地铁车站三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术

地铁车站三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术

李长印

中国水利水电第十一工程局有限公司

摘要：三轴水泥搅拌桩在制作止水帷幕方面有着许多的优势，这种施工技术在应用过程中能够很好的提高工程的施工效率，混凝土搅拌工作也会更加的顺利。在此背景下，该文章主要针对地铁车站三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术进行了分析与探讨，以期达到既能满足特定建设需求，又能推动地铁车站建设的有序开展。

关键词：地铁车站；三轴水泥搅拌桩；止水帷幕；施工

引言

三轴水泥搅拌桩在具体应用过程中能够实现较高的施工效率，操作人员在操作过程中也具备简便性，广泛用于工程施工。另外，三轴混凝土搅拌桩的施工工艺，更适用于一些高难度的工程。开展此项技术的研究是很有意义的。三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术在使用过程中一般情况下会把水泥作为固化剂，该工艺在软基处理工程中是一种有效的施工方法，使用三轴搅拌桩机，将水泥喷射到土壤之中，然后使用搅拌的作用，将水泥与土壤进行充分的搅拌，硬化土中的水泥化作用，硬化软土层，从而使基础的强度得到最大程度的增强。这种技术的使用能够充分的使地下中的桩与桩形成一个整体，起到一个天然屏障的作用，从而保护着整个建筑，它不仅可以阻止外界的水汽进入，还可以阻止内部的水汽进入，对保证工程的安全性起到了重要作用。

1工程概况

郑州市轨道交通某站，为地下两层岛式站台车站，车站主体结构长222.8m，标准段宽19.9m，站台宽11m，本站共设4个出入口，2个风亭组，1个疏散出入口。地面标高约107.9～108.7m，有效站台中心里程处顶板覆土厚度约为3.4m。车站主体结构采用明挖法施工，开挖面积约为4590m²。车站主体结构采用钢筋混凝土箱型结构，车站主体设全外包防水层；车站主体基坑围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑的支护形式。标准段基坑深约17.00m，小里程端基坑开挖深度约18.636m，大里程端基坑开挖深度约18.190m。开挖范围的土层主要为黏质粉土，基坑底位于黏质粉土层，止水帷幕如图1所示。

图1施工止水帷幕

2地质及水文情况

2.1地质特征

本车站沿线地貌单元属山前冲洪积倾缓平原区，地层属第四纪晚、中更新世沉积地层，主要为黄褐色黄土状粉土、黄褐色~红褐色粉质黏土，浅部黄土状粉土具湿陷性，深部土层含大量钙质结核，粒径约2.0~5.0cm左右，局部呈胶结状（地质分区为B区）。

根据岩土的时代成因、地层岩性及工程特性，本场地勘探揭露深度范围内地层主要为杂填土及第四系上更新统（Q/3）粉质黏土、粉土，第四系中更新统（Q/2）粉质黏土、细砂等土层。

2.2水文特征

本车站属山前冲洪积倾缓平原区，为孔隙潜水分布区。场地稳定地下潜水水位埋深在10.9~11.6m（标高97.0m），地下水年变幅1.0~2.0m，近3~5年地下水变幅3.0~5.0m，历史最高水位埋深为3.0m(标高105.0m)。

3该技术在应用过程后中的难点

三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术在施工中的一个难点，就是要及时的考虑到当时的地质情况。在使用这种技术的时候，一般都是将其用于深基坑，这样可以使深基坑的硬度得到充分的提高。同时在对地表进行钻孔时，一定要根据当地的地质条件、不同的地质条件，进行具体的分析，确保在基坑中进行搅拌的最佳地点，如此，才能使止水帘的效果最大限度的发挥出来。此外，在进行施工时，因各类基坑的尺寸、深度等的差异，施工区域比较狭窄，技术在应用过程中会存在一定的阻碍性。所以，要想确保项目的质量，就必须要有相应经验的专业技术人员，才能完全确保项目的进度与质量。

4施工技术要点

4.1施工工艺流程

工艺流程如图2所示

图2施工工艺流程

4.2施工准备过程  

整个工程的建设中，最关键的就是前期的工作。施工技术在应用之前，工作人员要做好相应的准备工作，在此过程中要考虑到下列内容。①施工人员在进行施工前，需要相关技术人员及时进行技术交底以及相关图纸的讲解，从而为施工人员进行技术支持，方便施工人员进行施工。②施工人员在使用全站仪时，必须精确地确定参考线，能保证施工质量的打桩地点。③注重对装点所在位置的平整，需要对场地上的坑坑洼洼进行填埋，确保桩底平面，避免机械在施工时产生偏差。④要在原位压实粘性土，在不实的情况下，使用回填土进行平整，确保工地平整，并能充分节省出足够的空间，以确保在施工期间，设备可以得到最大的工作。

