实方法, 一般情况下需要用到50t起重机和步履式重型桩架, 所以应以此为标准, 在地面铺设满足夯实作业需求的设钢板或路基箱。

1.2  桩位放样

结合设计图纸，做好水泥搅拌桩的轴线放样和桩位定位测量。各放样基点用木桩打入土中，木桩四周用砖围成方形，内填混凝土，在木桩上画出基点钉上铁钉，并涂上红油漆，场内各桩位按基点放样，各桩位中心点用涂有红油漆的筷子、木条等打入土中。桩位放样完毕后，然后进行二次复测，准确无误后，做好测量放线记录。

1.3  桩机就位

搅拌桩机到达指定桩位后，将钻机布置在场地内经过多次准确测量确定的孔位上，不要使钻头触及到孔位的外围范围。

场地应布置平坦之后，三轴水泥搅拌桩方可施工，倘若地表比较软的情况下，应先采取相应措施，不然施工器械会不稳定，甚至会倾斜翻到。安装钻机时的定位要确保准确，钻机处在一个水平的位置上，机身要比较稳固，不能发生移动。为确保钻孔的垂直度不会超出设计的范围，就位后的钻机要先进行机体水平方向的校对，钻机钻杆的中心轴线和钻孔的中心保持在一条垂直线上，钻杆垂直度＜1%。在进行施工之前，先对钻杆进行测量，确保钻杆长度，并在机械上设置标识，每次只需提升至标识位置。

1.4  地连墙槽壁深厚富水砂层加固钻机下沉与提升

启动桩机向下旋转钻进。钻机下沉与提升过程如下：

（1）搅拌桩先按照2.0m/min的速度下沉，到达弱加固区后按照1.0m/min（弱加固区下沉速度）的速度继续下沉，边钻进边喷浆。喷浆压力0.8MPa，加固材料参数为水泥：生石灰：粉煤灰=1：2：1.2，水灰比1：1，单组桩水泥用量2.2t、生石灰用量4.5t、粉煤灰用量2.7t。

（2）下沉7m后（即通过弱加固区后），在钻杆到达强加固区时改按照0.75m/min（强加固区下沉速度）的速度继续下沉8m后到设计桩底标高后继续喷浆停留3min（桩底停留时间）后方可向上提升，保证水泥、生石灰和粉煤灰的混合液与砂土搅拌均匀，从而达到预定的强度。

（3）钻杆以1.5m/min的速度提升8m过强加固区后，改以2.0m/min的速度继续提升7m完成弱加固区的搅拌加固，随后按照2.0m/min速度将钻杆提出至场平标高以上。

（4）钻杆提升时必须边提升边喷射边搅拌，搅拌一定要均匀，使砂土与水泥、生石灰和粉煤灰的混合液充分混合，注浆压力保持在0.8MPa。严禁提升过快，导致真空负压、孔壁塌方等现象，不得冲水下沉。三轴搅拌桩加固试验完成28天后取芯进行无侧限抗压强度试验，满足1.0MPa方可进行地连墙的施工。

1.5  车站基底深厚淤泥层加固钻机下沉与提升

启动桩机向下旋转钻进。钻机下沉与提升过程如下：

（1）搅拌桩先按照2.0m/min的速度下沉，到达弱加固区（基底以上3m）后按照1.5m/min的速度继续下沉，边钻进边喷浆。喷浆压力0.8MPa，加固材料参数为单组三轴搅拌桩水泥用量2.4t、速凝剂0.5t、水灰比0.9：1。

（2）下沉3m后（即通过弱加固区后），在钻杆到达强加固区时仍按照1. 5m/min的速度继续下沉3m后到设计桩底标高后继续喷浆停留3min（桩底停留时间）后方可向上提升，保证水泥浆液与淤泥层搅拌均匀，从而达到预定的强度。

（3）钻杆以1.5m/min的速度提升3m过强加固区后，仍以1.5m/min的速度继续提升3m完成弱加固区的搅拌加固，随后按照2.0m/min速度将钻杆提出至场平标高以上。

（4）钻杆提升时必须边提升边喷射边搅拌，搅拌一定要均匀，使砂土与水泥、生石灰和粉煤灰的混合液充分混合，注浆压力保持在0.8MPa。严禁提升过快，导致真空负压、孔壁塌方等现象，不得冲水下沉。三轴搅拌桩加固试验完成28天后取芯进行无侧限抗压强度试验，满足1.0MPa方可进行基坑开挖。

