淺談防滲墻在地鐵車站止水帷幕中的應用研究

葉成誠

摘 要 本文以濟南R2線1標段任家莊站深基坑圍護結構首次采用防滲墻作為地鐵車站止水帷幕為例。采用拌制水泥漿和開槽機形成的泥漿進行混合，形成“固化灰漿”防滲墻，達到止水帷幕效果。與TRD相比具有以下優點：防滲墻施工成本低、施工速度快，對復雜地層的能力適應性較強，可獨立解決大部分復雜地層的圍護結構防滲問題。

關鍵詞 防滲墻;地鐵車站;止水帷幕;導桿式開槽機

引言

目前地鐵車站主要利用連續攪拌樁（水泥土攪拌樁等）、旋噴樁形成的止水墻作為止水帷幕，用于阻止或減少基坑側壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續止水體。但是根據現場施工經驗，攪拌樁或者旋噴樁形成止水帷幕整體效果不是非常理想，車站基坑開挖過程中和結構施工后，都會不同程度出現滲漏水點，影響土方施工和結構質量。因此采用一些新型、止水較好的止水帷幕施工方法勢在必行。

防滲墻采用拌制水泥漿和開槽機形成的泥漿進行混合，形成“固化灰漿”防滲墻，達到止水帷幕效果。導桿式開槽機是其中的一種銑槽式開槽方法。技術特征是采用導桿定位給進，多軸豎向回轉切削原理進行開槽，由動力頭、導桿、成槽器、泥漿泵組成開槽系統。動力頭通過內置于導桿內的鉆桿提供扭矩給成槽器，帶動無巖心鉆頭組轉動;泥漿泵通過漿液管道、槽孔形成漿液循環，用于護壁和排除鉆渣;導桿沿開槽機機架豎向運動，對成槽器進行定向、加壓、提升，最終形成規則的槽孔。灌注水泥漿和泥漿形成 “固化灰漿”防滲墻，達到止水帷幕效果，墻體無縫連接。

1工程概況

任家莊車站含4個出入口，2個風亭組，1組冷卻塔，1組消防水池，所有基坑均采用明挖順作法施工，主基坑開挖深度為18m，采用預制方樁+防滲墻+混凝土支撐/鋼支撐內部支撐體系，附屬結構基坑開挖深度為11米，采用鉆孔灌注樁+樁間高壓旋噴樁+混凝土支撐/鋼支撐內部支撐體系。

1.1 地質水文概況

場區地質條件相對較好，車站底板位置：底板埋深約16.8m，位于⑩1粉質黏土和⑩2黏土層中。

地下水情況：鉆探水位標高30.70～34.60m，即地面以下約11m。本區地下水主要類型為第四系松散孔隙水，碳酸鹽巖巖溶水及巖漿巖裂隙水。由于巖漿巖裂隙水富水性差，本區地下水主要以第四系松散孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水為主。

車站頂板覆土：車站頂板覆土厚度約3.0m（頂板疊合，抬升后覆土2.4m）。

1.2 圍護結構設計概況

任家莊站車站主體總長210.1m（包括端墻），車站有效站臺中心里程CK2+007.185。標準段寬19.3m;站臺寬度11m;車站頂板覆土最薄處為2.9m，最厚處3.1m，呈梯形布置，結構標準段底板埋深16.8m（含墊層），端頭井深19.3m（含墊層）。車站兩端均為盾構始發。

標準段坑底位于第10-1層粉質黏土層中，采用明挖順作法施工。圍護結構選用700mm×700mm@1500mm預制疊合樁+250mm厚防滲墻止水帷幕，單柱段預制疊合樁樁長20.7m，雙柱段預制疊合樁樁長22.5m，防滲墻止水帷幕至坑底以下4m。沿基坑深度方向設置三道支撐，其中第一道為鋼筋砼支撐，其余均為Φ609（t=16mm）鋼管支撐[1]。

1.3 防滲墻設計概況

防滲墻止水帷幕圍繞基坑四周形成閉合墻體，設計高程為42.7m，底部伸入到坑底以下4m。防滲墻墻體厚度為不小于25cm，墻體垂直度為<0.5%，墻體采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比≥25%，28天無側限抗壓強度≥1.2Mpa。防滲墻墻身綜合滲透系數K≤10-9/cm/s。

2施工工藝流程

3灰漿配比設計

防滲墻原材采用普通硅酸鹽水泥與原狀土料，并由二者混合形成固化灰漿。水泥用量不小于原地層土干重量的25%，土層平均干密度1.546g/cm?。根據離散系數1.1，1m深度范圍內9軸和15軸開槽機單位成槽深度體積（0.5365m?和0.8786m?）的水泥參量113kg/m2和125kg/m2。

