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摘要：三轴搅拌桩工法作为基坑围护挡土和防水帷幕的一种工艺，在上海、天津、南京三地已逐步被工程技术人员所接受，并且取得了许多应用方面的成熟经验，现已向全国推广，目前在天津市津湾广场工程中采用三轴搅拌桩工法施工基坑止水帷幕。
关键词：三轴搅拌桩工法；施工工艺
Abstract: Three axial mixing pile method as the foundation pit retaining and waterproof curtain is a kind of technology, in Shanghai, Tianjin, Nanjing three has been gradually accepted by the engineering and technical personnel, and has made the mature experience of many applications, it is to promote the country, currently in Tianjin Bay Plaza Project in Tianjin city by using three axis mixing pile construction foundation pit waterproof curtain.
Key words: three axes agitating pile; construction technology
中图分类号：U455.1
1. 工程概况：
津湾广场工程位于天津市和平区金融街，与天津站隔河相望，东临赤峰道，南临解放北路，西北为张自忠路。津湾广场一期工程由A、B、C、D、E五个区组成。建工总承包投标的E标段位于7#地块内，为地下2层，地上4层（局部7层）框架结构，建筑面积47956㎡。E标段支护类型包括钢筋混凝土灌注桩、三轴搅拌桩止水帷幕、地下连续墙、高压旋喷桩几部分组成。止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，直径Ф850@600。
2. 工法特点：
2.1 三轴搅拌桩工法与传统的深层搅拌桩工法相比，其采用的设备不同，成桩机理也不同。深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机，施工时水泥浆注入充填在原土间隙中，而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的单轴钻机，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。
2.2与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩的施工方法相比主要有以下特点：
（1）三轴搅拌桩工法桩挡水防渗性质好，有利于采用坑内降水坑外不降水的情况；不必另设挡水帷幕。
（2）对周边建筑物、管线影响小；
（3）施工时基坑无噪声，低震动，对周围环境影响小，符合环境保护要求。施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。
（4）能适应绝大多数地层（特别是软土地区）；
（5）工期短：由于具有承力和防渗双重功能，相对于灌注桩和水泥土搅拌桩组合式排桩体系或其它体系、工序减小，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。
（6）费用低：相对其他的支护体系，工序减小，减少工程造价。
3. 适用范围：
3.1三轴搅拌桩工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。本工法不仅适用于软土地基加固,而且也适用于地下室基坑的挡土止水帷幕;这种施工方法于1993年至今。
3.2三轴搅拌桩工法是利用专门的多轴搅拌桩机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。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，特别适合人防这种处于城市中且基坑深的工程。
4. 工艺原理：
4.1三轴搅拌桩工法桩是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他劲性材料插入搅拌桩体内，形成水泥土地下连续墙体，利用该墙体与支撑体系共同作用作为挡土和止水结构，确保基坑工程的安全。三轴搅拌桩工法桩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，而且采用三轴搅拌机施工比单轴或双轴搅拌机施工，更加有效地减少因接缝搭接不好而造成的止水效果不佳现象，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，成墙效果及止水性能更优。
4.2三轴搅拌桩工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多轴式长螺旋钻孔机在土壤中钻孔达到预定深度后，边提钻边从钻头端部注入适合适合工程要求的水泥浆，并与原土壤进行搅拌。它是采用专用钻机，用水泥作为固化剂与地基土进行原位的强制性搅拌，固化后形成水泥土“地下连续墙”墙体，充分利用水泥土挡土墙的高止水性用作侧向防水结构。
5. 施工工艺流程及操作要点：
三轴搅拌桩工法施工顺序如下：
5.1场地平整及地下障碍物探察
三轴搅拌机施工前，必须对现有建筑物进行拆除原有建筑拆除后进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍，本工程在中心市区，地下原有障碍较多，在场地处理阶段，可请专业单位进行全场沿线地下障碍物探察，根据探察报告，在开挖过程中将障碍物全部清除。
5.2测量放线
根据甲方提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作,做好永久及临时标志。放线定位后请监理进行复核并验收签证。确认无误后主可进行搅拌施工。
5.3开挖沟槽
