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【摘 要】 广东省佛山市高明区西江新城文化中心大剧院工程大基坑开挖层位于中粗砂层、强透水层等地质不良区域，基坑四周设计为止水帷幕，采用φ850@600三轴水泥搅拌桩套打，通过严格施工工艺和施工质量及精度控制，实现了基坑四周不渗水，确保了土方开挖、主体结构施工质量和安全。
【关键词】 三轴水泥搅拌桩;施工工艺;探讨
一、工程概况
广东省佛山市高明区文化中心大剧院位于佛山高明区西江新城核心精品示范区，它是佛山城市运动会配套建筑物。西侧距城市主干道荷富大道约80米，东侧距西江约850米。大剧院设计建筑面积28300m2，为地面上5层框架结构。设计地下室2层，一层地下室和二层地下室呈矩形，一层地下室开挖至-7.70m，几何尺寸为140*95m，二层地下室主要部分开挖至-17.50m;几何尺寸为39*35m。基坑支护在-7.70m采用形式主要为桩锚支护形式，-14.00m基坑采用桩及内支撑梁的支护形式，-7.70m基坑四周为止水帷幕，采用φ850@600三轴水泥搅拌桩套打，止水帷幕深度为冠梁以下20m，-14.00m基坑止水帷幕四周采用φ850@600三轴水泥搅拌桩套打及底部高压旋喷桩的止水帷幕方式。
二、大剧院基坑施工特点及难点
佛山高明地区地处北回归线以南，属南亚热带气候区，全年降水丰沛，年平均降雨量1710mm，地下水十分丰富，水位为-2.0m左右。大剧院基坑地质条件差，特别是-14.00m基坑开挖层在中粗砂层，为强透水层，施工中止水帷幕采用的是三轴水泥搅拌桩及基坑底部的高压旋喷桩封顶，地下水过多对水泥搅拌桩成桩效果有直接影响，其施工质量、精度控制是保证基坑不渗漏水的关键。
在施工场地有代表性区域进行试桩，确定施工参数来确保成桩质量达到设计强度质量要求。这些参数主要包括：注浆压力、搅拌时间、喷浆参数、转进速度，提升速度、水灰比。待试桩工艺经过试验及检测满足设计和质量要求后，再进行大面积施工。
三、三轴搅拌桩试桩的施工过程：
三轴搅拌桩试桩程序包括：施工放样——开挖沟槽、清除地面及地下障碍物——放样桩位控制桩——桩机就位及校正——桩机钻头下沉、喷浆至设计桩底标高下0.3m——钻头提升、喷浆升至设计桩顶标高——结束试桩施工、进行下一道工序施工
1、采用水准点和坐标控制点控制开挖桩位
大剧院项目止水帷幕三轴搅拌桩试桩采用了ZKD85-3桩机进行。试桩开始前首先采用S3自动安平水准仪精确定位平整面的标高位置，按照要求标高点位做好了场地平整、清理障碍物工作。采用全站仪利用坐标控制点，严格按照大剧院三轴搅拌桩桩位施放导沟沟槽和桩位线。为了确保桩位线施放准确和复核方便，增加了一些临时控制桩，计算和施放出围护中心区域四个控制点位坐标，A点（2535987.666，485456.0840），B点（2536075.027，485621.0928），C点（2535939.536，485526.6132），D点（2535987.667，485654.0862），根据控制点位放出试验桩桩位。
2、沟槽开挖和搅拌桩机和设备安装调试
沟槽开挖过程中由于搅拌桩直径φ=850mm，所以实际采用开挖尺寸宽采用1200mm，深度采用1000mm，便于桩体施工。开挖过程中产生的土方和杂物等及时进行了清除。平整施工区域，并夯实周边土体，保证桩机设备安全。拼装好三轴搅拌桩桩机及相关设备，按照工程部施工定位的桩位进行桩机钻头精确定位，同时安装好灰浆制备系统工作平台、制浆设备及泵送设备、水泥浆流动制备站。输浆管和电缆线连接好后，机械工程师通过仔细检查，确认相关设备和管线均能正常施工后，再进行设备调试工作。调整搅拌桩桩架使钻杆部位垂直度误差控制在0.50%以内，桩机定位偏差小于20mm。
3、水泥浆液拌制和三轴水泥搅拌桩施工
施工前搭建好拌浆施工平台，拌浆水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比控制在1.2～1.3之间。搅拌桩试桩前调节好电机转速，控制好钻头自上而下切土拌和下沉，钻头最终下沉标高控制在设计桩底标高下30cm，保证成品桩长满足设计要求。按照设计好的搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。做到拌和好的水泥浆液均匀、连续注入，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。三轴水泥搅拌桩取样位置见图a。
（图a）
4、三轴搅拌桩工艺试验情况
（1）注浆压力的控制
注浆压力控制在0.4Mpa时，钻芯发现成桩质量不好，桩体含砂量大，结构松散（见图A）。注浆压力的控制0.5Mpa～0.8Mpa时，取芯成桩完整，结构密实（见图B）。0.9～1.0Mpa时桩体较完整，桩体较松散（见图C），1.1～1.3Mpa不能成桩（见图D）。经过多次的取芯比选发现，注浆压力控制在0.6～0.8Mpa时成桩效果最好。
图A 图B
图C 图D
（2）搅拌时间、喷浆参数的选取
a.搅拌提升速度保证0.5～0.7（min/m），喷浆量200（kg/m），搅拌下沉速度0.8～1.0（min/m）喷浆量200（kg/m），桩身取样后发现桩体强度过高，造成水泥浪费。
b.搅拌提升速度保证0.8～1.0（min/m），喷浆量195（kg/m），搅拌下沉速度1.0～1.2（min/m）喷浆量195（kg/m），桩身取样后发现桩体完整、强度满足设计要求（见图b）。
