雙軸水泥土深層攪拌止水樁施工工藝改進(jìn)

劉鑫泉

南京市建筑工程施工圖設(shè)計(jì)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(jìn)行．人們常在基坑的外圍設(shè)置止水帷幕，以阻止基坑外的地下水流到基坑內(nèi)。止水帷幕通常由水泥漿與土攪拌形成的柱狀固結(jié)體連接而成。目前攪拌機(jī)多采用雙軸水泥土深層攪拌機(jī)和多軸水泥土深層攪拌機(jī)，雙軸水泥土深層攪拌機(jī)形成的柱狀固結(jié)體包含二個(gè)水泥土深層攪拌樁，而多軸水泥土深層攪拌機(jī)形成的柱狀固結(jié)體則包含多個(gè)水泥土深層攪拌樁。

    鑒于雙軸水泥土深層攪拌機(jī)應(yīng)用的廣泛及由此形成的止水帷幕整體性、連續(xù)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(guī)的施工工藝產(chǎn)生的問題。

1、雙軸水泥土深層攪拌機(jī)的技術(shù)特征

    目前生產(chǎn)中使用的雙軸水泥土深層攪拌機(jī)通常由兩組動(dòng)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(shí)，左、右攪拌桿同速反向旋轉(zhuǎn)，攪拌頭進(jìn)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(jī)具有如下的技術(shù)特點(diǎn)。

    1.1優(yōu)點(diǎn)

    1)正、反向旋轉(zhuǎn)動(dòng)力形成的力矩相互抵消，工作時(shí)震動(dòng)較小。

    2)將原狀土作為材料充分利用，不僅不會(huì)產(chǎn)生棄土問題，而且材料消耗費(fèi)較低，同時(shí)攪拌機(jī)容易被操作。

    3)兩組動(dòng)力裝置相互連接，攪拌機(jī)整體性較好，保證了形成的單樁防滲、加固質(zhì)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(jié)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(diǎn)

    1)攪拌桿剛度小，穿透能力差，因此攪拌機(jī)適宜各種成因的飽和軟粘土，而對(duì)粘性土、砂性土的適應(yīng)能力較低，而日形成樁時(shí)易產(chǎn)生傾斜，導(dǎo)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(dǎo)致水泥分布的不均勻．影響了單樁的防滲、加固質(zhì)量。

    3)水泥對(duì)含有伊利石、氯化物等礦物的軟土以及有機(jī)質(zhì)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(zhì)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(jìn)

    在基坑施工過程中．不僅對(duì)單樁加固質(zhì)量、止水效果要求高，而且對(duì)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(hù)設(shè)計(jì)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(huì)大量出現(xiàn)樁下段開叉、樁間搭接不好的現(xiàn)象。特別在砂性土中．開叉的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成基坑漏水、流砂等事故頻頻發(fā)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(jìn)。

    為了解決雙軸水泥土深層攪拌機(jī)在基坑止承帷幕施工時(shí)產(chǎn)生的問題．筆者提出了二種新的雙軸承泥土深層攪拌機(jī)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(yīng)用

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

    套接施工法的優(yōu)點(diǎn)有：①無搭接縫，提高了止水帷幕的整體性、連續(xù)性和防滲性；②兩個(gè)攪拌頭葉片傾角相反，鉆進(jìn)旋轉(zhuǎn)方向相反。在套接樁位處形成不同方向、均勻的攪拌．不會(huì)形成水泥的不均勻分布；③兩個(gè)攪拌頭上部由于采用了有效連接．將兩個(gè)攪拌頭固定的優(yōu)勢(shì)充分利用，大大減少了單樁下段開叉的現(xiàn)象；④由于提高了止水帷幕的整體性、連續(xù)性和防滲性。單排止水帷幕就可達(dá)到止水的效果，從而可節(jié)約工程造價(jià)。

    若樁位放樣在國家規(guī)定的誤差范圍內(nèi)目，設(shè)搭接縫垂直度為l％。常規(guī)“四攪兩噴”施工工藝在不利的情況下，一般在5m以下產(chǎn)生開叉現(xiàn)象。采用套接施工法則不易出現(xiàn)開叉現(xiàn)象。但易在5m以下出現(xiàn)“二攪一噴”的區(qū)域。因此為了提高止水帷幕的整體性、連續(xù)性和防滲性，要求適當(dāng)提高水泥摻入比．同時(shí)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(shí)側(cè)壁未出現(xiàn)流砂、滲水現(xiàn)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(shí)該區(qū)段基坑側(cè)壁未出現(xiàn)流砂、滲水．而采用常規(guī)的“四攪兩噴”施工工藝形成的雙捧止水帷幕區(qū)段則出現(xiàn)多處滲漏。

    2.2插花套接施工法及應(yīng)用

    在常規(guī)“4攪2噴”施工工藝的基礎(chǔ)上，在2個(gè)柱狀固結(jié)體的后樁和前樁之間再攪拌噴漿l次，結(jié)果是每一個(gè)水泥土深層攪拌樁均為“6攪3噴”。插花套接施工法的優(yōu)點(diǎn)是：①對(duì)2個(gè)柱狀固結(jié)體之間的搭接縫再攪拌噴漿后，消除了2個(gè)柱狀固結(jié)體之間可能出現(xiàn)的開叉現(xiàn)象，大幅度提高了止水帷幕的整體性、連續(xù)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(zhì)量更好；③采用插花套接施工法后．常規(guī)雙排止水帷幕可以變?yōu)閱闻踔顾�帷幕，從而可以�?jié)約工程造價(jià)。

    南京市大行宮某地下室基坑深10m，3m至26m范圍內(nèi)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(qū)段則采用由常規(guī)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(xiàn)任何的漏水，而且工程造價(jià)比等長的雙排止水帷幕節(jié)約了30％。

3、結(jié)論

    1)使用改進(jìn)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(guī)的施工工藝形成的止水帷幕整體性、連續(xù)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(qiáng)，從而提高了基坑的安全系數(shù)。

    2)由于止水帷幕整體防滲功能的大幅度增強(qiáng)，可以由雙排止水帷幕變?yōu)閱闻胖顾�帷幕，�?jié)約了水、電、水泥等資源．從而降低了工程造價(jià)。

    3)套接施工法和插花套接施工法不僅現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單，而且使用現(xiàn)有的設(shè)備即能實(shí)現(xiàn)。

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

參考文獻(xiàn)

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

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

【3】中國建筑科學(xué)研覽院JGJ79—2002．建筑地基處理技術(shù)  規(guī)范【s】．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：48-54．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)