建筑工程深基坑施工技术

建筑工程深基坑施工技术

摘要：止水帷幕是深基坑施工过程中一种非常重要的技术，早在上世纪70年代，施工企业就已经采用水泥搅拌桩来应对软土地基，相关技术的应用十分广泛，而通过特殊的深层搅拌机来强制搅拌软土、水泥或其他固化剂，从而使得固化剂和软土彼此之间形成一系列的理化反应后，加强基坑土体的强度，并形成整体强度大、水稳定性强的水泥土桩。而三轴搅拌机就是这种特殊设计的深层搅拌机，应用这类机械进行重叠作业，就能够在低下形成一种近似于帷幕的水泥土墙，并通过完成固结的水泥土墙来阻止、或缓下地下水的流速。本文就是针对这一深基坑施工技术，对其特点以及技术控制的关键展开研究。

关键词：深基坑；止水帷幕；三轴搅拌桩；质量控制

1.深基坑施工技术之止水帷幕三轴搅拌桩的概念

1.1采用止水帷幕三轴搅拌桩展开深基坑施工的必要性

近年来，我国的社会经济文化发展速度不断加快，城市内部空间十分狭窄，可供开发的土地资源十分紧张，这也使得许多建筑项目在设计过程中不得不侵占大量的地下空间，才能够保证整体高度越来越高的建筑物维持相应的稳定[1]。事实上，由于城镇内部的规划已经将道路空间利用殆尽，想要满足越来越庞大的人口涌入，只能够通过对有限土地资源的立体式开发来建筑新资源，而道路工程中的许多下穿隧道，市政工程项目的人防工程、地下走廊以及管线，还有地铁等交通系统，都要求在施工前开挖深基坑。但随着深基坑挖掘深度越来越深，很多时候就会出现地下水问题，严重影响了深基坑的施工。尤其是对于一些相对软基的土体来说，如果地下水流速过快，就会导致涌沙甚至是直接涌水的问题。对于一些深度不算很深的深基坑来说，施工企业一般会采用井点降水的方式来降下地下水的

水位，从而避免地下水渗出。然而，对于当前动辄数十米深度、又或是临近大型建筑物、临近河流或是湖泊等大型水体的深基坑来说，井点降水的作用就十分有限。这时候土壤当中的液体成分流失后，孔隙就会加大，导致承力能力下降，而且一旦地下水位出现了水位差后，土体当中出现了渗透压，也使得周围土体不再稳定，甚至会引发建筑物出现倾斜、倒塌的风险。这时候，必然要采用更能够满足基坑施工以及后续排水需要的技术，如本文的止水帷幕三轴搅拌桩技术。

1.2止水帷幕三轴搅拌桩的作用

在深基坑工程没有办法通过井点降水来实现止水时，止水帷幕三轴搅拌桩就是一种更有效的处理方式[2]。这项工艺需要三轴搅拌桩机完成施工，这是一种长螺旋桩机，但有三个不同的螺旋钻孔，同时按照施工需求可以灵活调节钻杆的直径以及彼此之间的距离。而要利用三轴搅拌桩机进行止水帷幕的建设，桩间距的设置应该比桩径更小，而且在施工过程中需要通过套接一孔的工艺完成施工，以保证止水帷幕的连续性及接头部位的质量。在施工的过程中，桩身采用对土体上下各一次喷浆搅拌的施工，水泥和原状土须均匀拌和，为保证水泥浆和原土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度一般为1m/min，进入粉土层后搅拌速度适当降低。重复搅拌提升速度一般为1.0-2.0m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。提升速度不宜过快，避免出现真空负压、孔壁塌方等现象。桩施工时，不得冲水下沉。通过这种施工方式，就能够形成地下的止水墙，实现阻水的作用。

1.3止水帷幕三轴搅拌桩的原理

止水帷幕三轴搅拌桩通常会选择普通的硅酸盐水泥来完成固结，因为相比起矿渣水泥、火山灰水泥或是粉煤灰水泥，硅酸盐水泥的有效成分相对稳定单一，所以化合反应的可控性也更强[3]。在基坑周边的土壤含水量较大、形成了淤泥质之后，通过与硅酸盐水泥的搅拌，

就能够通过水化反应生成稳定的胶体水化物，渗透到土壤缝隙当中后迅速初步凝结。水化物与没有实现完全水花的水泥颗粒就构成了水泥石骨架，甚至还能够形成具有活性的黏土颗粒、形成新矿物。这些物质形成的帷幕连续搭接后，就能够形成阻止地下水向基坑渗透的阻水墙。