c.搅拌提升速度保证1.0～1.2（min/m），喷浆量190（kg/m），搅拌下沉速度1.2～1.4（min/m）喷浆量190（kg/m），桩身取样后发现桩体完整性较差、实验强度不能满足设计要求（见图c）。 通过现场试桩搅拌提升速度、喷浆量、搅拌下沉速度参数选取b项，满足设计要求。
（图b） （图c）
（3）水灰比参数的控制
根据施工经验和现场比选，水灰比控制在1.2～1.3，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺和量26%完全能够满足三轴水泥搅拌桩强度要求。
（4）试验桩测试情况
每根桩取水泥芯样3组做28天无侧限抗压强度试验，三轴水泥搅拌桩桩身设计强度≥0.6Mpa，检测方法为钻心法，检测桩身质量、桩身强度质量情况。钻孔检测检测芯样采用北京探矿机械厂生产的XY-1A型立轴式高速液压钻机来进行，钻头为Φ110mm合金单管钻具。
编号为1#、2#、3#桩采用注浆压力0.6Mpa～0.8Mpa，水灰比控制在1.2～1.3，桩搅拌提升速度保证0.8～1.0（min/m），喷浆量195（kg/m），搅拌下沉速度1.0～1.2（min/m）喷浆量195（kg/m）。1～3#桩每桩取三组芯样，每组芯样为3个。
1#桩检测情况：取芯水泥土颜色呈浅灰白色，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。设计桩长20m，施工桩长20.3m。深度1.2～1.6m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.0Mpa、1.6Mpa、2.3Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.0Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.4Mpa、2.2Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.4Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.0Mpa、1.7Mpa、1.9Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为1.9Mpa。单桩强度代表值为1.9Mpa。
2#桩检测情况：桩身水泥土：浅灰色，样芯为中柱状为主、局部长柱状，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。深度1.6～2.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.6Mpa、2.5Mpa、3.0Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.7Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.3Mpa、1.9Mpa、2.4Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.2Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为1.9Mpa、2.0Mpa、2.3Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.1Mpa。单桩强度代表值为2.1Mpa。
3#桩检测情况;设计桩长20m，施工桩长20.4m，桩身水泥土：浅灰色，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。深度1.6～2.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.0Mpa、2.4Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.3Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.4Mpa、2.5Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.5Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为1.8Mpa、1.6Mpa、2.0Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为1.8Mpa。单桩强度代表值为1.8Mpa。以上三轴水泥搅拌试验桩经过检测均达到设计强度要求，说明现场比选的工艺参数完全满足施工需要，在可以大面积用于施工。
四、结论
通过严格试验选定和调整三轴水泥土搅拌桩施工参数，充分保证了止水帷幕施工质量，有效预防了质量缺陷的发生，形成了一套合理的水泥土搅拌桩施工工艺流程。保证了止水帷幕到达到止水和围护的良好作用，确保了大剧院高质量、高标准的完成了土建施工任务，大剧院项目目前准备申报鲁班奖。
参考文献：
[1]《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）
[2]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）
[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
[4]《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
