浅析三轴水泥搅拌桩水泥用量及注浆量控制和工程量的计算

浅析三轴水泥搅拌桩水泥用量及注浆量控制和工程量的计算摘要：根据型钢水泥土搅拌墙技术规程JGJ199-2010，结合工程实例阐述三轴水泥搅拌桩施工过程中水泥用量及注浆量的计算和现场控制措施，以及根据浙江省市政工程预算定额（2010）及其定额解释阐述三轴水泥搅拌桩工程量的计算方法，为省内类似工程施工提供参考。

关键词：三轴水泥搅拌桩水泥用量及水泥浆量计算与控制工程量计算中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：三轴水泥搅拌桩就是利用新型的三轴搅拌桩机就地利用三轴螺旋式或螺旋叶片式两种搅拌机头钻进旋转切削土体，同时在其中两轴钻头端部将水泥浆液喷入土体，并在中轴钻头端部喷入高压空气，对水泥土进行充分搅拌，并置换出部分水泥土浆。

在完成的三轴水泥搅拌桩内插入H型钢，就是型钢水泥土搅拌墙（一般在搅拌桩施工结束后30分钟内，再将H 型钢插入搅拌桩体内，固化后形成水泥土“地下连续墙”墙体）。

其主要特点是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市建设中的深基坑工程。

型钢水泥土搅拌墙在市政工程的应用比较普遍，如管道沟槽的开挖、地铁车站的出入口基坑、过江隧道及城市地下通道的明挖段的围护结构等；三轴水泥土搅拌桩单独作为截水帷幕，具有土层适应性强、截水性能好、施工速度快、造价低等特点，在杭州粉土地区应用广泛，已基本取代高压旋喷桩；在软土地基上，采用三轴水泥土搅拌桩加固土体的效果明显优于普通水泥土搅拌桩，在开挖深度较深、环境保护要求严格的工程中应用较为普遍。

随着三轴水泥搅拌桩在建设工程中的广泛应用和型钢水泥土搅拌墙技术规程JGJ199-2010的实行，在施工过程中就三轴水泥搅拌桩的水泥用量及注浆量的计算与控制，工程量的计算等方面各方易有争议。

本文将根据型钢水泥土搅拌墙技术规程JGJ199-2010，结合杭州市紫金港路工程02标的工程实例阐述三轴水泥搅拌桩施工过程中水泥用量及注浆量的计算和现场控制措施，以及根据浙江省市政工程预算定额（2010）及其定额解释阐述三轴水泥搅拌桩工程量的计算方法。

工程概况杭州市紫金港路工程02标南起文一西路，北至紫金港路工程01标（桩号为K2+804.628～K4+110），全长1305.372m，采用地面道路+隧道形式。

本工程地处杭州城西，土质较差，基本以软土为主。

本工程隧道采用明挖顺作法施工，基坑支护结构根据开挖深度、地质条件的不同采用多种支护方案，较深处采用地下连续墙、钻孔咬合桩、SMW工法桩、钻孔灌注桩结合1～4道内支撑的支护围护体系，U型槽开挖较浅处采用水泥搅拌桩、重力式挡墙、自然放坡等围护体系。

本工程基坑标准段宽度为24.2m,最大基坑宽度为44.5m，开挖深度1.234m～18.368m，局部深度达20.776m。

本工程三轴水泥搅拌桩主要为Φ650@450三轴水泥搅拌桩地基处理（水泥掺量为12%）间距为2.4m*1.2m格构式布置；被动区加固及地连墙护壁成槽（水泥掺量为15%）同排搭接350mm排与排之间搭接50mm，护壁成槽坑外为套接一孔法施工；Φ850@600SMW工法桩（水泥掺量为20%）间距为1.2m，为套接一孔法施工；水泥搅拌桩28天无侧限抗压强度qu不小于1.2MPa。

水泥用量及注浆量的计算和现场控制措施水泥用量及水泥浆量的计算与现场控制措施1.1、水泥用量计算单幅三轴水泥搅拌桩水泥用量=被搅拌土体的体积x土体容重x设计水泥掺量。

