船閘工程中深層水泥攪拌樁格柵支護墻施工技術

黃興鋒 羅藝 中交四航局第二工程有限公司

近年來深層水泥攪拌樁格柵支護墻被廣泛應用于軟土地區的深基坑支護項目中，水泥攪拌樁格柵墻是指將攪拌樁搭接形成格柵狀支護結構，在施工過程中需結合土層力學指標、基坑開挖深度等進行水泥攪拌樁格柵墻高度、厚度、插入基坑以下深度等參數的設計與計算，確保提升支護結構穩定性、達成施工目標。

1.工程實例分析

1.1 工程概況

以某船閘工程為例，該工程計劃將深層水泥攪拌樁格柵墻作為船閘主體基坑支護形式，致力于提高地基承載力、完成軟弱地基的加固處理。在施工參數設計上，擬圍繞基坑一周布設寬10.2m的格柵墻，共應用到18770根攪拌樁、總長度為362261m；單根樁體直徑為0.7m、設計樁長為19.3m，樁頂、樁底標高分別為-0.2m和-19.5m，樁距設為0.5m，其具體布設形式如圖1、圖2所示。

1.2 地質條件

通過觀察船閘所處區域的地形地貌特征可以發現，工程地處珠江三角洲、地貌具有顯著的河口三角洲特點，地形較為平坦，地面高程一般為0.8-3.5m。其主要地層為第四系地層與燕山期花崗巖體，自上而下劃分為人工填土層、海陸交互相沉積物層、殘積層三個層級，包含淤泥、淤泥質粉質粘土、粉質粘土、粉細砂、中粗砂、礫砂、砂質粘性土、全風化花崗巖與強風化花崗巖等成分。

圖1 基底格柵墻樁位布置圖

圖2 基坑格柵墻樁位布置圖

2.深層水泥攪拌樁格柵支護墻施工技術的具體應用探討

2.1 施工方案與流程設計

根據施工現場特征與區域地質條件，計劃采用同心雙軸雙向攪拌工機與“四攪三噴”工藝，選用同心雙軸雙向鉆桿，將正、反向旋轉葉片分別安裝在內鉆桿與外鉆桿上、設置好噴漿口，通過旋轉葉片同時轉動進行攪拌，并利用外鉆桿上的葉片起到壓漿作用，使水泥漿在兩葉片間實現充分均勻攪拌，提升樁體水泥漿的均勻性與密實度。施工工藝流程設計為：平整場地——施工準備，設備組裝及調試——樁位放樣——攪拌機就位——制備水泥漿，攪拌至設計深度——噴漿、攪拌、提升——重復攪拌下沉至設計深度——攪拌提升—淤土處理，鋼筋下插——清洗管路與樁頭——移位施工下一根樁。

在施工前期準備環節，應保障臨時道路的暢通，為場地進出創設便捷條件；將施工場地進行平整壓實處理，清理障礙物與雜物，做好凹陷部位的回填；依據施工設計進行放線定位，標明樁位；組織施工人員進行設計交底，明確施工方案與相關資料文件。在施工材料準備環節，選取4.25復合硅酸鹽水泥，將水泥漿水灰比設為0.55、水泥摻量控制在18%左右；針對基坑支護的水泥攪拌樁，試塊為邊長70.7mm的立方體、齡期為28d、抗壓強度達到0.8MPa；針對基底支護的水泥攪拌樁，試塊齡期為90d、抗壓強度為1.0MPa。

2.2 基坑、基底支護水泥攪拌樁施工

在水泥攪拌樁施工環節，待完成平整場地、調試攪拌機等設備后，利用全站儀放出樁體的中軸線、標記樁位，將攪拌機移至樁位進行對中，將樁身垂直方向的允許偏差控制在1.5%以內；將配置好的水泥漿倒入集料斗內，將攪拌機以0.6-0.8m/min的速度下沉至設計深度，啟動攪拌機以40-60r/min的速度攪拌噴漿30s，待混合均勻后以0.8-1m/min的速度緩慢提升攪拌頭，至設計樁頂標高上方0.5m為止，并且在噴漿口即將升至地面時停止提升、攪拌數秒，以此完成單樁施工、保障樁頭的均勻密實。

隨后進入到基坑現場樁位施工環節，依照1組2根的標準沿水平方向施打，在基坑兩側沿垂直方向布設3排攪拌樁，每一格柵復攪1根樁；分兩幅進行施工，將第一幅的長、寬分別設為4m和7.5m，待完成第一幅施工后進行第二幅空白位置的施工，隨后移向下一斷面開展施工。在此基礎上，以基坑最外側攪拌樁為基準，選取2根12m長的φ20鋼筋，利用攪拌樁機配合人工作業方式將鋼筋插入各攪拌樁中，用于提高支護結構的抗剪切能力。針對基底部分的水泥攪拌樁格柵墻施工，其施工方法、工藝流程與基坑相同，在施工過程中需將鉆桿空鉆下攪至標高-6.365m，提前0.5m噴漿、開始向下攪拌。

2.3 縱向咬合樁與橫向搭接處理

針對基坑與基底銜接部位的2排攪拌樁，需將其與支護施工保持同步，先利用6d施打橫向的單數排，再利用4.5d施打雙數排，隨后調轉樁基進行縱向雙數排、單數排攪拌樁的施打，借此優化攪拌樁咬合質量。具體來說，在縱向咬合樁處理環節，采用分兩幅、交替向前方式進行施工，首先完成支護樁外側長7.5m、寬4m的陰影部分的施工，每臺樁基施工22根/d、連續施工5d，并完成單排樁的復攪；隨后完成支護樁內側長7.5m、寬5.5m空白部分的施工，連續施工6d后進行下一斷面的施工，借此使空白部分與陰影部分的樁體實現完全咬合，完成縱向咬合樁處理。在橫向咬合樁處理環節，采用分段施工方法，針對縱橫向搭接部位的樁體進行修槽處理，在成樁次日圍繞咬合部位施打空樁、形成咬合凹槽，再針對空樁部位重新進行噴漿成樁，保障基坑支護的搭接質量。在此過程中，注意將相鄰兩樁體的施工間隔時長控制在24h以內，倘若超出時長影響到相鄰樁位間的搭接效果時，可采用局部補樁、注漿等方法進行補強處理。

2.4 成樁后質量檢測要點

待水泥攪拌樁格柵支護墻的施工完成后，需針對成樁質量進行檢測：首先在成樁3d內，利用輕型動力觸探儀針對樁身上部位置的均勻度進行檢測，將檢測數量控制在施工總樁數的1%左右，最少需檢查3根；其次是在成樁7d后，采用淺部開挖樁頭針對樁體進行檢查，將開挖深度控制在停漿面下方0.5m位置，用于判斷水泥土攪拌是否均勻，并結合施工設計要求進行水泥固結體直徑、位置偏差度、搭接寬度等參數的核對，將檢查數量控制在總樁數的5%左右；最后在成樁4周后，選取雙管單動取樣器鉆取樁體芯樣，針對水泥土的單軸抗壓強度、水泥墻深度等指標進行檢測，確保試驗芯樣的直徑至少為80mm、無側限抗壓強度不低于800kPa，并將檢測數量控制在總樁數的1%左右。

3.結論

將水泥攪拌樁格柵支護墻應用于船閘工程中，能夠有效提升軟土地基的承載力、優化土層的物理力學指標。在施工時應加強工藝流程與技術要點的把控，在成樁環節注意控制下沉和提升速度，及時檢查鉆頭、攪拌葉磨損情況，并做好成樁記錄，確保借助支護結構有效強化基坑開挖的安全保障、提升整體施工質量。