深層攪拌樁在粉砂土層地下連續墻成槽護壁中的使用

朱濤

上海市水利工程集團有限公司 201612

摘要：地下連續墻作為深基坑支護的工程措施已得到廣泛使用。地下連續墻施工時， 如何確保成槽質量是十分關鍵的。然而在高流動性地質條件（粉砂土層、砂土層） 下，成槽時僅僅依靠泥漿護壁很難達到施工質量要求，且極易發生槽壁坍塌等嚴 重質量事故。

深層攪拌樁對于粉砂土層、砂土層土體固化有十分明顯的效果，且已在地基 處理工程中得到廣泛應用。

本工程創造性地將深層攪拌樁使用在粉砂土層地下連續墻成槽護壁中，取得 了很好的效果。

關鍵詞：

粉砂土層、深層攪拌樁、地下連續墻、護壁

1、工程概況

本工程為上海青草沙水庫取輸水泵閘進水井地下連續墻圍護工程，進水井沿東

西向布置，平面尺寸為 32m*16m，開挖深度 16.8m。進水井基坑圍護結構采用

1000mm 厚連續墻圍護結構。連續墻平面尺寸 33m*19.6m，墻頂高程+1.0m，墻底

高程-35.0m。

地下墻采用材料：混凝土強度等級為 C30，抗滲等級 W8。

本工程區域地質情況如下：

層序土名層面標高層厚 m土層描述

（m）

①3-1粉性土混（淤泥質）2.100.6～3.0m土性以粉性土為主，含有機質，不規則的混夾有大量

粘性土 薄層狀粘性土。

呈松散～稍密狀，含大量云母屑和貝殼碎屑，夾較多

②3-1砂質粉土0.703.9～4.7m薄層粘性土，呈松散狀，中等壓縮性，該層土滲透性

較大。

②3-2粉砂-3.456.0～8.7m狀態稍密～中密，屬中等壓縮性，平均比貫入阻力

Ps 為 5.68MPa。土層中夾有較多的薄層狀粘性土。

2.8～4.5m呈松散～稍密狀，中等壓縮性，局部區段夾粘性土稍

②3-3砂質粉土-10.85 多，平均比貫入阻力 Ps 為 1.94MPa。

④淤泥質粘土-14.355.7～7.6m含大量貝殼碎屑，狀態流塑，屬高壓縮性、高靈敏度

的軟粘土。

上部（段）狀態較差，多呈淤泥質粘土狀。含腐植質及

⑤1-1粘土-20.806.9～10.0m少量貝殼屑，狀態軟塑～流塑亦屬于高壓縮性、高靈

敏度的軟粘性土。

軟塑狀，夾大量薄層狀粉性土（或砂土），含腐植質

⑤1-2粉質粘土-28.758.0～13.5m等。隨深度增加而狀態漸好，粉性土薄夾層也漸多；

屬于中壓縮性的粘性土。部分勘探孔未揭穿該層。

⑤2砂質粉土夾粉質粘-38.6015.0～16.5m狀態稍密～中密（軟塑），含少量腐植質，局部區段

土 夾粘性土較多，平均比貫入阻力 Ps 為 8.39MPa。

2、粉砂土層對地連墻的影響

由上表可知，本工程地下連續墻在-14.35 高程以上基本都處于粉砂層及砂質

粉土層，如此大范圍的粉砂土層對地連墻施工質量將產生極大的負面影響。

（1） 由于粉砂土層為液化土層，滲透系數極大，地下連續墻成槽施工 是極易產生坍孔現象，更為甚者在清孔、下放鋼筋籠時甚至會發 生蠕變或塌方現象。

（2）地下連續墻灌注混凝土時，粉砂土層的坍塌會造成連續墻墻體夾

泥，嚴重影響圍護結構的止水效果。

（3）土體坍塌將使成槽機施工效率下降，混凝土超耗；另外，在后續

基坑開挖后會發現墻體表面極不平整、甚至出現露筋現象，嚴重

影響工期，且會造成極大的經濟損失。

3、做法

為解決在粉砂土層地連墻成槽困難的問題，創造性地在地連墻槽段內外各打

設一排三軸攪拌樁作為護壁結構。詳見下圖：

地連墻成槽護壁采用攪拌樁直徑為 850mm，內側樁長為 21.8m，外側樁長

為 18m；攪拌樁采用 42·5 級新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于 20%，攪拌

樁搭接長度不小于 250mm，28d 無側限抗壓強度不小于 1.0Mpa，允許滲透系數

不大于 1×10-6cm/S。

采用三軸攪拌樁護壁結構后，能很好地解決在該地址情況下的成槽難題，提

高地下連續墻質量。另外，由于三軸攪拌樁有較好的抗滲性能，采用該方法后， 外側三軸攪拌樁實際在后續基坑開挖工程中也發揮了圍護結構抗滲的重要作用， 很好地規避了連續墻幅段接頭滲水這一質量通病。