被搅拌土体的体积=桩截面面积x桩的深度，而对于桩截面面积，在实际中易理解为“一幅桩的截面积（由若干个圆形组成的截面，圆形之间搭接部分要扣除）”，实际上是错误的。

因为《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJT199-2010，该规程4.1.5条规定：计算水泥用量时,被搅拌土体的体积应按搅拌桩单桩圆形截面面积与深度的乘积计算。

该规程条文说明 4.1.5条第4点水泥用量的计算：三轴水泥土搅拌桩单幅桩由3个圆形截面搭接组成，对于首开幅,单幅桩的被搅拌土体体积应为3个圆形截面面积与深度的乘积；采用套接一孔法连续施工时，后续单幅桩的被搅拌土体体积应为2个圆形截面面积与深度的乘积；圆形相互搭接的部分应重复计算。

三轴水泥搅拌桩水泥用量计算要分为两种情况进行计算，一种是常规搭接施工，如Φ650@450幅与幅之间搭接350mm，一种是套接一孔法施工，如Φ850@1200，而套接一孔法施工有以下两种形式。

（a）单排挤压式连接示意图（b）跳槽式全套复搅式连接示意图现举例紫金港02标工程的实例对以上几种形式三轴水泥搅拌桩施工中水泥用量计算如下：常规搭接水泥用量计算如主线隧道3+638～3+679段被动区加固Φ650@450幅与幅之间搭接350mm，土容重为18kn/m3，水泥掺量为15%，桩顶标高为-7.0m，桩底标高为-18.8m，桩长为11.8m。

单幅三轴水泥搅拌桩水泥用量=被搅拌土体的体积x土体容重x设计水泥掺量=3.14*0.652/4*3*11.8*1.8*0.15=3.170(t)每米水泥用量为：3.170/11.8=268.64（kg）每m3水泥用量为：268.4/（3.14*0.652/4*3）=269.75（kg）(2)套接一孔法水泥用量计算如主线隧道3+841～3+879段SMW工法桩采用Φ850@1200，套接一孔法施工，土容重为18kn/m3，水泥掺量为20%，桩顶标高为3.5m，桩底标高为-24m，桩长为27.5m。

A、单排挤压式首开幅三轴水泥搅拌桩水泥用量=被搅拌土体的体积x土体容重x设计水泥掺量=3.14*0.852/4*3*27.5*1.8*0.2=16.84(t)每米水泥用量为：16.84/27.5=612.36（kg）后续幅水泥用量=3.14*0.852/4*2*27.5*1.8*0.2=11.23(t)每米水泥用量为：11.23/27.5=408.36（kg）B、跳槽式全套复搅式：首开幅（大幅）三轴水泥搅拌桩水泥用量=被搅拌土体的体积x土体容重x设计水泥掺量=3.14*0.852/4*3*27.5*1.8*0.2=16.84(t)每米水泥用量为：16.84/27.5=612.36（kg）中幅水泥用量=3.14*0.852/4*2*27.5*1.8*0.2=11.23(t)每米水泥用量为：11.23/27.5=408.36（kg）小幅水泥用量=3.14*0.852/4*1*27.5*1.8*0.2=5.615(t)每米水泥用量为：5.615/27.5=204.18（kg）现场施工中水泥用量的控制可通过自动拌浆系统进行电子自动计量控制，过程中可通过查泥浆比重与喷浆时间进行复核。

水泥浆量的计算与控制措施根据计算出的单幅桩水泥用量，试桩确定的水灰比及下沉与提升速度来确定水泥浆量和现场控制措施。

还是用紫金港02标工程主线隧道3+638～3+679段地基处理Φ650@450，土容重为18kn/m3，水泥掺量为15%，桩顶标高为-14.074m，桩底标高为-19.074m，实桩桩长为5m，总桩长为23m，其中上部18m长空搅部分设计无水泥掺量要求来举例说明。