1.6  桩机移位

当前的孔位三轴搅拌桩施工结束之后，将搅拌桩机进行移位至下一位置继续施工。

1.7施工注意事项

（1）进场的材料材质必须符合设计及施工规范的要求，需抽检试验的必须经抽检试验合格后方可使用。

（2）桩机钻头对准桩位，定位误差不大于15mm。

（3）钻杆垂直度误差不大于0.5%。

（4）水泥浆液要严格配合比进行拌制，控制水灰比，每次搅拌时间不少于3min，制备好的浆液必须均匀，不得停置时间过长，不得发生离析；浆液倒入储浆桶时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体；输浆前应保持输浆管管路湿润，以利输浆。

（5）在制桩过程中若发生意外造成停机或停止喷浆时，必须重新从地面开始搅拌制桩，以防止断桩发生，不得留一定长度搭接后中途开始工作。

（6）水泥必须经检验合格后方可使用，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

（7）根据搅拌机拌合功能计算搅拌桶一次性拌合容量的水泥和水的重量，通过磅秤进行计量。现场拌制浆液安排专人记录每根水泥桩的水泥用量，并记录送浆开始、结束时间。

（8）水泥搅拌桩机械必须具备良好及稳定性能，开钻前应检查验收合格后方可开钻施工。

（9）严格控制每根桩的水泥总用量，确保施工质量。

（10）供浆必须连续，拌合必须均匀。一旦因故停浆，要及时查明原因，记录中断时间及中断深度。若短时间内暂停，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉到停浆面以下1.0m，待恢复供浆后先提升至断浆面以上0.5m左右，继续喷浆施工。若停浆时间超过2~3小时以上，应将钻头提至地面，拆除输浆管清洗备用，以防浆液堵塞管道。恢复供浆后如果已钻深度在3m以内采取机械挖除后回填土重新施工；已钻深度超出3m，机械挖除比较困难时，采取补桩或汇报设计院进行处理。

（11）为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次切土喷浆至设计底面高程时应停止下沉钻头继续喷浆搅拌30秒钟以上，使浆液完全到达桩端。

（12）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容包括：施工桩号、施工日期、天气情况、喷浆深度、停浆标高、灰浆泵压力、钻机转速、钻进速度、提升速度、钻进深度及高程等

2.小结

（1）加固地层为回填土、中砂、淤泥夹砂、卵石、强风化凝灰岩，其中中砂层厚14.5～16m、平均厚度15.3m，淤泥夹砂层厚9.6～12.9m、平均厚度10.7m，地下水位-0.60～-1.60m。淤泥夹砂层的无侧限抗压强度小于0.2MPa，满足不了设计要求的1.0MPa，故必须对基坑基底深厚淤泥层进行加固处理。采用本节所述技术，加固材料参数为单组三轴搅拌桩水泥用量2.4t、速凝剂0.5t、水灰比0.9:1，工艺参数为注浆压力0.8MPa、强弱加固区的下沉与提升速度均为1.5 m/min、桩底停留3min。加固28天后进行了现场取芯试验，其加固后的土体无侧限抗压强度最小值为2.203 MPa，大于设计要求值1.0MPa的2倍多，加固效果好，满足设计要求。且提前了工期。

（2）地铁隧道加固地层为杂填土、淤泥、粉质黏土、淤泥质土、粉质黏土，其中隧道始发端所处地层为淤泥质土，平均厚度为4.5m，淤泥质土土层的无侧限抗压强度小于0.2MPa，满足不了设计要求的0.8MPa，故需要对其进行加固处理。

洞口端头加固采用850mm@600mm三轴搅拌桩加固，桩间咬合250mm。加固深度：洞门上下3m处为强加固，水泥掺量20%。加固材料参数为单组三轴搅拌桩水泥用量5.1t、速凝剂0.8t、水灰比0.8:1，钻进速度1.0m/min、提升速度1.0m/min，桩底停留3min。加固28天后进行了现场取芯试验，其加固后的土体无侧限抗压强度最小值为2.5 MPa，大于设计要求值0.8MPa的3倍多，加固效果良好，满足设计要求。

（3）该技术具有施工速度快、效率高、无振动噪音、无废泥浆和经济性好等优点，可推广应用于其他类似工程。