三轴搅拌桩地基加固技术

三轴搅拌桩地基加固技术

三轴搅拌桩地基加固技术在苏州轨道交通一号线I-TS-01标的应用

卢勇中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 430074

摘要采用专用三轴搅拌机械在地基深处就地将水泥粉和软粘土强制搅拌,经过一定时间,利用土和水泥水化物间的物理化学作用,形成有一定强度的水泥土固结体,从而提高软土层的承载力～改善土体的压缩特性、剪切特性、透水特性。

关键词水泥搅拌桩地基加固

1.三轴搅拌桩加固优、缺点

1.1 采用专用三轴搅拌机施工，两轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和，而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转，使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，加固效果更优。

1.2 三轴搅拌机械施工效率高, 相对单轴或双轴搅拌机械施工工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效。

1.3 适用范围广。水泥深层搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土、泥炭土、有机质土等地基。同时，水泥深层搅拌桩所形成的水泥土固体可作为竖向承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕等。

1.4 地基加固施工时，将要置换出一部分泥浆。由于施工前开挖沟槽，避免了泥浆的溢出，但由于加固深度的增加置换出的泥浆将会逐渐增多，置换出的泥浆在短时间内无法固结至使无法及时运到指定的弃土场，对施工现场的文明施工造成一定的影响。

1.5 施工机械设备比较大，现场组装需要提供很大的施工场地。机械设备从现场组装到调试需要一个星期的时间，所以三轴搅拌桩加固需要较大的施工场地。

2.工程概述

木渎站位于苏州市城市主干道,竹园路与金山路交叉口正下方，沿竹园路路中设站，跨金山路口东西向布置。车站为地下两层10m站台岛式车站。车站外包长度256.2m，宽18.7,24.9m，净宽17.3,23.3m，车站主体埋深16.05,17.9m。车站设置6个出入口(一个为预留)、3组风亭、一个应急出入口。

车站为双跨整体式现浇钢筋混凝土框架结构,采用明挖顺作法施工,基槽四周有厚度800?的地下连续墙作围护，基坑底均位于第5工程地质粉质粘土层。地基加固采用Φ850@600三轴水泥土搅拌桩。基坑内部被动区土体加固深度为基坑底以下3m，基坑外侧主阴角处加固深度为地表下2m至基坑底以下3m。三轴水泥土搅拌桩采用P.C32.5级复合型水泥，基底以下部分(实桩)水泥掺量为16,，基底以上部分(空桩)水泥掺量为7,，水灰比控制在0.8,1.5，实桩桩体28天无侧限抗压强

度?1.2Mpa，需保证桩体具有良好的均匀性。

3.三轴搅拌桩地基加固施工

3.1施工准备

3.1.1材料备料

本标段车站地基加固采用P.C32.5复合型散装水泥，在使用前，应按规定频率对水泥进行抽检，现场应搭设2个可储存60t水泥的水泥罐，以确保连续生产。

3.1.2机械准备

三轴搅拌桩地基加固主要机械有三轴深层搅拌机、灰浆泵、灰浆搅拌机，储浆罐、电脑流量计、所有计量设备均应通过检测机构标定合格后，方可用于生产。

3.1.3加固体水泥用量的确定:根据地质报告确定被加固土体的性质，按设计要求水泥掺入比为实桩16% ,空桩7,的水泥掺入量，计算出每延米的水泥用量。其常规计算过方法为:

水泥用量(t),加固体体积(m3)×土的天然密度(t/m3)×设计水泥掺量

三轴搅拌桩每幅所加固的面积为1.495?，但在设计和施工过程中每幅桩在横向和纵向都存在一定的搭接，以木渎站为例在设计上要求桩间搭接250mm。如果按照每幅桩1.495?计算每幅桩的水泥用量，在250mm搭接处的水泥掺量由于搅拌成桩两次，在每一次成桩都掺入水泥，这样在搭接处的水泥掺量将大于设计水泥掺量，水泥用量就会相应的增加。在实际施工过程中，为了更好地解决该问题同时又保证被加固土体的质量，一般做法为首先按照施工图纸计算出被加固体的体积，然后根据加固体的体积计算出加固体总的水泥用量，在CAD图上按照比例画出桩位图，并计算出总的加固幅数。然后用总的水泥用量除以总的加固幅数，就是每幅桩所需的水泥用量，这样就能够保证地基加固所需总的水泥用量不超过总的设计用量。

3.1.4水泥浆液的配制: 水灰比是影响工程质量的一个重要因素，过浓或浆液不足都会导致部分桩段少浆或缺浆;过稀，浆液冒出地表过多，不但浪费材料，而且影响桩身强度质量。两者都会造成质量下降。因此，合理地掌握浆液的水灰比是十分重要的，水灰比的调整按以下原则处理:

1)在桩口有少量冒浆的前提下，应尽量采用浓度较高的水泥浆。

2)当水灰比确定下来后，不应随便更改，每桶水泥浆液通过体积比计量注入清水，添加水泥、外加剂，经充分搅拌后方能使用。水泥浆液要严格按照设计控制水灰比,一般为0.8,1. 5。要求配出的水泥浆具有较好的流动性、和易性。施工中可用泥浆比重计控制水泥浆稠度以保证最佳的水灰比。

3.1.5合理选好后台供浆位置,避免供浆线路过长，造成注浆压力损失及管道堵塞。 3.2工艺试桩

按照设计要求、地质实际情况和机械设备性能进行工艺试验桩。

3.2.1深层搅拌桩施工是搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌次数越多,拌和越均匀,水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多,施工时间也越长,工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、进尺速度,确定不同土层的水泥用量、水灰比、泵送压力及施工工艺等。以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3.2.2试桩不少于3根,在成桩7 d后采取轻便触探法,根据触探击数判断桩身强度, 14 d后进行抽芯,观察搅拌和喷浆的均匀程度,判定各种水泥掺量及施工工艺的施工效果。 3.3施工工艺

3.3.1平整场地:清除施工场地上的障碍物及杂物将原地面整平,一般整平后地表高程须高出桩顶50cm左右,以便施工，并在地基加固范围内标出基坑内的障碍物，包括格构柱等。如遇有池

塘及洼地时应抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实，不得回填杂填土或生活垃圾。导沟采用挖机开挖工作沟槽，沟槽宽度为1m、深度1m。

施工工艺流程图

清除地下障碍物、平整场地

定位放线

水泥浆配置开挖向导

三轴深搅机架设三轴深搅

压浆注入

施工水泥土桩体

三轴深搅机移

设置定位架余土处理

三轴深搅机撤出

圈梁施工