摘要：随着经济的发展，深层搅拌桩的施工方法越来越多地应用于高速公路、隧道、市政设施和深基坑施工中。本文以中国商飞试飞中心祝桥基地项目2标基坑围护工程为例，介绍了双轴水泥搅拌桩的施工工艺，最后提出了质量控制措施。
关键词：高层建筑；深基坑围护；双轴水泥搅拌桩；质量控制
1工程概况
中国商飞试飞中心祝桥基地项目2标基坑围护工程总建筑约15700m2，基坑周边延长共约560m，其中，地下车库区域基坑面积为15500 m2，坡道区域面积为200 m2。基坑开挖深度最深为6.65m。本工程主楼101号民用飞机试飞技术大楼，总长度约189m，宽约72m，地上结构高度28m，地下一层，地上六层。主体采用现浇钢筋混凝土。
2双向搅拌桩机械及成桩原理
水泥土搅拌桩是一种用水泥等固化剂配制的水泥土搅拌桩。钻孔时用搅拌桩机和喷射泥浆将软土和固化剂混合成固化剂和桩的混合物。这种水泥土搅拌桩具有完整性、水稳性和一定强度，与桩周围土体共同形成复合地基。为提高地基承载力，减少沉降，水泥土搅拌桩按材料注入状态可分为湿法和干法，搅拌桩机按轴数可分为单轴、双轴和三轴。根据叶片旋转方向，湿法可分为单向和双向两种施工方式，同心双轴双向门可称为双向）水泥土搅拌桩机。
双向水泥土搅拌桩机采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设有正旋叶片和灌浆喷嘴，外钻杆上设有反转叶片。通过外杆上叶片反同旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻止水泥浆上升，水泥浆控制在两组叶片之间，以保证水泥浆在桩体内均匀分布，保证桩的质量。
3基坑围护设计
3.1围护结构类型
本项目基坑普遍区域采用双轴水泥土重力坝，北侧与北侧落深区域采用卸土放坡结合双轴水泥土重力坝。水泥掺量为13%，暗浜处水泥掺量提示至15%，水灰比0.55，桩身28天抗压强度不低于0.8MPa。
3.2加固体系
坑内基础底板高差部位加固采用Φ700@500双轴水泥土搅拌桩，水泥掺量为13%。电梯井、集水井等深坑、坑内加固采用压密注浆封底。压密注浆注入率为20%（与被加固土体体积之比），4.浆液配比：水泥：粉煤灰：水玻璃：=1：0.5：0.04，水灰比为0.55，拔管高度0.33m，粉煤灰为细度大于200目磨细粉煤灰。
4双轴水泥土搅拌桩施工技术
在本次工程项目重力坝、止水帷幕及坑内加固都采用Ф700mm双轴水泥土搅拌桩施工技术，按照二喷三搅的工艺展开施工，控制桩位偏差在2cm以内，控制桩径偏差≤2mm，垂直度≤1%，采用普通的硅酸盐水泥（规格：P.O42.5级），并将水泥掺入量控制在13%左右，在个别区域适当提高到15%左右；水灰比0.55。该桩在完成施工之后，养护的时间应当≥28d，在检测其侧限抗压强度超过0.8Mpa时，才能进行基坑开挖施工。为有效保证施工质量，在成桩的过程中应当对材料质量、机械性能等做出检验，同时严格控制好施工中的各项参数，使其达到设计规范要求。
4.1施工工艺流程
图1双轴水泥土搅拌桩施工工艺流程图
4.2施工方法
4.2.1施工准备
⑴施工场地处理：由于场地内存在多处暗浜，施工前需进一步查明暗浜范围，进行清淤换填处理。进入好土层0.2m以上；然后采用素土分层换填夯实，每次回填厚度不超过0.5m，压实系数大于0.92；换填土应采用粉质粘土或粘土，不得混入垃圾、树根、腐殖质等。换填完成后将场地整平至要求标高。暗浜处搅拌桩水泥掺量提高2%，并增加一次复搅。