4、施工工藝流程和操作要點

4.1 施工流程圖

定位放線

開挖導溝

攪拌樁機架設 攪拌樁機就位

攪拌下沉（噴漿） 配制水泥漿液

至設計標高

攪拌提升（噴漿）

成樁施工完畢

導墻澆筑 樁體養護

成槽

圖 5-1 施工流程圖

注：①首先施工三軸攪拌樁；

②三軸攪拌樁完成后三天即可施工地下連續墻導墻；

③導墻施工完成后，即可成槽（成槽部分三軸攪拌樁需有 7 天齡期）

4.2 施工工藝

1）場地平整

施工前，必須先進行場地平整，清除施工區域內的表層硬物，素土回填；如

施工區域不能滿足樁機作業要求，可根據現場施工情況，搭設鋼平臺等輔助設施。

2）測量放線

根據甲方及設計圖紙上提供的基準點，在施工現場放置攪拌樁的邊線，報請

總包、監理復核認可后開始進行施工。

3）開挖溝槽

根據三軸攪拌樁控制線在內外各6cm處放設攪拌樁邊線，采用挖機開挖溝槽，并清除地下障礙物，溝槽深度0.5m，保證三軸攪拌樁的正常施工，并達到文明施工要求。

4）自動拌料平臺搭設

使用自動拌漿系統統一拌制水泥漿液，嚴格按照設計施工參數控制水泥漿水灰比及材料用量。

5）定位、鉆孔、移機

機械設備沿三軸樁軸線移動，外側攪拌樁采用跳槽式施工方法。依次循環直至墻體成型。外側水泥土攪拌樁兼作防滲隔水圍幕，施工時不容許出現施工冷縫，如出現超過24小時的冷縫，需采用搭接套鉆或在后排補樁工藝。內側攪拌樁采用搭接法施工，樁與樁搭接長度不小于250mm。

6）攪拌注漿

根據攪拌樁設計深度，鉆機在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉動，勻速下鉆，勻速提升，同時根據下鉆和提升二種不同的速度，注入不同摻量的水泥漿液，并采取高壓噴氣在孔內使水泥土翻攪拌和，在樁底部分必須重復攪拌注漿，保證整樁攪拌充分，均勻，確保攪拌樁的質量。

在施工現場安裝自動攪拌后臺，在開機前按要求進行水泥漿液的攪制。將配制好的水泥漿送入貯漿桶內備用。

水泥漿配制好后，停滯時間不得超過2小時，以防離析；搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不得超過10小時；注漿時通過2～4臺注漿泵2條管路同Y型接頭從H口混合注入。注漿壓力：0.4～0.6MPa，注漿流量：200L/min/每臺三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度，噴漿下沉、不大于1m/min，提升的速度不大于2.0m/min，在樁底部分重復攪拌注漿，停留1～2分鐘左右。

7）設備檢查和施工記錄

單樁施工完成后，對鉆頭直徑、鉆桿連接銷子、連軸器襯塊、鉆頭等易磨損和掉落的部件進行檢查和更換，施工過程中由專人負責記錄，詳細記錄每根樁的施工情況。單樁施工記錄表中應記錄對易損耗配件的檢查維修情況。每日進行資料統計，及時解決施工中的問題，保證質量和進度。

5質量控制

5.1質量要求

檢查項目允許偏差單位檢測方法

樁頂中心位移50mm用鋼尺量

樁頂標高-50～+100mm水準儀測量

樁徑<4%Dmm用鋼尺量

樁底標高+100～-500mm測鉆頭深度

垂直度<1%經緯儀測量

搭接200mm用鋼尺量

5.2質量控制辦法

5.2.1自動化控制系統

監控數字顯示儀 后臺制漿系統

（1）三軸攪拌樁使用散裝水泥、粉煤灰、膨潤土，后臺攪拌系統配備數字控制系統，工人只需根據計算好的數量，按動按鈕即可下料。

（2）為了有效控制樁機施工過程中的成樁質量，在前臺駕駛室采用了三軸攪拌樁自動化流量記錄儀，除了可以實時監測輸漿管的出漿流量，施工的總漿量外，還能有效監控樁身的垂直度、實際深度、施工的下沉及提升速度等施工參數，保證樁身質量處于可控的范圍內。可以直觀的了解成樁過程中的各項參數指標，不僅在成樁過程中有指導施工的作用，而且便于施工完成后的檢查和對比，可以有效控制防滲墻整體施工質量，保證墻體質量符合要求。

