流塑狀淤泥質(zhì)土地層連續(xù)墻成槽軟基預(yù)處理施工

文延慶

(中鐵二局股份有限公司，四川成都 610000)

1 工程概況

本標(biāo)段工程包括2個區(qū)間，即機場北停車場出入線區(qū)間、機場站～機場北站區(qū)間，線路總長2 538.432雙延米，其中明挖段長813.341 m(機場站～機場北站區(qū)間明挖段376 m，出入線明挖段435 m)、盾構(gòu)段長1 725.091雙延米。該工程兩上區(qū)間處于原珠江入海口灘涂地帶，機場站～機場北站區(qū)間明挖段地表為現(xiàn)有新機場人工吹填淤泥質(zhì)土，機場北出入線明挖段地表為灘涂地帶魚塘。

明挖段(含中間風(fēng)井)地質(zhì)自上而下為填土(以建筑垃圾、淤泥質(zhì)土為主)、淤泥(根據(jù)土工試驗:淤泥質(zhì)土是流塑性非常強的淤泥，含水率達75.8%以上，淤泥層最厚的地段有14 m，標(biāo)貫擊數(shù)平均只有1.6擊，無地基承載力，上層5 m～6 m為機場建設(shè)時人工吹填的淤泥)、含有機質(zhì)砂、粘土、中砂、可塑狀砂質(zhì)粘性土、硬塑狀砂質(zhì)粘性土，頂板:素填土、淤泥、粘土;側(cè)壁:淤泥、粘土;基底為粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粘性土，連續(xù)墻底為砂質(zhì)粘性土、全、強風(fēng)化片麻狀混合花崗巖。鉆孔芯樣見圖1。施工設(shè)計該工程機場站～機場北站區(qū)間明挖段開挖深度為18 m～22 m，基坑采用1 000 mm厚連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)，連續(xù)墻深度標(biāo)準(zhǔn)段27 m，始發(fā)井段33 m，內(nèi)支撐采用兩道鋼筋混凝土和兩道鋼支撐，出入線明挖段開挖深度為0 m～14 m，圍護結(jié)構(gòu)在基坑深度為5 m以上為600 mm素連續(xù)墻，其余為8 m～19 m鋼筋混凝土連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。

圖1 鉆孔芯樣

2 明挖段連續(xù)墻施工難點

根據(jù)地質(zhì)詳勘和補勘資料，機場站～機場北站區(qū)間明挖段從地表以下8 m～14 m為淤泥質(zhì)土，由于淤泥質(zhì)土是流塑性非常強的淤泥，含水率達75.8%以上，淤泥層最厚的地段有14 m，標(biāo)貫擊數(shù)平均只有1.6擊，無地基承載力。因此連續(xù)墻施工成為本工程最大的關(guān)鍵點，連續(xù)墻的成敗是決定工程成敗的關(guān)鍵，而連續(xù)墻成敗的關(guān)鍵為連續(xù)墻成槽。該地層連續(xù)墻成槽存在以下的難點:1)淤泥質(zhì)土地基本無承載力，大型施工機械設(shè)備無法進場到原地表進行施工作業(yè)，包括加固作業(yè);2)成槽機在成槽過程中，由于淤泥質(zhì)土流塑性高，含水率高，在成槽過程中淤泥流動，泥漿護壁失效無法成槽;3)工程工期緊。

3 預(yù)處理施工方案的選取

根據(jù)工程位置所處地質(zhì)的特殊情況，明挖結(jié)構(gòu)連續(xù)墻施工要解決三個問題:首先，地基加固設(shè)備要進入施工場地，即軟基處理機械設(shè)備提供地基承載力;其次，周邊道路為連續(xù)墻成槽機提供足夠的地基承載力;第三，改良后的地層要確保連續(xù)墻施工過程中槽段壁不坍孔、縮孔。與設(shè)計充分溝通后，地表采用換填，提高施工范圍內(nèi)的地表承載力，滿足地質(zhì)改良設(shè)備進場，為滿足連續(xù)墻成槽機進場和連續(xù)墻成槽作業(yè)則需對淤泥質(zhì)土進行改良。通過施工經(jīng)濟比選和試樁試驗，該工程地質(zhì)改良采用攪拌樁加固。

3.1 換填施工

為確保攪拌樁施工，地表處理采用砂質(zhì)粘性土換填方式，避免因大的石塊和雜物造成攪拌樁施工困難，換填深度為2 m。為確保換填滿足承載力設(shè)計要求，換填采用擠壓換填即用推土機斜向下擠壓粘土，再用挖掘機挖出外冒的淤泥并外運，同時采用15 t壓路機邊換填邊碾壓，確保換填車輛能通過。

3.2 攪拌樁施工機具的選擇

經(jīng)比選，三軸攪拌樁施工速度快，成樁質(zhì)量高，但機械設(shè)備總重量約100 t，換填的地層地基承載力不能滿足三軸攪拌機進場，同時三軸攪拌，返漿量大，施工過程中因設(shè)備重量原因，會造成設(shè)備基礎(chǔ)部位下沉，設(shè)備四周土體隆起，攪拌樁垂直度無法保證，且影響附近新成攪拌樁的質(zhì)量。

SP-5型深層攪拌樁機設(shè)備具有自重較輕、移動靈活、成樁質(zhì)量高、施工速度快(可根據(jù)施工場地靈活安排設(shè)備的數(shù)量)、噪聲低等優(yōu)點，最主要是換填施工后，地基承載力能滿足設(shè)備施工的各項要求，因此本工程選用SP-5型攪拌機。1)樁機型號:SP-5型深層攪拌機;2)攪拌頭轉(zhuǎn)速:45 r/min;3)主電機功率:45 kW;4)最大施工深度:18 m。施工主要設(shè)備配置見表1。

