文化藝術(shù)中心三軸攪拌樁施工技術(shù)分析論文

　　［摘要］針對(duì)廣西文化藝術(shù)中心地層存在阻力大的圓礫層、中風(fēng)化泥巖層等施工難點(diǎn)，提出在改進(jìn)鉆桿和鉆頭的前提下，運(yùn)用三軸攪拌樁止水帷幕技術(shù)和四噴四攪工藝的施工方案。實(shí)踐表明，該方案施工快捷高效，提高了施工質(zhì)量，縮短工期。

　　［關(guān)鍵詞］基礎(chǔ);三軸攪拌樁;止水帷幕;施工技術(shù)

　　1工程概況

　　廣西文化藝術(shù)中心配套工程位于南寧市五象新區(qū)核心區(qū)內(nèi)，南寧大橋以南，西鄰邕江，基坑面積達(dá)4.7萬m2。工程建設(shè)用地面積約47000m2，地下建筑為3層�；�坑的±0.000標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高82.000m，基坑底高程62.000m。基坑頂周長962.3m，開挖深度16.4～19.0m。配套工程的止水帷幕長約980m，由633幅三軸攪拌樁相互咬合形成基坑的擋土和止水結(jié)構(gòu)。三軸攪拌樁適用于復(fù)雜地質(zhì)條件(包括阻力大的圓礫層和堅(jiān)硬巖層等，其中圓礫層厚度為1.20～6.10m，巖層考慮鉆入厚度為1m)下。

　　2施工主要思路

　　三軸攪拌樁機(jī)采用改進(jìn)后的適用于圓礫層、泥巖的三軸攪拌機(jī)鉆頭和花瓣式葉片鉆桿，運(yùn)用四噴四攪工藝，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行施工，應(yīng)對(duì)圓礫層的松散性和大阻力及巖層的堅(jiān)硬，使三軸攪拌樁機(jī)在復(fù)雜地質(zhì)中下鉆快、攪拌均勻，滿足縮短工期和保證質(zhì)量的要求。

　　3施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

　　對(duì)三軸攪拌樁施工展開分析，存在以下施工難點(diǎn):①地層中存在圓礫層和風(fēng)化泥巖層，圓礫層松散阻力大，泥巖層堅(jiān)硬光滑，使鉆機(jī)鉆孔難度大。②基坑范圍廣、深度大，上層滯水和基巖縫隙水位置不確定性使隔斷基坑外水層滲透難度大，對(duì)基坑止水要求高。應(yīng)對(duì)措施:①將螺旋葉片鉆桿改為花瓣式葉片鉆桿，花瓣式葉片鉆桿在圓礫層中減少了阻力，提升了下鉆速度。將螺旋刀片鉆頭改為適用于圓礫層、泥巖的三軸攪拌機(jī)鉆頭，鉆機(jī)在堅(jiān)硬地層的入巖速度明顯提升，保證鉆機(jī)鉆孔速度及成孔質(zhì)量。②提高孔位放樣精度，確保三軸攪拌樁位置準(zhǔn)確、樁與樁之間咬合足夠，增強(qiáng)基坑閉水效果。采用四噴四攪工藝，使圓礫層和風(fēng)化泥巖層攪拌更加均勻，提高成樁質(zhì)量，避免基坑外水層滲透。

　　4施工工藝流程

　　三軸攪拌樁施工工藝流程如圖1所示。

　　5施工方法

　　5.1水泥倉布置

　　1)水泥倉選址因后臺(tái)不能移動(dòng)，故水泥倉應(yīng)盡量設(shè)在場地中心。即以水泥倉為圓心、送漿管長度為半徑所形成的圓必須能夠覆蓋全場。場地內(nèi)采用2臺(tái)可制作200t水泥漿的水泥倉，以滿足三軸攪拌樁連續(xù)作業(yè)要求。

　　2)水泥倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議水泥倉混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，底部配筋。

　　3)不均勻沉降控制水泥儲(chǔ)存過程中，不能保證每個(gè)倉存量一致;以水泥倉最不利布置考慮:地填土密實(shí)度不均勻，尚未完成自重固結(jié)，壓縮性強(qiáng)，層厚不均勻。這些特性容易造成在上覆較大荷載的情況下填土層形成不均勻沉降，造成水泥倉基礎(chǔ)開裂、傾斜，將水泥倉基礎(chǔ)位置設(shè)置在原地面向下500mm。綜合考慮，基礎(chǔ)開挖深度1.5m，回填碎石墊層厚度1m(碎石墊層頂面即地下水位頂面)，然后在碎石墊層上綁扎鋼筋網(wǎng)片、澆筑基礎(chǔ)混凝土。水泥倉基礎(chǔ)大樣如圖2所示。

　　5.2孔位放樣先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，換算出三軸攪拌樁樁中心線角點(diǎn)坐標(biāo)(或轉(zhuǎn)角點(diǎn)坐標(biāo))，再用全站儀精確放樣出樁中心線，并復(fù)核坐標(biāo)數(shù)據(jù)。然后根據(jù)三軸攪拌樁機(jī)的定位線(定位線與樁中心線間距為1.2m)，在樁中心線上向外1.2m處放樣出鉆機(jī)的行進(jìn)控制線，同時(shí)做好保護(hù)。

　　5.3機(jī)位場地整平開挖導(dǎo)溝前，先清除樁中心線附近地面的障礙物及地下雜物，然后回填整平地面并壓實(shí)。若工作面地表存在積水或淤泥，應(yīng)抽水或清淤，及時(shí)回填黏性土，然后壓實(shí)整平。

