水泥搅拌桩防渗墙施工
关键词：施工降水，建筑物，水泥搅拌桩防渗墙
1、概况
南水北调中线干线天津市2段工程位于天津市境内，干线桩号XW151+021.365～XW155+206.667（变更后），全长4.197km,工程区地处河北冲击平原—冲海积平原，地面平坦、开阔，地面高程一般在3.1～1.1m。本标段地面高程1.1～2.0m。其间分布有曹庄排干等人工开挖的引排水渠道。曹庄排干渠宽16m，渠底高程-1.8m。
天津市2段工程在桩号152+043～155+134.167范围内输水箱涵，除152+740～152+930范围内输水箱涵有双侧对称水泥搅拌桩支护外，其余均为大开挖施工。由于地下水位较高（地下水位埋深0.4～1.8m）。为保证干场作业，在施工中需要采用大口井进行降水，地下水位影响范围一般在50m以内，此范围内地面会存在不同程度沉降。根据前期施工情况，在基坑开挖边线20m范围内可引起的沉降在15～5cm，20m～50m范围内多在5～2cm，50m之外一般不存在影响。
在桩号152+317～153+240、153+935～154+268元宝路伴行段输水箱涵及规划中阜锦道伴行段输水箱涵沿线附近分布着小猫电缆厂、维利康、天津诺威汽车电气有限公司、三日科技、中北镇回迁楼、色织三厂、曹庄花卉等工厂厂房及其他一些已建和在建楼房。这些厂房及楼房距箱涵开挖边线均不足10m，属于沉降量较大范围。为防止上述工厂及建筑物破坏，采取在建筑物和基坑开挖边线间增加水泥搅拌桩的措施进行防渗处理。
2.水泥搅拌桩施工的目的和施工方法选择
2.1水泥搅拌桩施工的目的
本次水泥搅拌桩施工的目的主要有3个：一是截断水流，保证水泥搅拌桩防渗墙外侧地下水位不变，内侧地下水位降至建基面以下50cm，为开挖和基础施工提供干燥的工作面；二是改善边坡的稳定性，防止坍陷或边坡破坏；三是防止挖方基底的隆起或在地下水的影响下形成“流砂”。
2.2施工方法及设备选择
水泥深层搅拌桩机组一般分为单轴、双轴、三轴三种。桩径有50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm等不同桩径。单轴水泥深层搅拌桩机组由于工艺陈旧、精度低，现在已很少采用。三轴水泥深层搅拌桩机组工艺先进、精度高，而且桩内可插入型钢增加其刚度，俗称工法施工，在目前的地铁施工中广为采用。但其成本高，需要充足的场地。根据本工程特点：首先，场地狭小，大型设备无法施工；其次，本工程为临时工程，既要满足技术指标，又要节省投资。因此，在充分论证的基础上采用双轴水泥深层搅拌桩机组。双轴水泥深层搅拌桩机组可施工桩径55cm、60cm、65cm、70cm、75cm等不同桩径搅拌桩。根据基坑开挖深度，及防渗墙深度需深入基槽以下8米的要求，决定采用桩径为60cm。
2.3水泥搅拌桩布置
根据上述降水影响半径一般在50米左右，因此水泥搅拌桩防渗墙长度应以建筑物两侧边线向外延伸60米，防渗墙深度深入基槽以下8米。考虑防渗墙施工方便，且不受土方开挖影响，可以独立施工等因素，本标段水泥搅拌桩防渗墙需布置在开挖边线以外，根据沿线建筑物距输水箱涵开挖边线的距离不同相应做不同的布置。
具体布置如下：152+253至152+740、152+930至153+299.868段防渗墙紧邻输水箱涵左侧施工开挖边线（此两段水泥搅拌桩防渗墙与152+740至152+930段顺势连接），153+875.119至154+123.989段防渗墙分部于输水箱涵左侧施工开挖边线5m处，154+036.273至154+474、154+803至155+066.045段防渗墙紧邻输水箱涵右侧施工开挖边线。水泥搅拌桩桩径为60cm，搭接长度30cm。
3.水泥搅拌桩防渗墙施工
3.1施工技术要求
1、水泥搅拌桩采用粉体加固剂42.5普通硅酸盐水泥，要求新鲜无结块，入罐时经筛网过筛，最大粒度不超过5mm，不含有纸屑、塑料布石子等杂质。水泥进场前必须经过现场监理人员验收。
2、施工前应根据上述施工程序进行成桩试验（试桩数量不少于5根）以试验桩标定搅拌机的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，灰浆泵输浆量，灰浆经输浆管到达喷浆口时间以及钻头起吊提升速度按试验标定参数进行。泥浆制备时必须根据实验桩所确定的工艺参数及刻度尺寸进行，严格按设计要求的水灰比进行施工。
3、前台搅拌机喷浆提升的次数和速度与试验桩已标定的施工工艺参数相吻合，后台供浆停机时，及时通知前台以防止断桩和缺浆。使搅拌桩机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。停机后3小时，将输浆管拆下，妥为清洗。
4、当搅拌桩桩顶接近设计标高时，应特别注意桩头的施工质量，搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，宜应慢速，当喷浆口离地面0.5m时，宜停止提升，搅拌10秒-20秒，以保证桩头密实均匀。
5、每一根桩开钻必须连续施工，严格控制喷浆及停浆时间，不得间断。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业，以确保搅拌桩质量和长度。
6、水泥搅拌桩施工时施工现场合理设置排水沟，将废弃泥浆由排水沟排至指定位置，防止污染周边环境。
3.2现场施工
3.2.1施工准备
1、现场踏勘，熟悉场地条件和周围环境，收集有关勘测资料。参加图纸会审和技术交底。编写详细施工组织设计。
