刘 世 星

(山西建筑工程有限公司，山西 太原 030006)

1 工程概况

某项目紧邻城市地铁和人防工程，对该项目进行基坑开挖时，采用的开挖方法为大面开挖法，基坑平均深度为13.4 m，基坑最深处为16.1 m，开挖基坑总面积达16 670 m2。基坑周围建筑物或构筑物对该项目的基坑开挖施工较为明显，该项目建成后拟作为商业综合体进行使用。开挖基坑时，由于基坑深度较深，基坑面积较大，因此土方开挖量较大。通过地勘报告得知，该项目地下土质主要以砂性土为主，若开挖过程中未进行有效降水，则可能导致基坑水体渗漏而使得砂性土流失，从而影响基坑的稳定性。因此在进行施工时，所需降水工作量大，对基坑的防渗漏要求高，对基坑监测的要求高。为避免出现基坑水体渗漏现象的发生，原设计要求是采用三轴搅拌桩复搅套打作为止水帷幕。

2 传统三轴搅拌桩施工弊端及原因

通过以往的工程经验得到，若施工时采用三轴搅拌桩作为止水帷幕，施工后往往会出现线流、涌砂等渗漏现象，并且渗漏处经常位于粉砂土和淤泥质粉质黏土土层的位置。为解决三轴搅拌桩的渗漏问题，往往使用三轴搅拌桩套打的方法，但这种施工方法施工工艺复杂，且耗费的人力物力较大，施工经济性较差。

采用三轴搅拌桩止水帷幕进行施工时，若基坑的周长为500 m，则施工时需要布置416个三轴搅拌桩，且搅拌桩互相搭接的数量也较多，这种情况增加了施工中的冷缝形成的概率。结合本工程的地质勘察报告得知，若采用三轴搅拌桩法作为止水帷幕，则渗水点恰好位于粉砂土和淤泥质黏土层的位置，且该场地内土层的渗透系数较大，砂性土会沿渗水点大量流失，从而影响周围土体结构的稳定性，严重影响周围建筑物或构筑物的安全性。

3 五轴搅拌桩施工的优势及前期准备

3.1 五轴搅拌桩施工的优势

根据该项目周边场地的调查和地质勘查报告、三轴搅拌桩的应用情况，在施工过程中项目部一致决定使用五轴搅拌桩代替三轴搅拌桩，从而降低土方开挖过程中基坑的渗水率。根据以往的施工经验，在施工过程中使用五轴搅拌桩代替三轴搅拌桩具有减少搅拌桩的搭接数量的优势，使用五轴搅拌桩比三轴搅拌桩搭接数量减少50%

3.2 五轴搅拌桩施工前准备

1)地质勘探。

由于该工程前期已经进行了地质勘查，但地质勘查后该项目周围人防工程才开始进行施工，且局部地下工程已经回填施工，为探明目前的地质情况，项目部决定使用钻杆勘探的方法对场地进行密集探测，充分调查了解目前的地下土层地质情况，确保正常、稳定的施工。

2)试桩施工。

为确保施工质量，施工前项目部决定使用五轴搅拌桩进行试桩施工，从而对勘探结果、施工工艺参数进行优化、调整。根据试桩施工，得到五轴搅拌桩在该土体内进行施工的参数为：钻进速度控制在1 m/min，提升搅拌速度控制在1.5 m/min，桩内水灰比控制在1.5左右，水泥的总掺量控制在22%左右。

根据五轴搅拌桩的试桩施工效果和第三方检测结构对桩的测试结果得到：试桩的施工效果和施工质量满足相关规范要求，可在本项目中使用五轴搅拌桩替代三轴搅拌桩进行大面积施工。

4 五轴搅拌桩施工工艺及流程

本工程确定使用五轴搅拌桩进行施工后，配备的钻机为KY85-5B型钻机，桩架为30 m高的桩架，一次钻进成型。五轴搅拌桩施工同三轴搅拌桩施工对设备的需求不同，相比三轴搅拌桩施工，五轴搅拌桩需增加2根钻杆，每台钻机分别配备3台BW-250型压浆泵进行施工，连接方式如图1所示。

使用五轴搅拌桩法进行施工时，具体的施工流程如下。

4.1 场地清理及放线施工

在进行施工时，施工单位应首先对场地进行平整，将地表上的硬物及地表下的其他障碍物进行清除。五轴搅拌桩施工机械进场前，应对施工机械下方的地基进行加固处理，确保施工机械下方的地基和施工机械移动范围内的地基具备足够的承载力及稳定性，从而间接提高钻机的打孔的垂直度。