　　5.4開挖導(dǎo)溝地面平整后，沿著樁中心線開挖導(dǎo)溝，導(dǎo)溝采用挖掘機(jī)開挖工作溝槽，溝槽寬1m、深0.5～1m，長5～6m。導(dǎo)溝的作用不僅在于引導(dǎo)鉆機(jī)，還能在鉆機(jī)吹氣將土置換上來時(shí)，配備1臺(tái)挖掘機(jī)挖掉置換土，避免污染工作面。

　　5.5鉆頭、鉆桿選擇采用適用于復(fù)雜地質(zhì)情況下的三軸攪拌機(jī)鉆頭，以解決鉆頭在復(fù)雜地質(zhì)(圓礫層、風(fēng)化巖層)情況下磨損嚴(yán)重、鉆進(jìn)困難的問題。鉆頭端部對(duì)稱設(shè)置錐形刀片，直徑為250mm，高度為150mm，組成錐式前進(jìn)頭，如圖3所示。3片刀片圍繞鉆桿軸線徑向均勻分布，即中心線間隔120°布置，組成葉式鉆頭刀排，規(guī)格為200mm×300mm×6.5mm(厚)，三片刀片與水平面成30°的夾角，如圖4所示，每片刀片上焊接2個(gè)“子彈頭”鉆頭，“子彈頭”為耐磨損合金材質(zhì)，規(guī)格尺寸如圖5所示。針對(duì)圓礫層松散性和泥巖阻力大特性，將螺旋葉片鉆桿改為花瓣式葉片鉆桿�；ò晔饺~片鉆桿在圓礫層中減少了阻力，提升了下鉆速度。同時(shí)更加充分地?cái)嚢鑸A礫層中的水泥漿和土，提高樁身勻質(zhì)性�；ò晔饺~片鉆桿的桿徑為250mm，3個(gè)花瓣式葉片以桿中心線120°布置，每個(gè)花瓣式葉片厚度為30mm，傾斜角度15°，每層花瓣式葉片之間的間距為800mm，3根轉(zhuǎn)桿間的葉片相互錯(cuò)開400mm(見圖6)。

　　5.6鉆機(jī)就位調(diào)整鉆機(jī)可根據(jù)放出來的定位線移動(dòng)，確保位置準(zhǔn)確性。鉆機(jī)就位后，鉆機(jī)的三軸位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，必須在設(shè)計(jì)位置50mm范圍內(nèi)。鉆機(jī)鉆桿垂直度偏差≤0.5%，可采用垂球法檢測(cè)垂直度。

　　5.7水泥漿制作鉆機(jī)在下鉆與提鉆時(shí)邊噴漿邊攪拌。為確保三軸攪拌樁有足夠強(qiáng)度和隔水性，水泥摻入比為20%，水泥強(qiáng)度等級(jí)PC32.5，黏性土層水灰比為1.5，圓礫層水灰比為1.2。水泥漿的制備須有充分時(shí)間，要求＞3min，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機(jī)導(dǎo)入儲(chǔ)漿罐時(shí)，必須通過過濾網(wǎng)，將水泥硬塊剔除。漿液進(jìn)入儲(chǔ)漿罐中必須不停攪拌，以保證漿液不離析。拌制漿液時(shí)間＞2h的應(yīng)作為廢漿處理，施工時(shí)泵送水泥漿必須連續(xù)，水泥漿用量及泵送水泥漿的時(shí)間應(yīng)有專人紀(jì)錄。

　　5.8四噴四攪

　　1)下鉆與提鉆考慮圓礫層的松散性，采用四噴四攪工藝。鉆機(jī)在下鉆時(shí)，在黏土層的轉(zhuǎn)速為1.2～2.0m/min，水灰比為1.5;在圓礫層的轉(zhuǎn)速為0.8～1.0m/min，水灰比為1.2;在泥巖的轉(zhuǎn)速＜0.8m/min，水灰比為1.2。當(dāng)鉆機(jī)下鉆噴漿攪拌至泥巖以下1m后，在樁底攪拌噴漿1～2min，確保底部有足夠灰量。提鉆噴漿攪拌至圓礫層頂以上1m，然后鉆機(jī)下鉆噴漿攪拌至泥巖以下1m后，提鉆噴漿攪拌至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，在此過程中，鉆機(jī)在圓礫層和泥巖層的轉(zhuǎn)速≤1m/min，其他地層的轉(zhuǎn)速≤2m/min，而水灰比和首次下鉆時(shí)在每層保持一致。整個(gè)過程中，噴漿量應(yīng)由電子顯示器和提升速度進(jìn)行控制，水泥漿用量誤差≤±5%。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間、停漿時(shí)間和水泥漿噴入量，確保水泥攪拌樁質(zhì)量。

　　2)施工順序三軸攪拌樁的整體施工順序是從1點(diǎn)鐘方向開始，采用2臺(tái)三軸攪拌樁機(jī)分別從順時(shí)針和逆時(shí)針前進(jìn)，最后2臺(tái)鉆機(jī)會(huì)合，形成閉合止水帷幕。施工完1幅三軸攪拌樁后，要隔1幅打下1幅，施工順序如圖7所示。為保證止水帷幕的密閉性，要確保三軸位置準(zhǔn)確，同時(shí)每幅3根樁間搭接250mm，每幅間咬合500mm，并在轉(zhuǎn)角處加打1幅三軸攪拌樁。

　　6結(jié)語

　　三軸攪拌樁止水帷幕技術(shù)、四噴四攪工藝，在改進(jìn)鉆桿和鉆頭前提下，使三軸攪拌樁機(jī)在地質(zhì)復(fù)雜情況下攪拌更均勻，大大提高施工質(zhì)量，同時(shí)加快鉆進(jìn)速度，縮短工期。該技術(shù)保證施工質(zhì)量、施工進(jìn)度，降低施工成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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