根据基坑围护内边控制线，采用0.5m３挖机开挖导槽，并清除地下障碍物，，导槽尺寸要求中心线两侧宽各0.6米，深0.4米，在施工中随打随挖，保证浆液不外溢，挖出的废浆液存放在现场空地，等施工结束后进行外运，以保证三轴搅拌桩的正常施工,并达到文明工地要求。
5.4三轴搅拌桩孔位定位
三轴搅拌桩三轴中心间距为600mm，桩径800mm，采用套接一孔法施工。
5.5三轴搅拌桩工法施工
采用套接一孔法施工。
（1）施工顺序
三轴搅拌桩工法施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。
1) 单排挤压式连接：一般情况下均采用该种方式进行施
2）跳槽式全套复搅式连接：对于围护转角处或有施工间断情况下采用此连接。
(2)桩机就位
1)由当班班长统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、 右各方面的情況，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。
2)桩机应平稳、平正，并用线锤对钻杆垂直定位观测以确保桩机的垂直度。
3)三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。
(3)搅拌速度及注浆控制
1)三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1.6m/min，提升速度不大于2.0m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
2)制备水泥浆液及浆液注入
在施工现场搭建拌浆施工平台，开机前进行浆液的搅拌工作。水泥应送样复试合格后方可使用。水泥浆液的水灰比为1.5（根据施工情况在1.3～2.0范围内调整），每立方搅拌水泥土水泥用量为380kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为0.3Mpa ～0.8 Mpa，以浆液输送能力控制。
3）搅拌下沉和提升速度一定要均匀，遇到障碍物要减速慢行防止设备损坏。
4）采用信息法施工，后台和桩机要密切联系配合，保证工序的连续性和完整性。
6. 质量控制：
（1）孔位放样误差小于5cm，钻孔深度误差小于±5cm，桩身垂直度符合设计要求，误差不大于2/100桩长。
（2）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有专职人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度，下沉速度不大于1.6m/min,提升速度不大于2.0m/min。
（3）施工前对搅拌桩机进行维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。设备由专人负责操作，上岗前必须检查设备的性能，确保设备运转正常。
（4）场地布置综合考虑各方面因素,避免设备多次搬迁、移位，尽量保证施工的连续性。
（5）严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行复试合格后方可使用。
（6）施工冷缝处理
施工过程中一旦超过24小时出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，
（7）渗漏水处理
在整个基坑开挖阶段，我公司将组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。具体采用以下两种方法补漏。
1）引流管：在基坑渗水点插引流管，在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵，待水泥砂浆到达强度后，再将引流管打结。
2）双液注浆：
a)配制化学浆液。
b)将配制拌合好的化学浆和水泥浆送入贮浆桶内备用。
c)注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从H口混合注入孔底被加固的土体部位。
d)注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。
e)施工参数。
注浆压力：0.7Mpa
注浆流量：200 L/min
注浆量：0.375m3/延米
水灰比：1.5～2.0
(8)确保桩身强度和均匀性要求做到：
1）严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制。
2）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。
3）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。
4）压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。
5）发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
7．结语
通过天津津湾广场工程采用三轴搅拌桩工法的工程实践，可以看出该工法的显著特点，即降低了工程造价，加快了工程进度，取得了良好的經济社会效益，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。
关键词：三轴搅拌桩工法；施工工艺
Abstract: Three axial mixing pile method as the foundation pit retaining and waterproof curtain is a kind of technology, in Shanghai, Tianjin, Nanjing three has been gradually accepted by the engineering and technical personnel, and has made the mature experience of many applications, it is to promote the country, currently in Tianjin Bay Plaza Project in Tianjin city by using three axis mixing pile construction foundation pit waterproof curtain.
