小直徑攪拌樁與高壓旋噴樁組合防滲墻技術在寶應船閘擴容工程中的應用

馮玉凱 王傳國

（1.揚州市航道管理處 揚州 225001；2.南京水建水利建筑工程監理有限公司 南京 210001）

隨著我國社會經濟的蓬勃發展，大量的基坑工程出現在各種建筑物的施工過程中。基坑工程是指基坑施工的安全、主體地下結構的穩定以及周圍環境不受損害而采用的支護結構、防滲帷幕、降水和土方開挖與回填［1－2］。為保證基坑工程的安全，支護結構體系中的防滲帷幕是其中的重要環節。如果防滲帷幕的設計與施工不當，極易產生流砂、管涌、坑底隆起、邊坡失穩和坑壁坍塌等事故。基坑工程中常用的防滲帷幕有深層水泥攪拌樁和高壓噴射注漿法等［3－4］。但普通的水泥攪拌樁，地層適應性較差，10m以下水泥含量會迅速衰減，防滲效果不明顯。為保證施工質量，在寶應船閘擴容工程中，基坑采用上部小直徑攪拌樁與下部高壓旋噴樁的組合防滲墻施工技術，取得了良好的工程效果。

1 工程概況

寶應船閘位于江蘇省寶應縣城南，連通京杭大運河和寶射河，承擔溝通江蘇省干線航道網中“兩縱”——京杭大運河和連申線的重要作用。寶應船閘擴容工程為拆除老船閘、建設新船閘，擴容后船閘尺度為23m×180m×4m（口門寬×閘室長×檻上水深），閘首、閘室均采用整體塢式結構，上下游導航墻采用扶壁結構，輸水系統采用長廊道輸水，工程直接投資1.7億元。船閘為IV級通航建筑物，上閘首為1級水工建筑物，下閘首、閘室為3級水工建筑物。

2 工程地質

場地處于長江里下河淺洼平原區，地貌類型屬古瀉湖堆積平原中的沼澤洼地平原。場地鉆探深度范圍內揭示的土層，按其成因類型及土的性狀自上而下共分為13大層，分別為?層灰黃、雜灰色粘土夾粉質粘土、粉土。①層灰色淤泥質粘土夾粉土；②層灰黃、黃灰色粘土；③層灰、黑灰色粘土、粉質粘土；④層灰黃、灰色粉質粘土、粘土；⑤層灰黃色砂質粉土夾薄層粘土，滲透系數k＝2.24×10－3；⑥層灰黃色粉質粘土，滲透系數k＝2.15×10－4；⑦層灰黃色砂質粉土，滲透系數k＝2.15×10－4；⑦’層灰色粉質粘土、粘土；⑧層灰色淤泥質粉質粘土、粘土；⑨層灰黃、灰色粉砂；⑨’層灰、灰黃色粉質粘土；⑩層灰色粉質粘土、粘土，夾薄層粉土。

場地地下水類型主要為上層滯水及孔隙性承壓水。場地地表?、②層構成場地上層滯水含水層；⑥、⑧層粘性土局部分布，⑤層、⑦層粉土與⑨層粉砂相互連通，構成場地的第一承壓含水層；[11]層粉砂構成場地第二承壓含水層。

3 基坑防滲設計

3.1 工程條件

寶應船閘上閘首距離京杭大運河250m。上游京杭運河最高洪水位9.0m（廢黃河高程系，下同），最高通航水位8.5m，最低通航水位6.0m，施工期正常水位7.0m；下游寶射河最高洪水位3.5m，最高通航水位2.8m，最低通航水位0.7m。

船閘主體底板設計底高程：上閘首－4.8m，地面高程11.0m；閘室－5.7m，地面高程3.0 m；下閘首－7.0m，地面高程4.5m。上下閘首及閘室均坐落在⑤層砂壤土層，施工期船閘上閘首基坑開挖至－5.0m，下閘首基坑開挖至最低－7.0m；上閘首基坑開挖深度16m，下閘首基坑開挖深度11.5m。考慮到閘址緊鄰京杭大運河，地下水補給路徑短，閘址處⑤層砂壤土滲透系數較大，具中等～弱透水性，加之船閘基坑與地面存在較大高差，基坑周邊30m外為密集居民區，基坑降水后，基坑底承壓水頭較大。根據以往類似船閘施工經驗，如降排水措施不當，施工期難免會發生基坑管涌，給工程實施帶來困難，周邊建筑物也會因地下水位下降產生位移沉降，從而發生不必要的糾紛和賠償。而采取有效的防滲工程措施，保證施工期滲透穩定，可避免類似事件的發生。

