0 引言

　　随着近些年国民经济的快速发展，建筑领域(尤其是经济发达地区)出现了很多大型基坑工程。同时，愈发复杂的周边环境对基坑的安全施工提出了严苛的要求，基坑的支护难度越来越大。水泥土搅拌桩作为一种有效的支护形式，在我国基坑建设中得到了广泛应用。何开胜等^[1]根据超长水泥土搅拌桩的桩身应力和变形观测结果得出，只要桩身中下部水泥土强度有保证，群桩中桩身轴力的有效传递深度可达25m以上;董志国等^[2]以天津高银117大厦三轴搅拌桩施工为例，通过对工程地质条件和试桩参数的分析，解决了三轴搅拌桩穿越粉砂层的设计及施工难题;何开胜^[3]针对搅拌桩施工质量上存在的搅拌不均和桩身不连续问题，分析了出现质量问题的3方面原因，并有针对性地提出了相应改进措施;章兆熊等^[4]等通过对超深三轴水泥土搅拌桩的研究，验证了超深三轴水泥土搅拌桩技术的可行性和可靠性;廖小建等^[5]通过室内配合比试验研究，解决了规范条件不适用情况下，大水灰比水泥土深层搅拌桩的配合比试验问题，为该机场深层搅拌桩复合地基施工及验收提供依据;高文华等^[6]以上海某深基坑工程为例，利用所编制的计算程序，详细探讨了分步开挖深度、基坑开挖宽度、边界约束条件、地基流变等因素对支护结构内力和变形时空效应的影响，揭示了各种因素对软土深基坑支护结构内力与变形时空效应影响的规律。然而，目前关于如何保证淤泥质软土地层中水泥土搅拌桩施工质量的研究较少，致使这一问题仍给工程界造成了不少困扰^[7]。在此背景下，本文以广州地区深厚淤泥质软土基坑工程为依托，采用试桩的方法，对淤泥质软土基坑中水泥土搅拌桩的合理施工工艺进行了研究。

　　1 工程概况

　　广州南沙地区某安置房基础需要进行较大规模的基坑施工。拟建基坑长135m，宽136m，周长558m，开挖面积18 327m²，基坑深度10.8m，采用坑外设置截水沟、坑内设置疏干井和排水沟的措施进行基坑降排水，其平面布置如图1所示。拟建基坑距离南侧既有3层建筑(管桩)约17m，距离右侧中央大街10m，距离北侧华美大道13m，具有较大的施工风险。针对周围建筑物的具体情况，该基坑不同位置的施工具有不同的安全等级，因而采用了不同的支护形式。其中，基坑A-B,B-C及C-D段安全等级均为一级，采用较强的支护措施，其中A-B段采用SMW桩(插一跳一)+3道锚索(见图2a),B-C段采用SMW桩(插一跳一)+2道内支撑(见图2b),C-D段采用SMW桩(插二跳一)+2道内支撑(见图2c);此外，D-A段安全等级为二级，采用放坡开挖，并施做7道土钉支护(见图2d);坑底局部有淤泥层位置，采用三轴搅拌桩格栅加固。

　　地质土层从上到下依次为:(1)₃素填土、(1)₄杂填土、(2)₁₂含砂淤泥、(2)₃粉质黏土～黏土、(2)₂淤泥～淤泥质土、(3)₁粉质黏土～黏土、(4)₁淤泥质土、(4)₂粉质黏土、(8)₁全风化泥质粉砂岩、(8)₂强风化泥质粉砂岩、(8)₃中风化泥质粉砂岩。基坑底主要位于(2)₃粉质黏土～黏土、(3)₁粉质黏土～黏土，局部位于(2)₂淤泥～淤泥质土和(4)₁淤泥质土层，淤泥土多为流塑及软塑状态。

　　图1 基坑平面布置  

　　2 三轴搅拌桩施工质量控制

　　支护桩采用三轴搅拌桩850@600连续套接一孔法施工。施工时三轴搅拌桩应采用三轴搅拌设备，确保搅拌均匀，成桩可靠，水泥掺入量24%，建议水泥掺入量300～400kg/m³，三轴水泥土搅拌桩水灰比1.5～2.0，采用P42.5普通硅酸盐水泥，搅拌桩28d无侧限抗压强度≥1.0MPa，渗透系数≤1×10^-6cm/s。