[5]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
作者简介：陈宏州，1974年10月21日生，籍贯;山西省万荣县，工程师，长期从事公路与铁路桥梁、隧道及市政工程的施工技术与管理工作。
【关键词】 三轴水泥搅拌桩;施工工艺;探讨
一、工程概况
广东省佛山市高明区文化中心大剧院位于佛山高明区西江新城核心精品示范区，它是佛山城市运动会配套建筑物。西侧距城市主干道荷富大道约80米，东侧距西江约850米。大剧院设计建筑面积28300m2，为地面上5层框架结构。设计地下室2层，一层地下室和二层地下室呈矩形，一层地下室开挖至-7.70m，几何尺寸为140*95m，二层地下室主要部分开挖至-17.50m;几何尺寸为39*35m。基坑支护在-7.70m采用形式主要为桩锚支护形式，-14.00m基坑采用桩及内支撑梁的支护形式，-7.70m基坑四周为止水帷幕，采用φ850@600三轴水泥搅拌桩套打，止水帷幕深度为冠梁以下20m，-14.00m基坑止水帷幕四周采用φ850@600三轴水泥搅拌桩套打及底部高压旋喷桩的止水帷幕方式。
二、大剧院基坑施工特点及难点
佛山高明地区地处北回归线以南，属南亚热带气候区，全年降水丰沛，年平均降雨量1710mm，地下水十分丰富，水位为-2.0m左右。大剧院基坑地质条件差，特别是-14.00m基坑开挖层在中粗砂层，为强透水层，施工中止水帷幕采用的是三轴水泥搅拌桩及基坑底部的高压旋喷桩封顶，地下水过多对水泥搅拌桩成桩效果有直接影响，其施工质量、精度控制是保证基坑不渗漏水的关键。
在施工场地有代表性区域进行试桩，确定施工参数来确保成桩质量达到设计强度质量要求。这些参数主要包括：注浆压力、搅拌时间、喷浆参数、转进速度，提升速度、水灰比。待试桩工艺经过试验及检测满足设计和质量要求后，再进行大面积施工。
三、三轴搅拌桩试桩的施工过程：
三轴搅拌桩试桩程序包括：施工放样——开挖沟槽、清除地面及地下障碍物——放样桩位控制桩——桩机就位及校正——桩机钻头下沉、喷浆至设计桩底标高下0.3m——钻头提升、喷浆升至设计桩顶标高——结束试桩施工、进行下一道工序施工
1、采用水准点和坐标控制点控制开挖桩位
大剧院项目止水帷幕三轴搅拌桩试桩采用了ZKD85-3桩机进行。试桩开始前首先采用S3自动安平水准仪精确定位平整面的标高位置，按照要求标高点位做好了场地平整、清理障碍物工作。采用全站仪利用坐标控制点，严格按照大剧院三轴搅拌桩桩位施放导沟沟槽和桩位线。为了确保桩位线施放准确和复核方便，增加了一些临时控制桩，计算和施放出围护中心区域四个控制点位坐标，A点（2535987.666，485456.0840），B点（2536075.027，485621.0928），C点（2535939.536，485526.6132），D点（2535987.667，485654.0862），根据控制点位放出试验桩桩位。
2、沟槽开挖和搅拌桩机和设备安装调试
沟槽开挖过程中由于搅拌桩直径φ=850mm，所以实际采用开挖尺寸宽采用1200mm，深度采用1000mm，便于桩体施工。开挖过程中产生的土方和杂物等及时进行了清除。平整施工区域，并夯实周边土体，保证桩机设备安全。拼装好三轴搅拌桩桩机及相关设备，按照工程部施工定位的桩位进行桩机钻头精确定位，同时安装好灰浆制备系统工作平台、制浆设备及泵送设备、水泥浆流动制备站。输浆管和电缆线连接好后，机械工程师通过仔细检查，确认相关设备和管线均能正常施工后，再进行设备调试工作。调整搅拌桩桩架使钻杆部位垂直度误差控制在0.50%以内，桩机定位偏差小于20mm。
3、水泥浆液拌制和三轴水泥搅拌桩施工
施工前搭建好拌浆施工平台，拌浆水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比控制在1.2～1.3之间。搅拌桩试桩前调节好电机转速，控制好钻头自上而下切土拌和下沉，钻头最终下沉标高控制在设计桩底标高下30cm，保证成品桩长满足设计要求。按照设计好的搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。做到拌和好的水泥浆液均匀、连续注入，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。三轴水泥搅拌桩取样位置见图a。
（图a）
4、三轴搅拌桩工艺试验情况
（1）注浆压力的控制
注浆压力控制在0.4Mpa时，钻芯发现成桩质量不好，桩体含砂量大，结构松散（见图A）。注浆压力的控制0.5Mpa～0.8Mpa时，取芯成桩完整，结构密实（见图B）。0.9～1.0Mpa时桩体较完整，桩体较松散（见图C），1.1～1.3Mpa不能成桩（见图D）。经过多次的取芯比选发现，注浆压力控制在0.6～0.8Mpa时成桩效果最好。
图A 图B
图C 图D
（2）搅拌时间、喷浆参数的选取
a.搅拌提升速度保证0.5～0.7（min/m），喷浆量200（kg/m），搅拌下沉速度0.8～1.0（min/m）喷浆量200（kg/m），桩身取样后发现桩体强度过高，造成水泥浪费。
b.搅拌提升速度保证0.8～1.0（min/m），喷浆量195（kg/m），搅拌下沉速度1.0～1.2（min/m）喷浆量195（kg/m），桩身取样后发现桩体完整、强度满足设计要求（见图b）。
c.搅拌提升速度保证1.0～1.2（min/m），喷浆量190（kg/m），搅拌下沉速度1.2～1.4（min/m）喷浆量190（kg/m），桩身取样后发现桩体完整性较差、实验强度不能满足设计要求（见图c）。 通过现场试桩搅拌提升速度、喷浆量、搅拌下沉速度参数选取b项，满足设计要求。
