浅谈地铁侧三轴搅拌桩施工技术

钱非

【摘要】随着上海城市建设的迅速发展，市中心的土地资源日渐紧张，地下空间的开发和利用成为行业内关注的焦点。而上海市地下环境复杂，不仅有软弱复杂的地质结构，同时轨道交通地铁线路也在地下横纵交错，施工过程中对周边环境的密切关注和保护要求也越来越高。本文以上海市徐汇区虹梅街道xh221-01地块为例，通过采用不同的施工参数进行三轴搅拌桩非原位试验桩的施工，并对土体变形进行监测，验证三轴搅拌桩施工过程中挤土的影响，便于更合理的确定施工参数，以满足三轴搅拌桩施工时对地铁区间隧道的保护要求。

【关键词】地下工程；地铁侧；三轴搅拌桩；深基坑

1、工程概况

上海市徐汇区虹梅街道xh221-01地块建设项目位于徐汇区，东至桂林路，西至苍梧路，南至宜山路，北至钦江路。该地块南侧宜山路下有地铁九号线区间隧道穿过，东侧桂林路下为地铁十五号线桂林路站，区间隧道和车站离基坑较近，均在基坑开挖影响和地铁保护范围内。

地铁侧基坑围护采用地下连续墙结构。地下连续墙两侧采用三轴搅拌桩槽壁加固，内侧三轴搅拌桩为φ850@600mm搭接250mm施工，外侧三轴搅拌桩为φ850@600mm套接一孔施工，桩长28米。地铁侧三轴搅拌桩采用P.042.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于20%，三轴搅拌桩水灰比为1.2。地铁侧基坑采用裙边满堂加固，加固形式为φ850@600三轴搅拌桩，搭接250mm，单桩水泥掺量不小于20%，加固至坑底以下5m，加固体以上土体采用低水泥掺量（单桩10%）对扰动土体进行补强。

2、三轴搅拌桩非原位试验

2.1 试验目的

本工程邻近地铁9号线“漕河泾开发区站～桂林路站”区间隧道及地铁15号线桂林路站段，为了尽可能降低施工对地铁的影响，须进行三轴搅拌桩的非原位试验，通过试验了解三轴搅拌桩在实际施工过程中对邻近土体的影响，便于更合理的确定施工参数，以满足三轴搅拌桩施工时对地铁区间的保护要求。在满足设计施工参数要求的前提下，进一步优化施工参数，以减少三轴搅拌桩成桩施工的挤土影响。

2.2试桩布置及施工

根据场地条件及相关要求，本工程三轴搅拌桩试桩试验点位设置在临近地铁的基坑内，如图1所示。

图1 试桩点位布置示意图

试桩采用2组三轴搅拌桩施工，水泥掺量20%，并在距离三轴搅拌桩试验桩一定位置处布设土体测斜管及地面沉降观测点，测点数量及深度与三轴水泥土搅拌桩组数及桩长相对应，通过试验了解三轴水泥土搅拌桩在不同参数下对临近土体的影响，以验证三轴搅拌桩施工过程中挤土的影响。

施工前应由监测单位将测斜管布置到位。

根据试验数据，调整相应施工参数，并满足三轴水泥土搅拌桩施工对周边土体的挤压影响小于2mm(侧向位移、隆起及沉降均小于2mm)。施工应先外后内(先做近地铁侧，后做远离地铁侧)，并按照信息化施工及时调整和采取措施，减少施工挤土效应对地铁运营的影响。

2.3试桩施工参数

三轴搅拌桩	水灰比	施工速度	水泥掺量
地铁侧三轴搅拌桩1	1.2	下沉：0.3m/min 提升：0.5m/min	通过试桩确定且单桩不小于20%
地铁侧三轴搅拌桩2	1.2	下沉：0.5m/min 提升：0.8m/min	通过试桩确定且单桩不小于20%

计算书：

单桩方量为1.495*28=41.86m³，水泥用量为41.86*1.8*20%=15.07T，用水量为18.08T。

（1）当试桩施工取下沉0.3m/min，提升0.5m/min时，用时如下：

下沉搅拌时间：28/0.3=93min；提升喷浆时间：28/0.5=56min。注浆泵选用BW-250型，注浆流量154L/min，按每米注浆量820.82L/m记，则每立方水泥用量为373.1KG，单桩水泥掺量为20.73%＞20%，能满足试验要求。

（2）当试桩施工取下沉0.5m/min，提升0.8m/min时，用时如下：

下沉搅拌时间：28/0.5=56min；提升喷浆时间：28/0.8=35min。注浆泵选用BW-250型，注浆流量250L/min，按每米注浆量812.5L/m记，则每立方水泥用量为369.32KG，单桩水泥掺量为20.52%＞20%，能满足试验要求。