2、搞好“三通一平”查明并记录好场地内的地下建筑物和各种地下管线的位置和标高，采取必要措施，以免因施工而破坏。若地表层为软弱粘性土或易液化流动的砂土且地下水位较高时，宜采用人工降水或铺设一定厚度的砂、砂砾或碎石使地表形成硬层。
3、现场搭设临建设施。
4、根据工作量和施工工期要求，确定机械设备的数量，对全部施工机具进行维修、调配与试车。
5、现场施工人员的调配，以“作业班”为单位配齐各岗人员，并进行质量技术和安全交底，并做好记录存档。
6、会同建设单位技术人员共同检验和确认红线桩和标准水准点后进行现场测量放线（若标准水准点距离站址较远，至少引2个标准控制点至站址附近，保护至施工检测验收完毕），埋设轴线桩、水准点标桩，并用白灰或其它方法标示桩位位置。
7、按施工规范及有关施工规程要求，填报开工申请手续，包括开工报告、开工报告审报表、施工组织设计报审表、施工进度计划报审表等。
3.2.2施工工艺
（1）施工准备及测量放样
搅拌桩施工前，备齐施工机械机具和材料，接通电力，施工劳力进场，进行需施作喷浆作业地点的地面表皮清除，查明地下线路管道情况后进行场地平整，桩位放线，开挖导沟。
（2）施工程序：
1．平整场地：清除施工场地上的障碍物及杂物（包括树根、草皮、垃圾等）将原地面整平，一般整平后地表高程须高出桩顶50cm左右，以便施工，如达不到此要求，可采用回填粘土，填至桩顶50cm左右。
2．施工放样：在整平的地面上，放出每根桩的具体位置，打入竹钎并作出明显的标志。
3．移架就位：即将深层水泥搅拌机运到设计桩位，就位对中，检查导向杆垂直度、清扫喷射口。
4．钻进、喷浆：钻进下沉至设计标高，启动搅拌机下钻，当钻至桩底设计标高时，搅拌机通过搅拌翼的孔口，喷出水泥浆，可提升钻机，边提升边喷浆边搅拌。
5．搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，便要确保桩身的质量。
6．搅拌机喷浆提升的速度和次数符合规范的要求。
7．复搅：当钻头提升至距地面50cm时，进行重复搅拌下沉，上升搅拌。进行第二次复搅，以达到充分搅拌的要求。
8．重复搅拌提升至孔口，边提钻、边搅拌，到达桩顶时停拌，提出搅拌钻头，移动机体至下一桩位。
9．检测：根据技术规范要求进行检测。
10．水泥搅拌桩施工完后按规定进行养护。
4.水泥搅拌桩的质量检验
4.1主要质量标准
1、现场施工应予平整，必须清除地上和地下一切障碍物。明浜、暗塘及场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实回填土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。
2、根据实际施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端300～500mm范围时，因上覆土压力较小，搅拌质量较差。因此，停浆面应高出桩顶标高300～500mm，必须在开挖搅拌桩顶端时用人工挖除该部分，确保桩顶质量。
3、搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位的偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。
4、施工前确定搅拌机械的灰浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数。
5、制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、外加剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
6、施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。
4.2质量检验方法
1、施工原始记录：详尽完善、如实记录并及时汇总分析，发现不符合要求的立即纠正。
2、开挖检验：选取0.1%的桩体进行开挖，深度1.5米左右，观察成桩情况。
3、取样检验：从开挖外露桩柱体中凿取石块或采用岩芯钻孔取样制成试件，进行抗压强度试验。抽检比例为0.5%。
4、荷载试桩：抽检比例为0.3%
5、用无损法检测桩径及桩长：抽检比例为1%。
4.3质量检验措施
施工过程中的现场检验主要是对设计施工参数进行验证和校正、对处理结果进行检验、研究和发现施工中出现的问题。具体措施有：
1、正式施工开始时，可考虑根据地质资料选择两根难度较大的桩位进行工艺性试桩，确定桩基施工的参数。
2、在施工前、施工中和施工后分别对桩的位置、桩身垂直度、施工报表等进行现场检测，并对检测结果进行比较分析。确保施工质量。
3、正式施工开始时，重点检查搅拌头转数、提升速度及水泥浆的配合比是否达到设计要求。
5.结束语
浅地下水位地区基础施工必存在施工降水，而施工降水必会对周围一定范围内建筑物产生影响。水泥搅拌桩防渗墙作为一项闭水措施在南水北调工程中的成功应用解决了这一矛盾。体现了一下几点优势：一、经济，比混凝土灌注桩、地下混凝土连续墙的费用相差数倍;二、施工方便，占用工作面小、工期短；三、闭水效果好，无渗水现象，充分保护了周边建筑物的安全；四、缩小了基坑降水成本，水泥搅拌桩防渗墙一侧减少了大部分降水井数量，减小了降水面积，缩短了降水时间。水泥搅拌桩防渗墙施工的成功经验，给以后类似工程施工提供了丰富经验。
参考文献：
［1］JGJ79－2002.《建筑地基处理技术规范》［S］
［2］GB5007-2002.《建筑地基基础设计规范》［S］
［3］GB50202—2002.《建筑桩基基础工程施质量验收规范》［S］