1.4止水帷幕三轴搅拌桩的施工注意事项

在实践作业当中需要注意，因为三轴搅拌桩机是通过螺旋钻杆完成切削以及搅拌的动作，所以水泥在和基坑下土体搅拌的过程中，容易出现部分没有被切割粉碎的土块，与水泥搅拌之后就会被水泥包裹，形成了部分水泥含量比较高的水泥浆，这些小土块内部在这一时间段会出现强度较低、水稳定性不强的区域。所以，必须要尽可能均匀搅拌基坑下的软土，尽可能粉碎这些土块，保证水泥的结构、强度足够均匀，从而形成更好的防渗透止水帷幕。而由三轴搅拌桩机完成的止水帷幕，还能够加强基坑的稳定性，提升土体抗剪性能，减少基坑周围的塌方风险。

另外，在通过三轴搅拌桩机进行止水帷幕施工的过程中，一般只会通过单排桩来形成连续止水的水泥墙体，所以桩体必须要确保自身足够垂直、搭接面稳定。比如在直径80cm、间距60cm 的桩，搭接范围大约是20cm内，这时候桩长假设为15米、桩基出现了2%的倾斜度，就会产生30cm 的柱底间距，从而出现了10cm 的孔隙，导致止水效果变差。所以，在施工过程中，主机上方应该悬挂吊锤，以吊锤来控制钻杆、保证桩体垂直。

2.水泥浆的制备及质量控制要点

对于深基坑的防水施工来说，采用三轴搅拌桩机进行止水帷幕施工的过程中，水泥浆的制备工作是控制质量的关键。要通过连续下料的水泥浆拌和装置储存水泥浆，同时保证

搅拌叶持续搅拌保证浆体均匀。在试桩过程中应该确保下桩处的土质与目标区域一致，并通过检测来分析土质的含水量与颗粒特点，从而选择恰当的作业工艺，比如对于淤泥质饱和、含水量较大的土层采用干喷法施工，上下层土质差异较大的就可以采用不同的水泥浆进行分层喷浆施工，从而确保土壤的含水量始终保持在恰当的状态，从而在股节后形成兼顾的水泥土墙，而不是松散的桩体。当然，为了保证采用三轴搅拌桩机进行止水帷幕施工的水泥浆与基坑土体的混合比例达到最佳状态，每一批水泥原材料都应该抽取样品进行不同比例的试作件，从而对比表面积与单位用水量的差异、水泥浆流动性，选择表面积相对较小且达到标准稠度时用水最低的水泥配比。这样一来在相同水量下此类水泥浆流动性更强、施工便利性好的同时，也能够在搅拌时与基坑下土体更好混合，在标准强度下更快凝结。

3.桩身搅拌质量控制要点

三轴搅拌桩施工采用二喷四搅跳打法施工。在首次下钻的时候，要注意带浆下钻防止堵管，同时喷浆量应该是总量的50%左右，不能够带水下钻。在首次下钻与提钻的时候都应该低速搅拌，在二次搅拌时才可以加快搅拌。同时要保证整体桩身与上下两端质量，提钻喷浆的时候应该在桩底停留至少45s并展开桩端加喷，剩下的50%余浆在上提时完全喷入桩体，同时在桩顶对桩头再次加喷至少45s。要严密监控搅拌桩早作业时的出土量，如果发现出土量与预测数量不符，就意味着下层土质出现变化，需要对水泥浆比例及时进行调整。而且在施工过程中如果出现提杆太快导致喷浆不足的时候，也应该全桩二次搅拌并再次喷浆，直到满足设计喷浆量。若是在施工中出现必须停工的情况，那么在停止喷浆时也应该记录好停止时的喷量与深度，并在12h内立即进行补喷、做好施工记录。补喷的重叠段也应该超过10cm来保证强度。若是停工超出12h，就需要补桩复喷。

参考文献

[1]曾闯.地铁车站三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工技术探析[J].设备管理与维修,2021(22):146-147.

[2]汤雪.三轴搅拌桩止水帷幕在地铁车站中的应用——评《地铁车站洞桩法设计与施工关键技术》[J].现代雷达,2021,43(08):115.

[3]冯龙,缪仁卿,肖笛成,李伟荣,廖旺强.基于正交试验的三轴搅拌桩止水帷幕在复杂地质条件下的施工工艺[J].建筑技术,2019,50(02):157-159.