⑵设备就近安装：铺枕木→安置轴管地轮→桩架底盘→主控组→龙门架→钻头→连通管线→平衡平台→验收
⑶试成桩：施工前应根据设计要求进行工艺性试桩，并应根据工艺性试桩结果确定相关施工参数；工艺性试桩数量不应少于2根。
4.2.2测量放线
在施工现场完成测量放线，采用小木桩或者竹片进行布桩定位，并设定一些较为醒目的标志，以便后期更容易查看，同时将定位的误差控制在50mm范围内。
4.2.3开沟挖槽
在进行沟槽开挖时，主要将搅拌桩施工轴线作为中心线，开挖深度控制在60cm-100cm范围内，而宽度通常需比桩宽多出30cm。
4.2.4孔位放样及桩机就位
为便于沟槽开挖的顺利进行，在开挖前通常需在其两侧设置定位辅助线。然后将钻机桩架按照设计的要求移动到指定位置，并控制桩位误差（≤5cm）和桩径偏差（≤4%）。在正式开始钻进施工前，首先需调整平台水平度，调整机架垂直度。安排专业人员进行统一指挥，且在进行移动前应注意观察四周各方面的情况，在发现移动路径上有障碍物时，需及时将其清除，并在桩机移动完成后及时按照就位标准做出纠正，使其满足施工的要求。
4.2.5第一次预搅下沉
当搅拌机冷却水开始正常循环运转之后，开启搅拌机进行钻进施工，钻进的速度应控制在每分钟1m以内。
4.2.6制备水泥浆
水泥浆的拌制应在桩机下降到一定的深度之后进行，严格按照设计中确定的配合比进行拌制。在制浆过程中，要求水泥浆拌和时间控制在5-10min，同时为制备完成的水泥浆配备专门的搅拌机具，避免水泥浆在存储的过程中出现沉淀、离析的情况。通常情况下，水泥浆的存放时间应当控制在2h以内，超出该时间范围的水泥浆作废弃处理。在进行注浆时，严格控制注浆压力，使其维持在0.5-1.0Mpa范围内，控制注浆速度在每分钟30-50L范围内。所使用的水泥用量应严格按照设计配比来进行计算，在完成制浆之后，采用注浆泵按照注浆压力要求和注浆量要求，将水泥浆均匀喷浇到桩体之上。
4.2.7 提升喷浆搅拌
当搅拌机下沉到设计要求的高度时，将送浆阀门打开，向桩底喷送水泥浆。然后对喷送的实际情况进行确认，在保证水泥浆达到桩底之后，开始边喷浆、边提升、边搅拌施工，提升速度应当严格按照设计的要求进行。将平均提升速度控制在每分钟0.5m左右，保证具有充足的喷浆量，确保浇筑成形后的桩身强度能够设计要求。如果在成桩的过程中因为特殊情况中断喷浆，在重新进行喷浆时应进行补喷，且重叠部分的长度应≥1.0m，补喷在12小时内完成。
4.2.8重复下沉搅拌、提升喷浆
在将搅拌机提升到指定高度之后，需再次将搅拌机进行下沉，然后再次开始提升注浆搅拌操纵。在此过程中应当对下沉速度和提升速度进行有效控制，通常情况下搅拌机下沉速度应控制在每分钟1m左右，提升速度应控制在每分钟0.5m左右。当桩机喷浆口到达设计标高后，应当停止提升操作，并使其继续维持搅拌数秒时间，这将有助于提升桩头的均匀密实性。
4.2.9第三次下沉、提升
下沉搅拌头到设计桩底标高位置，再搅拌提升，提升速度控制在1.0米/分钟档位，充分地使液浆与土体搅拌均匀，提升到桩顶标高以上0.5m时，将钻头提出地面，成桩结束。本次下沉、提升搅拌过程中，不喷浆，其作用在于将前二次注入的水泥浆进行充分的搅拌均匀，提高水泥土的搅拌质量及浆液搅拌的均匀性。
5施工要点及质量控制
5.1施工要点
5.1.1 在正式开始施工成桩施工之前，通常需联合监理单位在施工现场进行成桩试验，且试桩的数量应在两根以上。同时，在成桩试验过程中做好各项重要参数信息的记录工作，如：水灰比、输浆泵泵送时间、搅拌机提升速度等。
5.1.2施工浆液拌制及管理
