三轴深层搅拌桩止水帷幕技术应用浅析

三轴搅拌桩施工指的是通过运用水泥用以加固剂，引入特定的深层搅拌机械，在地基深层位置对水泥、软土等进行强制搅拌，由此使得软土变化成桩体，再结合三根桩一并开展作业，使桩与桩之间形成一个整体，进一步通过增强地基承载水平以生成止水帷幕，防止基坑外围水向基坑渗入的一种施工技术手段。该项技术手段凭借其一系列特征优点，近年来在城市建设的基坑工程中得到广泛推广，并在实际应用中收获了良好的经济效益、社会效益。然而，该项技术施工工艺要求较高，试桩试验技术参数选择尤为重要，施工过程中极易出现影响质量的不稳定因素，因此对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术工艺关键点、试桩参数计算、常见施工问题对策等开展研究，有着十分重要的现实意义。

1  三轴搅拌桩概述

1.1  三轴搅拌桩

三轴深层搅拌桩主要用于对不良地基的处理。三轴搅拌桩桩基坑中被动区土体加固及临时维护部位止水帷幕都需要应用到三轴搅拌桩。在施工过程中不会对周围土体造成过大影响，不会引发周围地面下沉、道路裂开、房屋倾斜等风险，因而在环境较为复杂且场地受限的城市工程施工中同样尤为适用。

1.2  三轴搅拌桩特征

三轴搅拌桩具备多项不同特征，优点主要表现为：(1）加固效果佳，加固方式多样，适用范围广泛，使原本拌合完毕的土体变得更为均匀，成桩直径更为可靠，可收获良好的加固成效，进而满足各式各样土质条件及多种不同荷载要求的加固目的。(2）施工效率高，应用于施工工期短的工程，其可有效加快施工速度，缩减施工造价。(3）适用范围较为广泛，通常可应用于形成复合地基、止水帷幕、支护结构等。可实现对原本软土的有效利用，依托原位土地加固技术，减少废土外运量。(4）搅拌桩机械产品不断推陈出新，性能逐步优化，适用于多种不同的地质条件及工程种类。缺点主要表现为：(1）三轴搅拌桩桩体抗倾覆能力弱，墙体变位性大，在基坑深度大、无内支撑的情况下不宜单独使用，需要配合强度高的灌注桩等组成围护结构。(2）搅拌机械庞大，组装复杂，占用场地大，移动不灵活。

2  工程实例

2.1  设计概况

本工程SMW工法桩、槽壁加固、坑底抽条加固均采用Φ850/1200三轴搅拌桩，水泥掺量20%(空桩水泥掺入量为10%)。水灰比控制在1.5～2.0：1（坑底加固0.8～1.5：1），要求28d的无侧限抗压强度大于1.0Mpa（当搅拌桩用作坑底加固时，坑底以上虚桩要求要求28d的无侧限抗压强度不小于0.5Mpa，并具有良好的均匀性）。为改善水泥搅拌转的性能和提高早起强度，可掺加外掺剂（如膨润土等）。

2.2  试桩参数计算

本参数选取坑底加固，桩长13.52m，其中实桩11.3m,水泥掺入量20%，空桩2.2m，水泥掺入量10%,土的比重取1.8g/cm³,有效加固面积为1.495m²。对单根桩进行计算如下：实桩部分为11.30×1.8×1.495×0.2=6.08T.2）空桩部分为2.2×1.8×1.495×0.10=0.592T,总重量为:6.08+0.592=6.672T。水泥浆浆液用量：浆液配比为水:水泥=1.5:1,浆液比重取1.370t/m³,实桩部分6.08÷0.4÷1.37=11.09m³,空桩部分0.592÷0.4÷1.37=1.08m³,浆液总量11.09+1.08=12.17m³。通过试桩来获取各种工艺参数，为设计和施工提供依据。

2.3  施工工艺流程及工艺关键点

三轴搅拌桩施工工艺流程如下：（1）测量放样。（2）开挖沟槽、清除地下障碍物、场地整平。（3）设置导向定位型钢。（4）桩机就位、校正复合机水平和垂直度。（5）拌制水泥浆液、开启空压机，送浆液至桩机钻头。（6）喷浆、气搅拌下沉至桩底设计标高。（7）喷浆、气搅拌提升至桩顶设计标高。（8）成桩结束。（9）移至下一桩位。施工工艺关键控制点如下：(1）桩机行走道板不得下沉，桩机垂直偏差不大于1/300的桩长。(2）下沉速度控制在0.5m/min以内,搅拌提升速度应控制在1m/min以内，注浆泵出口压力控制在0.4～0.6Mpa。(3）桩与桩之间的搭接时间不宜大于24h，当超过24h时搭接施工时应放慢搅拌速度保证搭接质量。(4）严格控制水灰比，水泥浆搅拌时间不少于2～3min，搅拌应连续进行，防止水泥离析。(5）三轴水泥土搅拌桩桩位偏差不大于50mm。

2.4  质量检测

在完成水泥深层搅拌桩施工后需要进行一定的质量检测，通常可以通过三种方式来进行检测：（1）完成施工3天后使用轻型动力触控方式来检查桩身的均匀性；（2）在成桩7天后对桩头进行开挖进行检查，位置在停浆面以下500mm并测量桩的直径。（3）在成桩28d后，用钻芯法对桩体进行取样，检查单轴抗压强度、完整性和成桩深度。经实际现场检验，桩身连续、完整、均匀，其他各项均符合设计及规范要求。