（图b） （图c）
（3）水灰比参数的控制
根据施工经验和现场比选，水灰比控制在1.2～1.3，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺和量26%完全能够满足三轴水泥搅拌桩强度要求。
（4）试验桩测试情况
每根桩取水泥芯样3组做28天无侧限抗压强度试验，三轴水泥搅拌桩桩身设计强度≥0.6Mpa，检测方法为钻心法，检测桩身质量、桩身强度质量情况。钻孔检测检测芯样采用北京探矿机械厂生产的XY-1A型立轴式高速液压钻机来进行，钻头为Φ110mm合金单管钻具。
编号为1#、2#、3#桩采用注浆压力0.6Mpa～0.8Mpa，水灰比控制在1.2～1.3，桩搅拌提升速度保证0.8～1.0（min/m），喷浆量195（kg/m），搅拌下沉速度1.0～1.2（min/m）喷浆量195（kg/m）。1～3#桩每桩取三组芯样，每组芯样为3个。
1#桩检测情况：取芯水泥土颜色呈浅灰白色，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。设计桩长20m，施工桩长20.3m。深度1.2～1.6m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.0Mpa、1.6Mpa、2.3Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.0Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.4Mpa、2.2Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.4Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.0Mpa、1.7Mpa、1.9Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为1.9Mpa。单桩强度代表值为1.9Mpa。
2#桩检测情况：桩身水泥土：浅灰色，样芯为中柱状为主、局部长柱状，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。深度1.6～2.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.6Mpa、2.5Mpa、3.0Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.7Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.3Mpa、1.9Mpa、2.4Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.2Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为1.9Mpa、2.0Mpa、2.3Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.1Mpa。单桩强度代表值为2.1Mpa。
3#桩检测情况;设计桩长20m，施工桩长20.4m，桩身水泥土：浅灰色，水泥搅拌均匀性好，胶结好，芯样完整性、连续性好。深度1.6～2.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.0Mpa、2.4Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.3Mpa。深度9.4～9.8m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为2.5Mpa、2.4Mpa、2.5Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为2.5Mpa。深度18.6～19.0m取代表性水泥土芯样试件1组，测得试件换算强度为1.8Mpa、1.6Mpa、2.0Mpa，该组试件无侧限抗压强度平均值为1.8Mpa。单桩强度代表值为1.8Mpa。以上三轴水泥搅拌试验桩经过检测均达到设计强度要求，说明现场比选的工艺参数完全满足施工需要，在可以大面积用于施工。
四、结论
通过严格试验选定和调整三轴水泥土搅拌桩施工参数，充分保证了止水帷幕施工质量，有效预防了质量缺陷的发生，形成了一套合理的水泥土搅拌桩施工工艺流程。保证了止水帷幕到达到止水和围护的良好作用，确保了大剧院高质量、高标准的完成了土建施工任务，大剧院项目目前准备申报鲁班奖。
参考文献：
[1]《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）
[2]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）
[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
[4]《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
[5]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
作者简介：陈宏州，1974年10月21日生，籍贯;山西省万荣县，工程师，长期从事公路与铁路桥梁、隧道及市政工程的施工技术与管理工作。