三軸攪拌樁優化施工參數的研究及應用

袁偉力

（佛山市禪城區盈浩排水建設管養有限公司，廣東 佛山 528000）

三軸攪拌樁作為一項施工新技術，是軟基處理和基坑支護的一種有效形式。而采用三軸攪拌樁作為防洪土堤的防滲帷幕，目前在國內尚不多見，也沒有相關成熟的施工技術規范指引。 按照設計建議參數，施工不順暢，成樁時間長，成樁質量差，水泥摻量與設計值差別大。根據工程地質條件，結合現場試樁情況研究確定最佳施工參數，從而提高三軸攪拌樁的成樁質量和成樁效率，可為類似工程提供參考借鑒。

1 工程概況

羅格圍堤位于佛山市禪城區南莊鎮北部， 堤防級別為3 級，堤線總長29.2 km，圍內面積約38 km2，設計防洪標準為50 年一遇洪水， 全線均有村民住宅。2022 年6 月22 日上午9:00 許洪水期間，外江洪水位為5.6 m 時， 羅格圍堤南線8+050 樁號堤后的利南涌發現兩處管涌險情。因此，該堤段被列入重大安全隱患點，需盡快進行加固以消除安全隱患。

羅格圍堤（南線7+560～8+260）堤基地質結構為多層結構（Ⅲ），全段均為由淤泥質土、中砂、粉質黏土、中粗砂、 基巖組成的復雜結構。通過對險情隱患堤段堤基調查，根據工程堤基地質條件分類、工程地質問題及現狀分析，決定對羅格圍堤（南線7+560～8+260）采取防滲固堤工程措施。設計采用樁徑Φ850@600 mm三軸攪拌樁，樁長17～26 m，共計581 組。設計提供參考參數為：四攪兩噴；水灰比0.45～0.55；下鉆及提升速度≤0.6 m/min，水泥摻入量≥15%。

2 設定試樁目標值

三軸攪拌樁施工前應進行試樁， 以確定水泥摻量、水灰比、成樁工藝及施工參數等。通過仔細查閱三軸攪拌樁施工的相關資料， 結合設計建議參數及單軸攪拌樁相關經驗數據，確定本次試樁目標值為：

（1）成樁時間由設計建議工藝參數施工的6.7min/m降至4.5 min/m。

（2）樁體水泥摻入量控制為（15.5±0.5）%。

（3）樁體28d 抗壓強度不小于1.2 MPa。

3 提出參數工藝方案并確定最佳參數工藝方案

3.1 試樁主要設備

試樁主要設備如表1。

表1 試樁主要設備

3.2 提出參數工藝方案

經審閱施工圖紙、 工程地質勘察報告及查看現場環境條件等， 對可能影響三軸攪拌樁施工參數的因素進行調查、分析，并查閱有關三軸攪拌樁施工技術資料，召開專家會議，集思廣益，進行要素分析整理。提出可供選擇的意見、觀點，加以歸納、匯總，提出以下參數工藝方案，如表2。

表2 參數工藝方案對比

3.3 確定最佳參數工藝方案

針對5 個工藝參數方案， 先計算各個方案的單組樁長的施工造價，然后逐個通過現場試驗，得出不同參數下的成樁數據，如表3～表4。再通過相互比較取得最優方案。

表3 參數工藝方案造價對比 單位：元

表4 參數工藝方案試驗數據對比

通過造價分析及現場試驗的數據的對比， 選取方案4 為最佳方案，即四攪兩噴；水灰比1.3；下鉆：下鉆速度≤1.0 m/min，噴漿壓力0.8～1.2 MPa，攪拌速度45 轉/min；提升： 提升速度≤0.8 m/min，噴漿壓力1.0 ～1.2 MPa，攪拌速度45 轉/min 為三軸攪拌樁最佳施工參數。

4 制定施工對策

（1） 施工準備。 對施工人員做技術交底。場地平整， 樁機應平穩、平正，用時不大于2 d。用經緯儀或線錘進行觀測，確保鉆機的垂直度。

（2） 漿液制備及注入。 對拌漿人員做好技術交底，保證漿液符合要求。水灰比控制在1.3 左右，水泥摻量不小于15%，注漿壓力為0.8～1.2 MPa?，F場配備電腦計量自動攪拌系統和散裝水泥罐， 以確保漿液穩定， 注漿時通過2 臺注漿泵2 條管路同Y 型接頭在H 口進行混合。

（3）下鉆、提升及攪拌。嚴格控制樁機下沉和提升速度。下鉆速度≤1.0 m/min，提升速度≤0.8 m/min，在樁底部分重復攪拌注漿。要求均勻、連續注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時，水泥漿液全部注完。

（4）樁體檢測。保證檢測樁體齡期不小于28 d。設計28 d 抗壓強度代表值≥1.2 MPa。嚴格采用鉆芯法進行檢測。

5 施工控制要點

5.1 漿液制備及漿液注入

施工現場配備電腦計量的自動攪拌系統和散裝水泥罐，以確保漿液的穩定。每桶拌漿為：600 kg水泥+780 kg 水（水灰比以1∶3 控制）。水泥摻量不小于15%， 即每米被攪拌土體中水泥摻入量至少為450 kg。

式中M 為單組樁水泥用量 （t）；S 為單組樁截面積，取1.5 m2；P 為被攪拌土體密度， 中粗砂天然密度取2.0 g/cm3；H 為 有 效 樁 長 (m) ；I 為 水 泥 摻 入 量，取15%。

水泥漿配制好后，停滯時間不得超過2 h，因故擱置超過2 h 以上的拌制漿液，應作廢漿處理，嚴禁再用。搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不得超過12 h。注漿時通過2 臺注漿泵2 條管路同Y 型接頭在H口進行混合，注漿壓力為0.8～1.2 MPa。

5.2 下鉆、提升及攪拌

三軸攪拌樁施工時， 下鉆和提升過程中均為注漿攪拌，攪拌速度為45 轉/min，同時嚴格控制下沉和提升速度：下鉆速度≤1.0 m/min,提升速度≤0.8 m/min，在樁底部分宜重復攪拌注漿。

按照三軸攪拌樁的施工工藝，在下鉆時，注漿的水泥用量占總數的60%～70%， 而提升時為40%～30%。要求均勻、連續注入拌制好的水泥漿液，鉆桿提升完畢時，設計水泥漿液全部注完。三軸攪拌樁采用跳幅施工，施工順序如圖1。

圖1 三軸攪拌樁施工順序

6 效果檢查

按照最佳施工參數在施工現場進行6 組試樁試驗，試樁結束后，統計最佳施工參數試樁后的試驗數據如表5。

表5 最佳施工參數

由表5 可知，采用最佳工藝參數施工后，成樁時間由設計建議的6.7 min/m 降至4.4 min/m，超出4.5 min/m的預定目標，成樁效率提高34.3%，樁體水泥摻入量為15.3%，樁體28 d 抗壓強度大于1.2 MPa，效果良好。

7 結語

選擇適合現場地質條件的施工參數， 是決定三軸攪拌樁施工能否順利進行的關鍵。 根據不同地質情況進行施工參數優化是施工經驗及管理水平的體現。以防滲固堤工程為實例，通過試樁取得了經濟合理、 安全可靠的水泥摻合比及符合設計要求且便于現場實施的工藝參數， 從而指導本工程三軸攪拌樁大面積施工。 提高了三軸攪拌樁施工的成樁質量及施工進度，降低了材料消耗，節約了施工成本，為順利完成工程施工任務奠定了基礎， 經濟和社會效益顯著。