3  施工常见问题及对策

3.1  邻桩搭接长度不足

（1）问题及其引发原因。这一施工问题主要表现为相邻三轴搅拌桩相互间搭接长度不足搭接、套接设计要求。这一问题的引发原因主要包括有：①审图不严格或者未依据图纸内容开展施工。一些施工人员审图不严格，对搅拌桩组接方式予以混淆处理，亦或未切实依据图纸内容开展施工，由此使得引发施工质量问题。②桩机定位存在偏差。在具体测量放线过程中，因为操作不当或测量不完备同样会导致搅拌桩搭长度不足。

（2）解决对策。针对邻桩搭接长度不足的问题，解决对策主要包括有两方面：①严格审图，切实依据图纸内容开展施工。通常而言，一个地基处理工程的止水帷幕搅拌桩大多有多个组接形式，如图1所示，其是对三种三轴搅拌桩组接形式的综合。②开展好定位工作。于搅拌桩机导向架处装置定位架，并确保定位架上的垂线与控制线上的标识点位相对应。操作人员将搅拌桩机钻头置于开挖完毕的导沟中，支撑导向架上的定位架与标识完毕的胶带相对准，三轴搅拌桩邻近两组桩间距调节为1200，具体定位如图2所示。

3.2  渗漏

（1）问题及其引发原因。对基坑土方进行适度的开挖后，在该区域会出现大面积渗水情况，并且通常会汇集于锚索孔位置，结合锚索孔位置开挖结果而言，渗漏引发原因包括有：①止水帷幕于地下成桩效果不理想，一些部位还存在没有注浆体的情况；②开展完锚索注浆后，针对锚索孔采取相应的处理措施，导致止水帷幕遭受一定程度的破坏，进而引发渗漏情况。

（2）解决对策。在解决锚索孔渗漏问题过程中，由于基坑透水点所处部位存在不小的水流量，所以，首先应当选取干海带对锚索孔局部予以赛实处理，并于孔口处留置20cm；然后选取略微大于锚索的PVC管套住锚索，以为后续锚索张拉提供有效便利；最后于孔口留置处选取堵漏王，对锚索孔局部予以完全封堵处理。另外，针对其他部位的渗漏处理，于直径为10cm、长50cm左右的渗水管底部朝上30cm处范围内，依据15mm的孔距，钻设孔径为3cm的钻孔，然后选取土工布对这一区域予以包扎处理，并水平埋入相应的土体，最后将埋设完毕的渗水管局部选取堵漏王予以完全封堵处理。

3.3  桩体冷缝

（1）问题及其引发原因。止水帷幕的主要目的在于止住地下具备微承压性的潜水，承载粉土中潜水形成的侧向压力，进一步收获止水的效果。倘若水泥凝结时间不及一根桩与邻近搭接桩施工时间，各桩体之间搭接势必会出现桩体冷缝，紧接着基坑开挖后，承压水极易沿桩体冷缝渗出，进一步对止水帷幕的止水效果发挥造成不利影响。

（2）解决对策。施工期间，一经引发冷缝问题，则应当运用在冷缝位置补做搅拌桩或者旋喷桩等技术手段。为了确保止水帷幕止水效果的切实发挥，结合桩体冷缝引发原因，依托在不同部位冷缝内侧、止水桩外侧加入单根压密注浆，于已施工冷缝搭接部位开展压密注浆，在转角部位施工冷缝外侧引入两排压密注浆桩，进一步有效防止承压水沿桩体冷缝渗出，促进止水帷幕止水作用的有效发挥的同时，为后续施工有序开展奠定良好基础。

3.4  施工过程冒浆

（1）问题及其引发原因。该项问题是指搅拌桩在钻进或提升期间，水泥土浆液面与孔口部位处在相同水平面上，进而造成水泥土浆液大量溢出。其引发原因包括有：①未引入科学适用的施工工艺；②粘土颗粒相互间粘结力过强，难以均匀拌合，搅拌期间往往会引发抱钻；部分土层并非粘土，易于均匀拌合，然而因为上部压力偏大，持浆水平有限，引发冒浆。

（2）解决对策。针对冒浆问题，解决对策主要包括有：①针对不同土层选取科学适用的施工工艺；②搅拌桩机钻进前，搅拌桩位应当适当注水，以确保搅拌头湿润，倘若地表为粘土，可加入一定量的砂子，以调节土层的粘度；因为输浆期间土体持浆能力制约引发冒浆，造成实际输浆量不及设计水平，与此期间可引入输水搅拌到输浆搅拌再到一起搅拌的施工工艺，同时将搅拌机转速调节至50r/min，确保搅拌均匀，尽量避免出现冒浆情况。

4  结语

总而言之，三轴深层搅拌桩止水帷幕具备适用范围广、施工效率高、加固效果好等特征优点，尤为适用于沿江、河、海等软土层条件下的工程建设。鉴于此，相关人员务必要不断总结经验，提高对三轴搅拌桩内涵特征的有效认识，强化对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术的深入研究分析。本文对三轴深层搅拌桩止水帷幕技术应用浅析研究，通过实例工程桩身质量检验结果和现场止水效果得到了成功验证，收获了良好的经济效益、社会效益，进一步提高了该技术运用成熟度，为相类似工程施工应用提供了可借鉴的思路和方法。