摘要：三轴水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，致软土硬结而提高基础强度，从而起到提高地基的承载能力形成止水帷幕，阻止基坑周边的水进入基坑的一种有效的方法。
关键词：三轴水泥搅拌桩；技术要求；止水帷幕
伴随着现代化建筑物不断地向地下发展，对基坑围护的要求也越来越高。现在的高层大多数采用了咬合桩和地下连续墙的形式进行基坑围护，这样一来施工周期长，而且造价也高，会增加整个工程项目的施工成本。三轴搅拌桩作为一种新型的基坑围护形式，比起前者不仅占地面积小、环境污染小、隔水性好而且施工成本低。随着这种工艺的不断完善和成熟，在国内的地下工程的施工中得到了越来越广泛的应用。
三轴水泥搅拌桩加固原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程。普通硅酸盐水泥主要是由CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3等组成，当与软土充分拌和后，很快便与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物。这些化合物形成了悬浮的溶液，具有胶结作用，凝结后形成水泥土的胶结强度。从而不仅提高了地基的承载能力而且形成了优良的止水帷幕。
以下以杭州江干区三福路公交中心站项目实例说明。
1、工程基坑概况
三福路公交中心站地上6层、地下2层，大致呈长方形设计。工程桩采用钻孔灌注桩，基坑支护采用钻孔灌注桩排桩结合一道钢筋砼内支撑方案，排桩外设置1排φ850@600三轴水泥搅拌桩止水帷幕；地下水采用管井疏干降水，坑外采用管井控制性降水；地上为1~6层的框架结构用房。其中地下建筑面积6020.44平方米。
地下室区域基坑实际开挖深度：按周边基础承台垫层底计为-11.1m～-11.5m，集水井靠基坑边位置按集水井基础垫层底计为-11.7m，基坑内部集水井、电梯井区“坑中坑”相对基础底板垫层底挖深1.2m~1.35m；
2、场地工程地质条件及施工难点分析
2.1 地质情况
根据浙江省交通规划设计研究院提供的本工程《详细勘察阶段岩土工程勘察报告》，基坑支护涉及的地表下近60m范围内的场地土层结构自上而下情况如下：
（1）10层 杂填土：灰色，松散，以粉性土为主，含碎石，植物根茎及生活垃圾，硬杂质含量大于25%，局部块石较大，可达10cm以上。全场分布，层顶标高6.63~7.46m，厚度0.80~5.40m。
（2）11层 黏质粉土：灰色、黄色，稍密，饱和。具层状，切面粗糙，干强度低，韧性低，摇震反应迅速，局部呈砂质粉土状。全场分布，层顶标高1.48~5.96m，厚度1.50~5.20m。
（3）2 层 砂质粉土夹粉砂：灰色，中密~密实，饱和。夹粉砂，含大量云母屑；切面粗糙，干强度低，韧性低，摇震反应迅速。全场分布，层顶标高-9.66~ -6.09m，厚度2.00~8.70m。
（4）31层 淤泥质粉质黏土：灰色，流塑。含少量有机质和腐殖质，可见半腐烂植物根茎、偶见贝壳碎屑等，切面稍光滑，干强度、韧性较高，无摇振反应。全场分布，层顶标高-12.86~ -8.86m，厚度10.30~14.80m。
（5）42层 黏土：灰色，软塑。可见腐烂植物根茎，偶见贝壳碎屑等；切面光滑，干强度、韧性中等，无摇振反应。全场分布，层顶标高-24.54~ -23.12m，厚度8.20～10.80m。
（6）52-2层 粉质黏土夹粉砂：灰色、软塑，局部流塑状。层状，夹粉土或粉砂薄层，含腐殖质及少量云母屑、偶见贝壳碎屑，切面粗糙，干强度、韧性较低，摇振反应慢。全场分布，层顶标高-34.74~ -31.63m，厚度4.60~9.80m。
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（7）61层 粉质黏土：兰灰色，灰褐色，软可塑~硬可塑。切面较粗糙，干强度、韧性中等，局部可见贝壳碎片。局部缺失，层顶标高为-41.29～-36.46m，厚度1.20～5.70m。