水泥浆液拌制应严格按照设计配合比进行，同时确保每根桩所需要的浆液能够一次拌制完成；在完成泥浆配制后应注意预防泥浆发生离析，存储时间应当控制在2h以内，超过该时间应对浆液做废弃处理。浆液在进泵之前，应当做过滤处理，避免浆内产生结块，对泵造成损坏。在供浆过程中，应当充分保证浆液供应的连贯性和均匀性，如果在喷浆过程中出现中断的情况，为避免出现断桩的情况，通常需将搅拌机桩头再次下沉1m以上，在恢复供浆之后重新依照先前的速度提升。
5.1.3施工技术
两喷三搅是搅拌桩施工的基本工艺，应当严格完成这些工艺。且在搅拌提升施工过程中，应对速度加以严格控制，一般不能超过每分钟0.5m，当搅拌机的钻头旋转一圈左右时，将搅拌机提升10-15mm。在最后一次搅拌机提升的过程中，应当尽量减缓提升的速度，且在喷浆口达到设计标高后，应当停止提升操作，并使其继续维持搅拌数秒时间，这将有助于提升桩头的均匀密实性。当搅拌机第二次下沉时，如果遇到较硬粘土层可以适当的进行冲水，但应当控制冲水量，避免影响后期成桩质量。
5.1.4 施工安全
在搅拌机进行搅拌施工的过程中，如果发现搅拌产生的负荷过大，其工作电流超出电机的正常工作电流时，应当适当向其中补入清水并降低提升速度；如果在搅拌过程中出现卡钻的现象，应当先将电源切断，强行将搅拌机提出之后，才重新进行供电；此外应注意监测电网电压，如果电压值在350V以下，应当先暂停施工，避免对电机造成损坏。
5.2质量控制
5.2.1在施工阶段应当注意对整平度、尺寸位置等进行核查，同时检验机械设备的性能和完好程度，充分做好施工前的准备工作。
5.2.2在确定桩位时主要通过木桩或竹签来进行标定，并用红色油漆涂刷桩顶，在桩机就位后对位置进行复核，确保钻机的水平度和垂直度的偏差都能够在1%范围内，这对于保证桩位的质量有较大的帮助。
5.2.3控制水泥浆液拌制配合比，并保证一次拌制完成每根桩所需的浆液，并确保配制完成的浆液不出现离析的情况，停置时间在2h之内，在注入泵时应当采用筛网进行过滤，避免结块泥浆进入泵内。
5.2.4整个供浆过程应当保持连续进行，如果中途出现中断现象，应采取下沉搅拌机1m以上，并重新提升喷浆的方式，以保证成桩质量。
5.2.5如果在首次喷浆过程中发现量存在不足的情况，在进行复搅施工时应当对其补浆；且在补浆的过程中应当注意对输浆管进行检查，以防其存在漏浆或堵管的情况；对搅拌机的钻头应当做好定期检查工作，确保钻头的直径偏差在10mm范围内，同时控制成桩的直径，使其处于设计的范围内。
6结语
双向双轴水泥搅拌桩适用于各种软土地基的加固，加固后地基的整体强度较高。双向双轴水泥搅拌桩加固的特点是施工速度快、工期短、效率高、无振动、无噪音、无隆起、无污水、无挤土、对环境无污染、施工工具简单、劳动强度低、成本低。因此，双轴双向水泥搅拌桩是加固软土地基的一种有效方法，可在今后类似工程中推广应用。
参考文献：
［1］上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）［S］
［2］上海市标准《上海地基处理技术规范》(DG/TJ 08-40-2010) ［S］
［3］《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）［S］
论文作者:徐锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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