根据前面的方式计算单幅桩水泥用量=3.14*0.65*0.65/4*5*1.8*0.15=1.343t，以及现场试桩确定的水灰比为1.5：1，水泥浆比重为1.37t/m3，可计算出单幅桩实桩水泥浆量=1.343（水泥用量）/0.4【水泥用量/（水泥用量+用水量）】/1.37（水泥浆比重）=2.451m3。

浆泵参数：现场采用两台BW-250泥浆泵经现场实测平均注浆压力为1.0Mpa，通过实量直径为2.0m，高度为2.0m的储浆桶内平均每分钟浆液面下降高度为64mm，则实际每分钟的注浆量为0.202m3，与可实时打印的流量计所记录的流量相符。

根据试桩情况，18m空搅部分钻进所需时间为13.6分钟，（虽然设计对空搅部分未要求水泥掺量，但在现场实际施工还是要喷浆钻进的，只是掺量多少的问题）每分钟注浆量为0.202 m3，侧18m长空搅部分的水泥浆量为=0.202*13.6=2.747 m3（相当于水泥掺量为2.747*0.4*1.37/1.8/18/0.995=5%），单幅总浆量为=2.451+2.747=5.20m3。

单幅桩供浆时间=实桩供浆时间+空搅部位时间=2.451/0.202+13.6=25.73分钟。

钻杆下深及提升时间：根据试桩效果，施工采用一次下深喷浆搅拌，喷浆量约为总浆量的67%，和一次提升喷浆搅拌，喷浆量约为总浆量的33%，不复搅。

实桩下深速度为0.7m/min，空桩为1.324m/min，下沉时间为：18/1.324+5/0.7=20.74min，在桩底持续喷浆搅拌1min。

实桩提升速度控制为 1.3m/min，提升时间为：5/1.3=3.85min。

钻杆下沉与提升的总时间为20.74+1+3.85=25.6min，浆泵供浆时间为25.7min，与钻杆下沉与提升的总时间25.6min相匹配。

本段内地基处理G16幅流量计所反应的注浆情况本段内三轴水泥搅拌桩地基处理钻芯取样试验报告从以上两张图中可以看出所采取的水泥及水泥浆量控制符合设计及规范要求，能确保成桩质量。

三轴水泥搅拌桩工程量的计量根据型钢水泥土搅拌墙技术规程JGJ199-2010、浙江省市政工程预算定额（2010）及其定额解释，三轴水泥搅拌桩工程量的计算方法如下：水泥搅拌桩工程量按桩长乘以搅拌桩单桩圆形截面面积计算，即每一幅桩（由若干根圆形单桩搭接组成）工程量为桩长乘以若干根单桩圆形截面面积的乘积，圆形相互搭接部分不予扣除；相邻幅之间的搭接部分也不扣除；但采用套接一孔法（即全断面套打）施工时，其重复搅拌的单桩圆形截面面积不得重复计算。

设计无明确规定时，桩长按设计桩顶标高至桩底长度另加0.5m计算；若设计桩顶标高至打桩前的原地面高差小于0.5m时，另加长度按实际计算。

对于套接一孔法施工的水泥搅拌桩的工程量，为方便计算可以采用以下公式进行计算：设水泥搅拌桩桩长为L，单桩截面直径为D，圆周率为π，幅数为N，重复搅拌的孔数为m，三轴水泥搅拌桩工程量为Q。

则：Q = L·（πD2/4）·（3N–m）结束语随着三轴水泥搅拌桩在浙江省建设工程中的广泛应用，在施工过程中控制好其水泥用量及注浆量，是确保其成桩质量的关键，而其实施的效果是这一新技术能否推广的关键。

本文通过杭州市紫金港路工程02标工程实例中对三轴水泥搅拌桩水泥用量及注浆量控制取得的效果，也是进一步推广了这一新技术在建设工程中的应用。

参考文献[1] JGJ199-2010，型钢水泥土搅拌墙技术规程[2] DB33/T1082-2011，浙江省型钢水泥土搅拌墙技术规程[3] 浙江省市政工程预算定额（2010）[4] 浙江省建设工程2010版计价依据综合解释[5] 杭州市紫金港路工程02标施工图纸，2010.。