施工时，施工单位应根据设计要求对五轴搅拌桩的施工宽度进行放线，并依据设计图纸绘制钻机布置图，将钻机的具体位置和搅拌桩的具体位置标注于简图中，上述工作完成后由监理单位审核通过方可进行下一步施工。

4.2 开挖导沟施工

开挖导沟前，应使用走道板或铁板铺设施工专用道路，铺设的施工专用道路应平整、平稳、刚度大、整体性好。铺设好施工专用道路后，使用挖机开挖导沟，导沟的沟槽走向应平行于基坑的外边缘。开挖的导沟宽度和深度宜为1.2 m，当开挖过程中遇到地下障碍物时，应立即对障碍物进行清除。

4.3 桩位控制施工

导沟施工完成后，为确保实际桩位满足设计要求，应首先在放线的基坑位置布置控制桩，控制桩位于基坑四角，根据四角的桩位布置控制线。大面积钻孔施工时，钻孔机操作员和现场施工技术人员应根据控制线严格控制钻机的移动，确保钻机的轴心位于桩位放线的位置中心。除此之外，钻机的下钻深度和下钻速度应满足设计和规范要求。施工时，还应充分利用钻杆和桩架的错位关系，在钻杆上标注钻进深度的标尺线，实时记录钻进深度。

钻机移位时，现场施工技术人员应时刻关注钻机四周的专用道路路面情况，并检查四周是否存在障碍物，避免影响钻机移动的方向。钻机就位后，对钻机的定位进行再次检查，若存在相应偏差，应立即进行纠正处理。

4.4 桩垂直度控制

钻机就位后，应对钻杆的稳定性及钻机四角的高差进行检查，避免因钻机的重量分布不均匀或土体地基承载力不均匀而导致钻机失稳偏移。若因土体地基承载力不足而导致钻机竖向偏移，应对土体地基进行相应的加固处理，如使用局部换填、铺设石子道渣等，之后进行路面硬化的方式提高路基的承载力，确保钻机在移动和施工的部位处于平稳、稳定的状态。

上述工作就绪后，在钻机钻杆的两个垂直方位布置两台经纬仪测试钻杆的垂直度，若垂直度不满足规范要求，则应通过调节钻机两侧的撑杆进行调直，调直完成后再使用经纬仪进行复核，满足要求后方可进行钻孔施工。

4.5 搅拌和注浆施工

搅拌水泥浆时使用专业的自动拌浆系统制备水泥浆，水泥浆的配合比按照设计要求和规范要求进行配制。钻机在钻孔过程中，钻机的钻进速度和提升速度应保持匀速转动，直至钻进设计桩底标高。注浆施工时，应根据注浆泵的水泥浆流量对钻机的下钻速度和提升速度进行校核，确保五轴搅拌桩的施工质量。注浆施工时使用高压气泵喷气使底部水泥土受气压翻转拌合，并进行重复搅拌注浆，保证五轴搅拌桩桩身的密实性和均匀性。

4.6 清槽施工

注浆完成后，使用挖掘机将沟槽内多余的水泥土清除，并对超挖的部分使用回填土进行置换，确保沟槽内清洁、整齐。水泥土在注浆完成后18 h开始逐渐硬化，为降低机械施工对五轴搅拌桩产生扰动，施工单位应在注浆完成后3 d内将沟槽清理干净。

5 本项目的施工成效

本项目使用五轴搅拌桩施工完成后，侧面土体止水帷幕渗漏率大大降低，据现场统计得到本项目的五轴搅拌桩搭接位置共222处，在基坑开挖过程中侧面土体发生渗漏的位置共4处，在对地下工程进行回筑施工时发生渗漏的位置共3处，相对于传统的三轴搅拌桩，产生的渗漏率大大降低；一定程度上减小了止水帷幕施工的工期，提高了施工速率，节约了施工成本；使用五轴搅拌桩施工时，所使用的钻机数量远低于三轴搅拌桩，并且单台钻机的施工速率大于三轴搅拌桩机，在相同的工程量前提下，五轴搅拌桩施工方法可充分利用施工场地，便于施工现场五轴搅拌桩机的布置，更易于现场施工管理。

6 结语

本文通过某工程使用五轴搅拌桩法进行施工，得到使用五轴搅拌桩法可有效降低基坑周围土体的渗漏率、提高施工速率、降低施工成本、便于施工现场的管理。因此在以后类似项目中，施工单位应根据地质勘察报告、设计图纸及施工单位后期的钻杆勘探结果综合考虑选用合适的止水帷幕，最大程度的确保施工质量，避免因止水帷幕的自身缺陷而影响基坑周围建筑物或构筑物的安全。

参考文献：

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