　　为了有效控制水泥土搅拌桩的质量，根据场地条件，在基坑西侧进行三轴搅拌桩成桩工艺性试验。试验中，首先对采用一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅、四喷四搅工艺的搅拌桩进行成桩检测。在采用上述工艺施做搅拌桩时，搅拌桩施工下沉速度为0.5～1m/min，控制上升速度≤0.5m/min，喷浆压力控制在0.5～0.8MPa。

　　4种工艺的试验桩施工完成28d以后，分别进行现场钻芯取样，获得的钻芯如图3所示。从图3中可以发现，就总体而言，4种工艺的试验桩桩身芯样均匀性均较差，桩身不连续问题均较为突出，且均存在严重的水泥富集块现象，小则1～5cm，大则在桩轴处形成1条水泥芯柱，但桩体中下部则很少有水泥浆(尤其是粉质黏土中，水泥含量很少，且严重不均)。因此，4种工艺的试验桩均无法测得抗压强度，施工质量均不满足要求。比较4种工艺的施工效果可以发现，施工质量从差到好依次为一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅、四喷四搅。虽然四喷四搅施工质量相对最好，但正如前述，其施工质量也不满足要求。究其原因，是由于全桩采用四喷四搅工艺会将上部淤泥质土层搅拌成流塑状，搅拌桩下沉喷浆时，会使部分浆液从桩顶溢出，造成搅拌桩喷浆量不足，影响施工质量。

　　因此，对搅拌桩施工工艺进行优化，在上部淤泥层采用两喷两搅，在下部黏土层采用四喷四搅。非黏土和黏土层采用不同的钻机下沉和提升速度，对于非黏土层，下钻速率设定为0.8m/min，提升速率设定为0.5m/min;对于黏土层，下钻速率设定为0.5m/min，提升速率设定为0.3m/min，且≤0.5m/min，以增加搅拌次数，确保水泥浆与黏土搅拌均匀。水泥掺量应严格按照设计要求不低于24%，并采取如下措施。

　　图2 支护剖面(单位:m)  

　　1)对喷浆液体增设喷浆口位置(在叶片上增设出浆口)，增大在桩体横截面上的喷浆范围，避免水泥浆在桩轴富集，减少返浆。

　　图3 钻芯取样示意  

　　2)加大注浆压力，保证桩体下部喷浆量，高压喷射管压力不低于0.7MPa，并对桩底座浆(桩底原位搅拌停留1min以上)避免桩底搅拌不足。

　　对施工工艺优化后的搅拌桩，进行现场钻芯取样，其施工完成后28d的现场钻芯如图4所示。由图可见，处理后的芯样均匀性较好，桩身连续性较好，水泥富集块现象不明显。同时，经过实测发现，工艺优化后的搅拌桩28d无侧限抗压强度平均值为1.2MPa，满足规范要求。

　　图4 处理后的钻芯  

　　采用优化工艺进行三轴搅拌桩施工前后地层物理力学参数对比如表1所示。从表1中可以看出，在直接剪切和固结快剪试验条件下，处理后的淤泥质土和黏土的黏聚力和内摩擦角均有较明显增加:在直接剪切试验条件下，淤泥质土的黏聚力最大约增加81.2%，内摩擦角最大约增加20.7%;黏土的黏聚力最大约增加4.8%，内摩擦角最大约增加13.6%。在固结快剪试验条件下，淤泥质土的黏聚力最大约增加135.6%，内摩擦角最大约增加7.6%;黏土的黏聚力最大约增加50.0%，摩擦角最大约增加11.1%。由此可见，采用优化工艺进行搅拌桩施工，能使土层强度有较大提高。

　　3结语

　　本文针对广州地区深厚淤泥质软土三轴搅拌桩施工工艺及施工质量控制的问题，分别对采用一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅、四喷四搅以及两喷两搅结合四喷四搅施工的三轴水泥土搅拌桩进行了成桩工艺性试验，得出以下结论。

　　表1 地层参数处理对比 

　　表1 地层参数处理对比

　　1)搅拌方式对搅拌桩施工质量有影响，就一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅及四喷四搅的传统工艺而言，施工质量排序如下:一喷二搅<两喷两搅<二喷四搅<四喷四搅。

　　2)采用一喷两搅、两喷两搅、两喷四搅及四喷四搅等传统工艺在深厚淤泥质土中施做搅拌桩，难以保证搅拌桩的施工质量，容易引发基坑安全事故。

　　3)对于广州地区深厚淤泥质软土地层，在上部淤泥层中采用两喷两搅工艺，在下部黏土层中采用四搅四喷工艺，同时采用针对性的喷浆措施，能有效保证搅拌桩的施工质量。