3.2 防滲布置

為確保施工期周邊建筑物安全，在地面▽3.00m外側，沿基坑四周設置防滲帷幕墻作為垂直防滲（見圖1），防滲墻頂高程3.0m、底高程－15.0m，沿基坑－1.50m平臺灌漿帷幕內側布置直徑300mm、間距20m的降水井，并在基坑底部四周設明溝排水，以保持船閘基坑干地施工。

圖1 防滲平面布置圖

3.3 防滲方案選擇

基坑工程中常用的防滲帷幕有深層水泥攪拌樁、高壓噴射注漿法等。水泥攪拌樁利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌在地基深部將土和固化劑拌和形成防滲墻，具有施工簡便、防滲效果顯著、工程造價低等優點。但對于長樁，易存在包殼、夾心，10m以下水泥含量迅速衰減等缺點。

高壓噴射灌漿是利用能量較大的水氣同軸噴射切割摻攪地層，同時將凝結材料如水泥漿等灌注摻攪地層，形成凝結體，具有施工簡便、適應范圍廣、防滲效果好等優點，但工程造價相對較高。

根據寶應船閘擴容工程地質情況，經技術經濟方案綜合比選，基坑防滲措施為：上部承載力較小段采用小直徑攪拌樁，下部地基承載力較大段采用高壓旋噴樁形成組合防滲墻。

3.4 防滲墻設計

墻滲墻設計見圖2。墻頂高程3.0m，底高程－15.0m，墻高18.0m，高程－15.0～－8.0m為直徑600mm的高壓旋噴樁，上部－9.0～3.0m為直徑600mm的水泥攪拌樁，高程－8.0～－9.0m為搭接段，搭接長度1.0m、厚度0.25m。

圖2 防滲墻示意圖（尺寸單位：mm）

水泥攪拌樁直徑600mm，樁距350mm，墻體有效厚度480mm；固化劑采用P.C.32.5級復合硅酸鹽水泥，摻入量15%，三噴四攪，要求90d無側限抗壓強度大于1.8MPa。

高壓旋噴樁中心布于攪拌樁外側0.35m，漿液噴射壓力20MPa，漿液相對密度≥1.4，噴漿量100L／min，氣壓0.7MPa，風量10m3／min，提升速度200mm／min，P.C.32.5硅酸鹽水泥，用量0.23t／m，墻體90d抗壓強度大于1.8MPa。

3.5 工程效果

成樁28d后，經鉆孔取心檢測，強度在1.35～2.02MPa，滲透系數6.19～7.34×10－8cm／s，墻體質量滿足要求。

船閘基坑工程于2011年10月開挖，至次年5月結束，基坑開挖及工程施工中未見明顯滲透，周邊建筑物穩定，工程防滲效果明顯。

4 結語

普通的水泥攪拌樁，地層適應性較差，成樁深度較小，攪拌樁成樁易包殼、夾心，10m以下水泥含量衰減較快。小直徑攪拌樁與高壓旋噴樁組合防滲墻施工工藝彌補了上述缺點，可適用于砂質土、粉質粘土、粉砂及其互層中，加固深度可達50 m，可用于形成防滲帷幕，防止基坑滲透破壞，保護相鄰構筑物。該工藝成樁深度較傳統水泥攪拌樁工藝有顯著提高，在地下空間開發趨于大深度的背景下具有較大的市場潛力。

［1］JGJ79－2012建筑地基處理技術規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［2］GB50007－2011建筑地基基礎設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［3］王 蛟.基坑工程中防滲帷幕的應用［J］.山西建筑，2011，37（2）：63－65.

［4］蘭曉玲.淺議水泥攪拌樁技術的現狀及展望［J］.山西建筑，2006，32（11）：78－79.