5.3質量通病處理

在施工過程中，萬一出現大霧、大風等惡劣的災害性天氣停工而出現冷縫時，則需要在冷縫處的樁體外側補攪素樁。在樁體達到一定強度后進行補樁，以防偏鉆，保證補樁效果，素樁與圍護樁搭接厚度不小于10cm。

6安全保證措施

安全生產需要制訂必須的安全保證措施，但是要實現安全生產，還必須有人去執行和維護這些措施，這就需要有施工人員的自覺性和管理人員的監督。所以制訂必要的安全管理制度和落實必須的安全技術措施，對于維護安全生產是必不可少的。

6.1安全技術措施

1、 安全員、電焊工、電工、吊車工、汽吊指揮工等特殊工種須持證上崗，杜絕無證操作。

2、 施工現場要張貼懸掛醒目的安全宣傳標語、標牌。

3、 開工前由項目經理組織安全工作大檢查，驗收合格方可開工。

4、 現場電纜線架空布設，各種電器控制須設漏電保護裝置。

5、 電器線路及靠電運轉的施工機械修理須斷電進行，并掛警示牌。

6、 進入施工現場須戴安全帽，上塔系好安全帶。

7、 外露傳動裝置系統須有防護網罩。

8、 經常檢查各種傳動、升降、電器、機械系統以及吊臂、吊繩、吊鉤等關鍵部位的安全性、牢固性，發現隱患及時消除

7.文明施工及環境保護

7.1總體要求

1、現場布置

1） 工地的出入口應豎立規格統一、書寫工整、排列整齊的“七牌一圖一標志”。

2） 施工現場布局合理、材料堆放整齊。

3） 施工現場道路暢通、場地平整、無積水。

4） 施工區域或危險區域應有醒目的警示標志，并采取安全保護措施。

2、排水要求

場地內應設置連續、通暢的排水設施，盡端設置三級過濾池，防止泥漿、廢水、污水外流堵塞地下水道，同時確保排往市政管網的污水滿足排水的要求。

8工程實施及效果

本工程實際施工中，在施工地下連續墻之前先進行了內外兩側三軸攪拌樁的施工。為避免攪拌樁施工時樁徑誤差導致墻體厚度達不到設計要求。兩排攪拌樁相鄰側外邊線各向外側擴大5cm，確保地下連續墻墻體厚度。

針對粉砂層地質狀況，在連續墻施工時為確保槽壁穩定，在施工措施方面采取了以下方法：

（1）降水：降水使土體固結，提高其整體性。

（2）提高泥漿指標，采用加入外加劑，適當提高泥漿粘度、比重等指標，保證泥漿壓力對槽壁的支撐。本工程護壁泥漿指標如下：

項次 指標名稱 新制備泥漿 使用過的循環泥漿 廢棄泥漿

1 比 重 1.05～1.15 <1.15 >1.3

2 粘 度 10～25秒 <30秒 35秒

3 PH值 7～9 <11 >11

4 失水量 <30ml/30分 <30ml/30分 >40ml/30分

5 泥皮厚度 <1mm 〈2.5mm >3mm

由于本工程工期較緊，工程樁、水泥攪拌樁、地下連續墻施工先后展開交叉施工。水泥攪拌樁施工采用H608樁機1臺，水灰比為1：1.5，噴漿量為250L/min，噴漿速度控制在下沉1m/min，上升1m～2m/min，總共噴漿上升下沉各一次；施工流程采取先外側施工50m，再回內側施工50m，然后再回外側相應搭接施工，間隔時間約為2天，接縫處采用高壓旋噴加固。 通過以上施工措施，本工程地下連續墻施工十分順利，后續基坑開挖過程中，圍護結構基本未發生滲漏現象，墻體表面十分平整。

9、結論

在本工程地下連續墻施工中，采用內外兩側三軸攪拌樁作為護壁結構的做法成功地解決了粉砂土層地連墻成槽質量難以保證這一難題。地連墻施工過程中，成槽、下放鋼筋籠、澆筑混凝土均未發生因槽壁問題造成的施工困難。根據后期基坑開挖觀察，地連墻成墻質量良好，未發生明顯滲漏，墻壁平整。

由本工程實踐可知，在粉砂土層采用深層攪拌樁作為地下連續墻護壁結構是一種值得推廣使用的工程措施。