雙軸水泥土深層攪拌止水樁施工工藝改進

劉鑫泉

南京市建筑工程施工圖設計審查管理中心，江蘇南京210024

引言

    為了保證基坑、周邊建筑物的安全和建筑施工的順利進行．人們常在基坑的外圍設置止水帷幕，以阻止基坑外的地下水流到基坑內。止水帷幕通常由水泥漿與土攪拌形成的柱狀固結體連接而成。目前攪拌機多采用雙軸水泥土深層攪拌機和多軸水泥土深層攪拌機，雙軸水泥土深層攪拌機形成的柱狀固結體包含二個水泥土深層攪拌樁，而多軸水泥土深層攪拌機形成的柱狀固結體則包含多個水泥土深層攪拌樁。

    鑒于雙軸水泥土深層攪拌機應用的廣泛及由此形成的止水帷幕整體性、連續性、防滲性欠佳的問題，筆者提出了二種新的雙軸水泥土深層攪拌樁施工工藝，以解決常規的施工工藝產生的問題。

1、雙軸水泥土深層攪拌機的技術特征

    目前生產中使用的雙軸水泥土深層攪拌機通常由兩組動力裝置、減速器、攪拌桿、攪拌頭及一根中心管等主要部件組成．中心管通過橫向系板與攪拌桿連接起來。施工時，左、右攪拌桿同速反向旋轉，攪拌頭進行邊攪拌土體邊噴水泥漿的施工。攪拌頭大都采用雙層(或多層)十字桿形或葉片螺旋形．其中葉片視不同土層情況而帶一定角度。雙軸水泥土深層攪拌機具有如下的技術特點。

    1.1優點

    1)正、反向旋轉動力形成的力矩相互抵消，工作時震動較小。

    2)將原狀土作為材料充分利用，不僅不會產生棄土問題，而且材料消耗費較低，同時攪拌機容易被操作。

    3)兩組動力裝置相互連接，攪拌機整體性較好，保證了形成的單樁防滲、加固質量總體上較好。

    4)不僅樁位布置、樁長選取靈活，而且柱狀固結體連接后可采用壁狀、格柵狀等形狀，能滿足不同部位的防滲要求。

    5)可以采用不同的水泥摻入比，能滿足不同的防滲要求。

    1.2缺點

    1)攪拌桿剛度小，穿透能力差，因此攪拌機適宜各種成因的飽和軟粘土，而對粘性土、砂性土的適應能力較低，而日形成樁時易產生傾斜，導致樁之間搭接不好，影響了止水帷幕的整體防滲要求。

    2)攪拌頭在上升或下沉過程中的路徑不一致，容易導致水泥分布的不均勻．影響了單樁的防滲、加固質量。

    3)水泥對含有伊利石、氯化物等礦物的軟土以及有機質含量高、PH值低的軟土加固效果差。不僅直接影響了單樁的防滲、加固質量，而且間接影響了止水帷幕的整體防滲要求。

2、施工工藝的改進

    在基坑施工過程中．不僅對單樁加固質量、止水效果要求高，而且對由各單樁連成的止水帷幕的整體防滲要求也高，因此基坑支護設計中通常采用“雙排四攪兩噴”的方案，兩單樁間搭接縫長度200mm～300mm，但從工程施工效果來看．仍然會大量出現樁下段開叉、樁間搭接不好的現象。特別在砂性土中．開叉的現象時有發生，造成基坑漏水、流砂等事故頻頻發生，不僅影響了基坑的正常施工，而且影響了基坑周邊建筑物的安全。由此看來，雙軸水泥土深層攪拌樁施工工藝需要改進。

    為了解決雙軸水泥土深層攪拌機在基坑止承帷幕施工時產生的問題．筆者提出了二種新的雙軸承泥土深層攪拌機施工工藝：套接施工法和插花套接施工法。

    2.1套接施工法及應用

    套接施工法的流程為：雙軸水泥土深層攪拌機在“二攪一噴”后攪拌機移動一個樁位，形成前一個柱狀固結體的后樁與后一個柱狀固結體的前樁完全套接重疊，并以此類推，連續施工。形成一種無搭接的止水帷幕。