4.3现场障碍物清理

为确保三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工的顺利进行，相关人员需要掌握遥感技术，及时了解工地周边情况，如果发现有障碍，要及时清除，以确保工地的干净。在这种情况下，要清除现场的障碍，既可以为该技术的运用提供充足的施工空间，又可以确保在施工现场的正常工作。

4.4桩机就位工作

装机就位的工作是在应用三轴水泥搅拌桩止水帷幕技术中，最重要的途径。有关人员必须主动对桩点进行全面的调查，用全站仪适时地测定每个桩点的高度、纬度等，确保所有参考线符合有关标准的条件，这些准备工作，可以确保在后期的水泥搅拌过程中，搅拌设备不会出现偏差，避免因技术运用而影响工程进度。请注意，当打桩机器到位时，有可能上下或左右移动，要知道现场的状况，当遇到障碍的时候，要立即采取措施，并在完成后及时掌握位置信息；打桩机自身要求平整。通过经纬仪对桩架进行扶直，并安装起重锤进行垂直度控制。在纠偏时，将铁锤直接焊在打桩机上，要求圆弧半径5 cm，保证铅锤能准确地穿过铁环的中央。在每次施工前，应对其进行调整，使其垂直度偏差小于1%；三轴混凝土搅拌桩的桩位确定后，再次对其进行校核，误差在2 cm以内；为了方便对成桩深度的控制，施工工作在开展之前要进行科学有效的标记，与此同时要注重对搅拌桩的长度进行控制，将原来的标志直接抹掉，重新做一个标志。

4.5水泥浆拌制

水泥主要采用 P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比通常为0.6-0.8之间。严格遵守水灰比，对水泥和水量进行称量，搅拌时间大于或等于5分钟。水泥浆在通过第一级搅拌池后，在进入第二级搅拌池之前，需要通过细筛过滤，在二次搅拌槽中，不允许停止搅拌。遇当出现断电停浆的情况时，应立即联系钻机，让其停止工作，待其恢复正常后，才能进行下一步的下沉和吊装工作，如果停浆期太久，则需再次搅拌沉降0.5 m后才能喷浆。

4.6搅拌、喷浆成桩

在电机起动后，根据土壤性质，计算出速度。根据实际施工需要选用“两喷两搅”工艺，第一次注浆比例为60%，第二次注浆比例为40%，起吊钻杆时应将注浆比例计算在内。根据设计要求，可实现水泥浆的均匀灌注和搅拌。待钻管起吊完毕后，再将水泥浆液注入完毕。电机的下钻深度符合要求之后，要在规定的范围内进行相应的搅拌，之后再进行提升，钻具起到地表后，喷射浆液就会停止。

4.7控制冷缝处理

工程在施工过程中，如果出现了停电停水，或者是机械故障等。情况那么很容易导致搅拌工作不连续，在此过程中就会发生冷缝问题。排障之后，如果出现了冷缝，就可以选择补搅素桩方案：等到围护桩的强度达到一定的标准后，就可以开始进行补桩处理了，既可以避免偏钻，又可以提高补桩的效果，在对搅拌桩进行搭接时，要科学合理的对冷风进行处理，在此过程中可以使用三根双管高压旋喷桩，高压旋喷桩的直径必须是600毫米，它们之间的距离必须是350毫米，在此过程中，桩底标高要与三轴搅拌桩是一致的。

4.8控制关键部位三轴搅拌止水帷幕施工

针对重点部位进行施工，这主要是由于早期在进行钻孔灌注桩的施工过程中，出现了鼓包现象，造成三轴搅拌桩不能按设计位置施工。所以在重点工程的时候，当钻孔灌注桩侵占三轴搅拌止水帷幕位置的混凝土鼓包在地下5m以上，此时可考虑对基坑进行破坏，对破坏的基坑进行清除，并对基坑进行回填处理。健康的深度如果过深，并且不能够开挖破除，那么必须用套击来避开凸起，或者确定凸起的位置，在后期采用双排高压旋喷桩对其进行加固，确保搭接工作的有效性。在靠近小区的地方，可以选择两排高压旋喷桩来加固，提高土的真实抗渗性指数，避免了在基坑开挖过程中出现的排水问题，造成不一致的裂缝和不一致的下陷，增加了场地的实际强度。

5三轴搅拌止水帷幕施工质量控制要点

随着社会的不断发展和进步，我国建筑行业的规模也在不断的扩大，建筑业对新技术的需求也在不断增加，与地下连续墙相比，钻孔灌注桩及三轴搅拌止水帷幕造价更低，施工效率会有大幅度的提升，但是在施工过程中也会出现坍塌或者是涌水等现象，此外，地铁车站基坑周边普遍存在液化层位（中重度液化）。三轴搅拌桩止水帷幕施工质量如果不符合要求，那么会增大基坑出现风险的几率。三轴搅拌式止水帷幕施工中存在的几个问题，其中包括了施工机械下钻垂直度的确定，原材料质量的影响因素，施工工艺参数的确定，施工过程的质量控制。