Key words: three axes agitating pile; construction technology
中图分类号：U455.1
1. 工程概况：
津湾广场工程位于天津市和平区金融街，与天津站隔河相望，东临赤峰道，南临解放北路，西北为张自忠路。津湾广场一期工程由A、B、C、D、E五个区组成。建工总承包投标的E标段位于7#地块内，为地下2层，地上4层（局部7层）框架结构，建筑面积47956㎡。E标段支护类型包括钢筋混凝土灌注桩、三轴搅拌桩止水帷幕、地下连续墙、高压旋喷桩几部分组成。止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，直径Ф850@600。
2. 工法特点：
2.1 三轴搅拌桩工法与传统的深层搅拌桩工法相比，其采用的设备不同，成桩机理也不同。深层搅拌桩是采用传统的单轴搅拌钻机，施工时水泥浆注入充填在原土间隙中，而新型三轴搅拌钻机则在充填水泥浆时加入高压空气，同时钻机对水泥土进行充分搅拌，并置换出大量原状土。新型的三轴钻机成桩的桩体强度及桩身均匀性明显优于传统的单轴钻机，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。
2.2与目前经常采用的地下连续墙和钻孔灌注桩的施工方法相比主要有以下特点：
（1）三轴搅拌桩工法桩挡水防渗性质好，有利于采用坑内降水坑外不降水的情况；不必另设挡水帷幕。
（2）对周边建筑物、管线影响小；
（3）施工时基坑无噪声，低震动，对周围环境影响小，符合环境保护要求。施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。
（4）能适应绝大多数地层（特别是软土地区）；
（5）工期短：由于具有承力和防渗双重功能，相对于灌注桩和水泥土搅拌桩组合式排桩体系或其它体系、工序减小，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。
（6）费用低：相对其他的支护体系，工序减小，减少工程造价。
3. 适用范围：
3.1三轴搅拌桩工法最常用的是三轴型钻掘搅拌机，其中钻杆有用用于粘性土及用于砂砾土和基岩之分，此外还研制了其他一些机型，用于城市高架桥下等施工，空间受限制的场合，或海底筑墙，或软弱地基加固。本工法不仅适用于软土地基加固,而且也适用于地下室基坑的挡土止水帷幕;这种施工方法于1993年至今。
3.2三轴搅拌桩工法是利用专门的多轴搅拌桩机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。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，特别适合人防这种处于城市中且基坑深的工程。
4. 工艺原理：
4.1三轴搅拌桩工法桩是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他劲性材料插入搅拌桩体内，形成水泥土地下连续墙体，利用该墙体与支撑体系共同作用作为挡土和止水结构，确保基坑工程的安全。三轴搅拌桩工法桩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，而且采用三轴搅拌机施工比单轴或双轴搅拌机施工，更加有效地减少因接缝搭接不好而造成的止水效果不佳现象，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，成墙效果及止水性能更优。
4.2三轴搅拌桩工法也叫柱列式土壤水泥墙工法，即利用多轴式长螺旋钻孔机在土壤中钻孔达到预定深度后，边提钻边从钻头端部注入适合适合工程要求的水泥浆，并与原土壤进行搅拌。它是采用专用钻机，用水泥作为固化剂与地基土进行原位的强制性搅拌，固化后形成水泥土“地下连续墙”墙体，充分利用水泥土挡土墙的高止水性用作侧向防水结构。
5. 施工工艺流程及操作要点：
三轴搅拌桩工法施工顺序如下：
5.1场地平整及地下障碍物探察
三轴搅拌机施工前，必须对现有建筑物进行拆除原有建筑拆除后进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍，本工程在中心市区，地下原有障碍较多，在场地处理阶段，可请专业单位进行全场沿线地下障碍物探察，根据探察报告，在开挖过程中将障碍物全部清除。
5.2测量放线
根据甲方提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作,做好永久及临时标志。放线定位后请监理进行复核并验收签证。确认无误后主可进行搅拌施工。
5.3开挖沟槽
根据基坑围护内边控制线，采用0.5m３挖机开挖导槽，并清除地下障碍物，，导槽尺寸要求中心线两侧宽各0.6米，深0.4米，在施工中随打随挖，保证浆液不外溢，挖出的废浆液存放在现场空地，等施工结束后进行外运，以保证三轴搅拌桩的正常施工,并达到文明工地要求。
5.4三轴搅拌桩孔位定位