    套接施工法的優點有：①無搭接縫，提高了止水帷幕的整體性、連續性和防滲性；②兩個攪拌頭葉片傾角相反，鉆進旋轉方向相反。在套接樁位處形成不同方向、均勻的攪拌．不會形成水泥的不均勻分布；③兩個攪拌頭上部由于采用了有效連接．將兩個攪拌頭固定的優勢充分利用，大大減少了單樁下段開叉的現象；④由于提高了止水帷幕的整體性、連續性和防滲性。單排止水帷幕就可達到止水的效果，從而可節約工程造價。

    若樁位放樣在國家規定的誤差范圍內目，設搭接縫垂直度為l％。常規“四攪兩噴”施工工藝在不利的情況下，一般在5m以下產生開叉現象。采用套接施工法則不易出現開叉現象。但易在5m以下出現“二攪一噴”的區域。因此為了提高止水帷幕的整體性、連續性和防滲性，要求適當提高水泥摻入比．同時控制上升和下沉速度。

    江蘇省南京市中山南路某工程地下室基坑深6m，4m以下為粉土、粉砂，采用套接施工法后，基坑開挖時側壁未出現流砂、滲水現象；南京市新街121某工程地下室基坑深8m，3m以下為粉土、粉砂，其中一段采用套接施工法形成的單排止水帷幕，基坑開挖時該區段基坑側壁未出現流砂、滲水．而采用常規的“四攪兩噴”施工工藝形成的雙捧止水帷幕區段則出現多處滲漏。

    2.2插花套接施工法及應用

    在常規“4攪2噴”施工工藝的基礎上，在2個柱狀固結體的后樁和前樁之間再攪拌噴漿l次，結果是每一個水泥土深層攪拌樁均為“6攪3噴”。插花套接施工法的優點是：①對2個柱狀固結體之間的搭接縫再攪拌噴漿后，消除了2個柱狀固結體之間可能出現的開叉現象，大幅度提高了止水帷幕的整體性、連續性和防滲性；②由于后樁、前樁之間的再攪拌噴漿．不同方向的切削和攪拌使得水泥分布更為均勻．單樁防滲、加固質量更好；③采用插花套接施工法后．常規雙排止水帷幕可以變為單捧止水帷幕，從而可以節約工程造價。

    南京市大行宮某地下室基坑深10m，3m至26m范圍內為粉土、粉砂，其中一段由于原建筑物工程樁的限制而不得不采用了插花套接施工法形成的單排止水帷幕，其余區段則采用由常規的水泥土深層攪拌樁(搭接縫長度300 mm)形成的雙排止水帷幕，從基坑開挖的情況看，由插花套接施工法形成的單排止水帷幕不僅未出現任何的漏水，而且工程造價比等長的雙排止水帷幕節約了30％。

3、結論

    1)使用改進后的雙軸水泥土深層攪拌樁施工工藝形成的止水帷幕，較好地克服了常規的施工工藝形成的止水帷幕整體性、連續性、防滲性欠佳的問題。使基坑止水帷幕的防滲功能得到大幅度的增強，從而提高了基坑的安全系數。

    2)由于止水帷幕整體防滲功能的大幅度增強，可以由雙排止水帷幕變為單排止水帷幕，節約了水、電、水泥等資源．從而降低了工程造價。

    3)套接施工法和插花套接施工法不僅現場操作簡單，而且使用現有的設備即能實現。

    4)兩種施工方法不僅適用于基坑的止水帷幕施工，對大江、大河、水庫防滲同樣適用。

參考文獻

【1】羅騏先，柱基工程檢測手冊【M】．北京：人民交通出版  社，2004：282-288．

【2】葬曉南，地基處理新技術【M】．西安：陜西科學技術出版  社，l997：46—67．

【3】中國建筑科學研覽院JGJ79—2002．建筑地基處理技術  規范【s】．北京：中國建筑工業出版社，2002：48-54．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)