5.1定位、钻孔

操作员按照所规定的位置，对钻机的桩架进行了严格的运动，保证钻孔轴线到位，保证其正确性和垂直度达到规范要求；并对钻孔的深度进行控制，根据钻杆与桩架的相对移动原理，在井筒上画好井深标尺，并对下钻、起钻的速度及深度进行严格控制。

5.2搅拌注浆

按照设计要求的深度，钻机在钻孔和提升的整个过程中，都要使钻杆均匀地旋转，均匀地下钻，均匀地抬升，并用高压气流在钻孔中对水泥土进行搅拌，为了保证搅拌桩的质量，需要对桩身进行多次搅拌和灌浆。

5.3水泥浆

所用的水泥要达到设计和规范的要求，并要有出厂的质量证书，采购时，要对产品的品种，等级，出厂日期等做好检查，必须按照相关的规则进行贮存，每批都要送去检验，检验合格后才能使用。

泥浆不能出现离析现象，必须严格按照设计的配合比配制，为了避免水泥浆的离析，在将水泥浆倒入储浆筒之前，应先将水泥浆搅拌30秒，然后将水泥浆倒入储浆筒中。

水泥浆从搅拌机中倒进储浆机之前，必须先过筛子和滤网，以免出浆口堵塞，同时要注意控制好储浆槽中的储浆量，避免因供不应求而造成断桩。水泥浆槽中的水泥浆液要频繁搅拌，以免因沉淀而产生不均匀现象。

5.4桩长、桩位、桩径的控制

桩长的控制，不但要通过钟表，还要通过钻井平台做清楚的标志；桩位控制时，在测量放样后，应该打上一根小桩，接着再钻白灰点，对桩位的控制非常重要，因为它会影响到桩的承载力。采用吊锤法进行垂直度控制；对桩的直径要严格控制在设计的直径范围内，并对钻具进行定期检测，如有超限磨损，应及时进行焊接。

在对水泥搅拌桩进行施工时，偏差要控制在5厘米左右，桩体的直径不能够比设计值小，采用吊绳锤测法，对桩机进行实时调节，以保证桩身的竖直度。

5.5严格控制搅拌桩深度

按照地质纵剖图，对每个桩孔的深度都进行了严格的控制，如表1所示.在每一幅桩的施工过程中，技术人员都要在现场监督和控制，及时、准确的判断岩体的进入时间和深度，做好现场的交底工作，对搅拌桩的成桩深度进行明确，并安排专门的人员对其进行监督和控制，保证能够按照要求进行施工，它是为了防止基坑开挖过程中，地下水从止水帘的底面绕流而入，从而造成坑底的涌水、涌砂，严重时还会出现突水.

5.6做好冷缝处理

桩-桩搭接时间不宜大于24小时，若大于24小时，则在2根桩施工时应加大注浆量至20%，在此过程中，还要放慢提升的速度。如果由于间隔的时间太长，使得第二个桩子无法搭接，就应该进行冷缝处理。可经监理和设计单位批准，采用局部补桩或高压旋喷桩加固的方法．在先施工的搅拌桩达到一定强度后，对其进行冷接头处理，防止钻孔偏斜，确保钻孔质量．素桩和围护桩的搭接厚度大约在10cm。此外，在施工的冷缝的外侧，采用高压旋喷法进行封闭。

5.7关节部位三轴搅拌止水帷幕施工

钻孔灌注装施工前期出现鼓包现象，并且不能够进行三轴搅拌桩施工，该部位称为关节部位。文章对西桥苑小区内两排钻孔灌注桩间三轴搅拌桩进行了探讨：当钻孔灌注桩侵占三轴搅拌止水帷幕位置的混凝土凸起超过地下5 m时，采用挖掘破碎法，并清除破碎的混凝土块，回填土后，采用三轴水泥搅拌桩.当隆起的深度大于5 m，不能进行挖掘破除时，就需要用套打来将隆起的隆起移开，也可以测量凸起的位置。在施工后期，采用双排高压旋喷加固，必须保证其与三轴搅拌桩的有效搭接.在西桥苑的地段，采用了两列高压旋喷桩法加固地基，增强该区域的土体抗渗性能指数，避免在基坑开挖时因工程降雨而造成的建筑物不均匀沉降和裂缝，从而提高该区域的土体强度。

结束语

本文以一个具体的工程为背景，对三轴搅拌桩的全过程进行了阐述。在施工过程中，对具体的施工技术措施进行了分析，并严格按照要求进行施工，确保施工质量符合要求，这样才能够促进我国建筑行业的良好发展和进步。

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