三轴搅拌桩三轴中心间距为600mm，桩径800mm，采用套接一孔法施工。
5.5三轴搅拌桩工法施工
采用套接一孔法施工。
（1）施工顺序
三轴搅拌桩工法施工按下图顺序进行，其中阴影部分为重复套钻，保证墙体的连续性和接头的施工质量，水泥搅拌桩的搭接以及施工桩体的垂直度补正是依靠重复套钻来保证，以达到止水的作用。
1) 单排挤压式连接：一般情况下均采用该种方式进行施
2）跳槽式全套复搅式连接：对于围护转角处或有施工间断情况下采用此连接。
(2)桩机就位
1)由当班班长统一指挥，桩机就位，移动前看清上、下、左、 右各方面的情況，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。
2)桩机应平稳、平正，并用线锤对钻杆垂直定位观测以确保桩机的垂直度。
3)三轴水泥搅拌桩桩位定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。
(3)搅拌速度及注浆控制
1)三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度不大于1.6m/min，提升速度不大于2.0m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。
2)制备水泥浆液及浆液注入
在施工现场搭建拌浆施工平台，开机前进行浆液的搅拌工作。水泥应送样复试合格后方可使用。水泥浆液的水灰比为1.5（根据施工情况在1.3～2.0范围内调整），每立方搅拌水泥土水泥用量为380kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算，注浆压力为0.3Mpa ～0.8 Mpa，以浆液输送能力控制。
3）搅拌下沉和提升速度一定要均匀，遇到障碍物要减速慢行防止设备损坏。
4）采用信息法施工，后台和桩机要密切联系配合，保证工序的连续性和完整性。
6. 质量控制：
（1）孔位放样误差小于5cm，钻孔深度误差小于±5cm，桩身垂直度符合设计要求，误差不大于2/100桩长。
（2）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有专职人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度，下沉速度不大于1.6m/min,提升速度不大于2.0m/min。
（3）施工前对搅拌桩机进行维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。设备由专人负责操作，上岗前必须检查设备的性能，确保设备运转正常。
（4）场地布置综合考虑各方面因素,避免设备多次搬迁、移位，尽量保证施工的连续性。
（5）严禁使用过期水泥、受潮水泥，对每批水泥进行复试合格后方可使用。
（6）施工冷缝处理
施工过程中一旦超过24小时出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，
（7）渗漏水处理
在整个基坑开挖阶段，我公司将组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。具体采用以下两种方法补漏。
1）引流管：在基坑渗水点插引流管，在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵，待水泥砂浆到达强度后，再将引流管打结。
2）双液注浆：
a)配制化学浆液。
b)将配制拌合好的化学浆和水泥浆送入贮浆桶内备用。
c)注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从H口混合注入孔底被加固的土体部位。
d)注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。
e)施工参数。
注浆压力：0.7Mpa
注浆流量：200 L/min
注浆量：0.375m3/延米
水灰比：1.5～2.0
(8)确保桩身强度和均匀性要求做到：
1）严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制。
2）土体应充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，使原状土充分破碎有利于水泥浆与土均匀拌和。
3）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。
4）压浆阶段输浆管道不能堵塞，不允许发生断浆现象，全桩须注浆均匀，不得发生土浆夹心层。
5）发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
7．结语
通过天津津湾广场工程采用三轴搅拌桩工法的工程实践，可以看出该工法的显著特点，即降低了工程造价，加快了工程进度，取得了良好的經济社会效益，其重要性是相邻两幅桩与桩的平行性和搭接程度都十分良好，保证了优良可靠的防水性能。