2.4试桩施工要求

（1）桩径为850mm，桩中心偏位不超过40mm；桩身垂直度控制为1/300。

（2）三轴水泥土搅拌桩采用P.042.5级的普通硅酸盐水泥。

（3）三轴水泥土搅拌桩所使用的水泥应过筛，制备好的浆液不得离析，注浆必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量、注浆总流量、下沉和提升时间以及泵送浆液的时间应有专人记录。水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时；

（4）成桩28天后的无侧限抗压强度不小于0.8Mpa；

2.5试桩施工工艺

场地平整→测量放样→开挖沟槽，清障→桩机就位→定位复核→搅拌水泥浆液，送浆至桩机钻头→钻头下沉喷浆至桩底标高→钻头提升喷浆至桩顶标高

→处理置换土，桩机撤出→试验完毕。

2.6试桩质量控制措施

（1）孔位误差小于40mm，桩中心偏位不得超过40mm；坑内加固桩身垂直度控制为1/200，槽壁加固桩身垂直度控制为1/300。

（2）严格控制浆液配比，做到挂牌施工，并配有专职人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度。

（3）搅拌过程中密切注意翻浆情况，随时调整下沉、提升速度，并在桩底停留1min，提高搅拌桩底部的均匀性。

3、试验结论及施工参数确定

3.1试验结论

根据试桩试验的监测报告结果显示：

（1）第一次试桩试验，下沉速度采用0.3m/min，提升速度采用0.5m/min，累计位移最大值为1.6mm；

（2）第二次试桩试验，下沉速度采用0.5m/min，提升速度采用0.8m/min，累计位移最大值为2.8mm。

3.2施工参数确定

经过三轴搅拌桩非原位试验，以及对其施工过程中对应土体位移的跟踪监测，确定了地铁侧三轴搅拌桩施工的技术参数。

3.2.1 下沉速度和提升速度

根据试桩的监测报告结果，地铁侧三轴搅拌桩施工下沉速度采用0.3m/min，提升速度采用0.5m/min。

3.2.2 水泥掺量

通过试桩试验确定，单桩水泥掺量为20%。

3.2.3 水灰比

地铁侧槽壁加固及坑内加固的三轴搅拌桩水灰比为1.2，水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥。

3.2.4 喷浆压力

喷浆压力不宜大于0.8MPa。

4、地铁侧三轴施工组织

4.1施工参数

根据试桩得到的各项施工参数，结合现场实际情况，对地铁侧地下连续墙槽壁加固的三轴水泥土搅拌桩水泥掺量、水灰比、喷浆压力、下沉及提升速度等工艺参数进行调整，工艺参数如下：

（1）施工过程中的下沉速度采用0.3m/min，提升速度采用0.5m/min；

（2）水灰比为1.2；

（3）水泥掺量为20%；

（4）喷浆压力为0.8MPa。

（5）每幅桩水泥用量约15t。

4.2施工组织

4.2.1 施工顺序

地铁侧三轴搅拌桩施工，应遵循先外后内(先做近地铁侧，后做远离地铁侧)的原则，沿基坑边按照做 1～2组跳3～5组，跳仓施工，施工中密切关注施工时的监测数据，并按照信息化施工及时调整和采取措施，防止施工挤土对地铁运营的影响。

4.2.2 施工冷缝处理

在三轴搅拌桩施工过程中，若因处理障碍物、机械设备坏修、断电等意外情况发生而造成施工时间过长，超过12小时时，需在相邻两幅桩外侧进行的施工冷缝处理，产生冷缝处应在外侧加打一根三轴搅拌桩。具体处理方法如下图所示：

阴影部分为24小时以前施工的三轴搅拌桩

图2 冷缝处理示意图

4.3地铁运营指标控制

本工程邻近地铁9号线“漕河泾开发区站～桂林路站”区间隧道及地铁15号线桂林路站段。地铁车站主体变形控制：车站主体沉降≤5mm；地铁区间隧道变形控制：隧道垂直位移≤5mm，隧道直径变化≤5mm，隧道水平位移≤5mm。

临近地铁车站主体侧的三轴搅拌桩施工期间，车站主体沉降累计量为1.99mm；临近地铁区间隧道侧的三轴搅拌桩施工期间，隧道垂直位移累计量为3.84mm，隧道直径变化累计量为1.9mm，隧道水平位移累计量为1.1mm。

综上所述，地铁侧三轴搅拌桩施工期间，对周边地铁主体车站和区间隧道变形影响，均未超过控制要求，验证了试桩所形成的各项施工参数的可实施性。

5、结束语

伴随着高层建筑的兴起和城市地铁建设的快速发展，施工过程中对周边环境的密切关注和保护要求也越来越高，给我国的基础建设的施工技术提出了更多的挑战。本工程针对周边复杂环境条件，开展临近地铁的三轴搅拌桩加固的施工工艺的研究，旨在临近两条地铁线的情况下，在围护、加固等方面采取有效的措施积累一定的经验，也为今后面临的类似的项目提供一定的借鉴作用。

【参考文献】

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