4孔位控制

沿施工軸線一側設置定位測繩，控制孔位定位誤差小于3cm;利用儀器矯正槽孔走向與防滲墻軸向的偏差，成槽施工時不應大于0.4%。

5固壁泥漿及泥漿循環

（1）采用成槽設備攪制的泥漿，形成比重不小于1.3g/cm3的循環固壁泥漿。

（2）固壁泥漿循環系統主要由導向槽、泥漿池、正循環機組組成。

（3）泥漿除渣：經過泥漿池過濾沉淀渣土。

6槽孔建造

（1）以設計墻底高程作為每個槽段的預定深度，銑槽設備鉆具導桿上進行刻度標注，方便建造槽孔時確定槽孔的成槽深度，成槽深度誤差為±20cm。

（2）成槽器成槽最小厚度25cm，成槽槽型滿足設計墻厚要求;通過水平尺調整導桿的垂直度以控制成槽垂直度;銑槽機的調平采用水平尺測量設備桅桿及井口板進行，如發生沉降及時調平。

（3）采用跳槽成槽法，確保各槽段之間搭接長度不小于30cm。

（4）清孔：成槽至設計深度后，利用正循環原理泥漿護壁清孔10分鐘左右，測量清孔后的孔深及清孔后的質量：槽底沉碴厚度≤100mm。

7灰漿拌制與灌注

（1）水泥漿拌制：采用集中制漿，水灰比按0.8∶1，水泥漿比重1.61（以現場試驗為準），初凝時間為4小時，NB-1泥漿比重計進行指標控制。每次拌制漿液約5.6m3，每罐漿液需用水泥及水重量：

水泥：1.61×1/（1+0.8）×5.6=5.0t;

水： 1.61×0.8/（1+0.8）×5.6=4.0t。

水泥和水利用電子秤自動稱量投放和固定刻度，并依據防滲墻施工面積儲備足量的漿液。

（2）水泥漿輸送：水泥漿通過泥漿泵輸送至儲漿罐。

（3）水泥漿灌注：成槽機臺泥漿泵的吸漿管切換至水泥漿罐，利用開槽的循環管路把水泥漿輸送至待灌段的孔底，并一次性灌入所需水泥漿，置換出部分槽孔內的泥漿。

（4）灰漿混合：成槽機自孔底邊拌和邊提升，形成槽內循環2次，確保漿液均勻拌和。

（5）槽內泥漿指標控制：利用泥漿比重計控制槽內泥漿指標，控制比重≥1.3。

（6）灰漿灌注標高控制：為防止灰漿泌水而導致的墻頂質量不合格，故實際灌注標高應高于設計標高30～50cm。

8實施效果

施工時間：2017年7月10日至2017年9月23日。

施工部位：任家莊車站深基坑圍護結構止水帷幕。

施工總時間：75天。

基坑開挖后，試驗室對已經施工的防滲墻從坑壁（預制疊合樁之間）進行隨機取芯，取芯結果明顯好于高壓旋噴樁，厚度大于250mm，滿足要求。后續基坑開挖過程中，基坑止水能力明顯提高，無明顯滲漏點。

9應用研究前景分析

防滲墻止水帷幕利用原狀土和水泥現場攪拌形成水泥土漿液，在圍護樁外側形成一道止水帷幕防滲墻，極大地減小了滲透性系數，提高了止水帷幕強度，降低了水泥用量，減少了對周邊環境的干擾，綠色環保。

防滲墻止水帷幕能夠在保留疊合墻設計的情況下，很好的解決車站的滲漏問題，能夠適當的增加車站防水效果。

由于防滲墻具備前文所述較多優點，并通過試點試驗檢驗，因此具備在城市軌道交通地鐵車站深基坑止水帷幕推廣應用的基礎和前景。

10結束語

任家莊車站使用防滲墻作為止水帷幕之后，自2017年10月10日基坑開挖至2018年4月20日主體結構施工完成過程中，在深基坑開挖過程止水、結構側墻防滲漏等方面取得了良好的實施效果，總結如下：

（1）防滲墻施工成本低、施工速度快，對復雜地層的能力適應性較強，可獨立解決大部分復雜地層的圍護結構防滲問題。

（2）防滲墻較高壓旋噴樁等止水帷幕厚度較小，同時充分利用現場的原狀土能夠大大降低水泥用量，節約材料。

（3）防滲墻利用多軸攪拌沉槽設備成孔，噪聲小，對周邊環境干擾小，綠色環保。

參考文獻

[1] 張磊，梁仁旺.塑性混凝土防滲墻在深基坑防水中的應用[J].科學之友，2011，（5）：27-28，30.