表1 施工主要設(shè)備配置

3.3 攪拌樁試樁

施工前，在基坑內(nèi)選24根攪拌樁作攪拌樁參數(shù)試驗，以選取最佳加固效果。試樁加固部位如圖2所示，施工主要材料供應(yīng)廠家見表2。

表2 施工主要材料供應(yīng)廠家

試樁初步擬定相關(guān)參數(shù)如表3所示。

圖2 攪拌樁選樁位置

表3 試樁初步擬定的相關(guān)參數(shù)

攪拌樁成樁檢測要求及參數(shù)如表4所示。

表4 檢測要求及參數(shù)

攪拌樁施工工藝試樁嚴(yán)格按施工技術(shù)交底進行施工。

3.4 攪樁樁施工參數(shù)的確定

1)機場～機場北站區(qū)間和機場北停車場出入線水泥攪拌樁試驗樁各項參數(shù)是保證本項目水泥攪拌樁工程順利施工的基礎(chǔ)和參考，根據(jù)本次試驗樁施工、檢測結(jié)果均達到設(shè)計強度1 MPa的要求。2)選擇合適的施工工藝。施工工藝是水泥攪拌樁質(zhì)量好與差最重要的體現(xiàn)，根據(jù)本次試驗樁情況并參考其他工地類似工程，施工工藝采用4攪4噴。3)本次試樁采用的所有水泥摻量完成的攪拌樁雖均可以達到1 MPa，但根據(jù)淤泥地層所成樁體完整性、機場內(nèi)淤泥地層攪拌樁加固經(jīng)驗、試樁時由于無場地條件試樁位置未位于區(qū)間地質(zhì)條件最差區(qū)域，為保證區(qū)間流塑性較強地段攪拌樁的成樁質(zhì)量，建議水泥摻量達到20%以上，即達到60 kg以上，可根據(jù)實際需要摻入硫酸鈣和硫酸鈉等外加劑。

根據(jù)檢測單位報告攪拌樁相關(guān)參數(shù)如表5所示。

為使地下連續(xù)墻順利成槽，在地下連續(xù)墻的內(nèi)外側(cè)施作φ500@400(橫向)×500(縱向)的護壁攪拌樁加固;加固深度為貫穿淤泥層及砂層以下1 m，單樁每延米摻入60 kg的水泥，摻入粉煤灰15 kg。

為改良場地范圍內(nèi)的軟土，并使地下連續(xù)墻成槽及基坑施工的安全，在基坑外側(cè)施作φ500@500(橫向)×500(縱向)的攪拌樁加固，加固深度為貫穿淤泥層及砂層以下1 m，單樁每延米摻入60 kg的水泥，摻入粉煤灰15 kg;加固范圍為風(fēng)井至盾構(gòu)井出土孔段，連續(xù)墻外邊加固寬度為7 m，其余加固寬度均為5 m。

表5 攪拌樁相關(guān)參數(shù)

3.5 攪拌樁孔位布置

基坑外環(huán)形道路加固寬度為8 m，其余加固寬度為6 m，連續(xù)墻外側(cè)設(shè)置兩排直徑為500 mm@400 mm×400 mm的咬合攪拌樁，布置見圖3，圖4。連續(xù)墻施工時環(huán)形道路要承載100 t的成槽機，因此在環(huán)形道路的邊上縱向設(shè)置間距為2 m的攪拌樁，攪拌樁加固范圍及孔位布置具體詳見圖5。

圖3 基坑外攪拌樁加固大樣圖

圖4 連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)兩排相切樁大樣圖

圖5 環(huán)形道路外攪拌樁加固大樣圖

4 加固改良效果

圖6 連續(xù)墻護壁樁

攪拌樁施工完成后，達到水泥初凝后，對雙側(cè)攪拌樁處側(cè)進行抽芯檢測，芯樣完全達到試樁效果，檢測結(jié)果均達到設(shè)計強度1 MPa的要求。樁芯的連續(xù)性完整。在連續(xù)墻成槽施工過程中，對成槽機位置地表進行測量，并根據(jù)進度測量孔深標(biāo)高，成槽完成后，成槽機立即撤離槽段位置，防止因成槽機久置槽段位置造成槽壁變形坍塌，混凝土灌注過程中，根據(jù)混凝土的澆灌量核實混凝土頂面標(biāo)高等措施保證連續(xù)墻施工質(zhì)量。連續(xù)墻護壁樁見圖6。

5 結(jié)語

位于濱海灘涂地帶，特別是明挖結(jié)構(gòu)位于淤泥質(zhì)地層中的明挖結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)施工是工程的難點，是工程施工成敗的關(guān)鍵。本工程地下連續(xù)墻施工前采用連續(xù)的攪拌樁護壁加固，確保本工程連續(xù)墻施工順利進行，在國內(nèi)為明挖工程圍護結(jié)構(gòu)在類似地層中施工提供了成功的案例，為以后在類似地層中施工有推廣應(yīng)用價值。

［1］葉雷震.淺談水泥攪拌樁在淤泥質(zhì)土地基加固中的應(yīng)用［J］.水利建設(shè)與管理，2011(4):67-68.

［2］黃 紅，李慶偉.水泥深層攪拌樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用［J］.科技與生活，2011(11):111-113.