（8）63-1层 粉砂：灰色、灰黄色、中密~密实，饱和。含云母碎屑，贝壳碎片等。全场分布，层顶标高-44.59~ -40.46m，厚度3.70~6.60m。
（9）101~2层 强风化泥质粉砂岩：灰黄夹灰白色、砖红色，泥质结构，中厚层状构造。干钻钻进较慢，钻进无跳动，进尺稍快；风化较强烈，结构基本破坏，多呈硬黏土状。局部缺失，层顶标高-49.03~ -46.86m，厚度0.70~2.40m。
（10）101~3中风化泥质粉沙岩：砖红色，泥质结构，中厚层状构造；干钻钻进慢，钻进平稳无跳动，进尺较慢；岩芯较完整，显柱状，柱长多为5~20cm，敲击声哑，易风化、风化后易碎。据本次勘察取岩样试验，密度1.96~2.20g/cm，天然抗压强度为0.4~2.5Mpa，平均值1.17Mpa，属极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为V级，无洞穴和临空面。全场分布，层顶标高-50.43~ -46.14m，最大控制厚度3.70~ 6.70m。
2.2难点分析
由于基坑开挖深度在11m以上，平均地下水位置为-6m左右，因此为保证基坑边坡的稳定和土方顺利开挖，采用三轴水泥搅拌桩做止水帷幕。本施工区域狭小，成桩作业受限，我公司施工三轴水泥搅拌桩的经验不是很丰富，因此如何保证施工质量是本施工的难点。
3、止水帷幕技术要求
1、三轴水泥搅拌桩施工前，应进行场地清障，清除场地障碍物，特别是复核地下管线位置，留出足够的打桩位置，以保证成桩质量，对局部管线离搅拌桩较近处的，应采取必要的措施，以避免打桩对管线的破坏。
2、搅拌桩采用三轴搅拌设备，直径Φ850@600，全断面套打；采用42.5级普硅水泥，水泥掺量 22%，膨润土5~10kg/m，水灰比 1.5；水泥搅拌桩28d无侧限抗压强度不低于1.2Mpa。
3、水泥搅拌桩采用标准连续方式施工，相邻两桩施工间隔不得超过12小时。
4、搅拌桩桩身采用一次搅拌工艺，水泥和原状土须均匀拌和，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升的速度，钻机钻进搅拌速度一般在0.6~1m/min，提升速度一般在1.0~1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆，提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。正式施工前，必须进行多幅试成桩，确定具体施工参数。
5、应采用钻芯法检测水泥搅拌桩的单轴抗压强度、完整性、深度。单轴抗压强度试验的芯样直径不小于80mm。监控桩数不应少于总桩数的1%，且不应少于6根，28天试样单轴抗压强度不小于1.2Mpa。
4、工程量计算方法
①水泥搅拌桩工程量=（设计桩顶标高-设计桩底标高+另加长度）×桩径截面积；②空搅部分工程量=（自然地坪标高-设计桩顶标高-另加长度）×桩径截面积；
注：桩径截面积应扣除重叠部分面积。
5、经济效果分析
现本工程的使用效果良好，在整个施工过程能看出，三轴搅拌桩的施工工艺可操作性强，质量控制可行简便。经过检验在桩身质量以及止水效果都达到了预期的效果。此项工序开始施工前，对克服难点、周密策划，最终使该施工工序缩短工期8天，节约经济成本达10余万元。
6、结束语
本工程实施过程周边土体稳定、未见地层明确位移、沉降，可见具有较高的推广价值。但是在施工中也发现了不少问题：例如如何保证加固体强度均匀以及搅拌桩施工冷缝处理等，这些问题的顺利解决，也为今后的工程起到了借鉴作用。
论文作者:芦淼锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/19
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