三軸攪拌樁止水帷幕在鐵路深基坑中的應用研究

摘? 要：隨著我國鐵路行業的不斷發展，人們對地下空間的開發利用日益重視，伴隨而來的是深基坑工程的逐漸增多。研究發現三軸水泥攪拌樁止水帷幕技術由于具有顯著的特征優勢和良好的社會效益，近年來被廣泛推廣使用。基于此，本文針對其應用于富水含砂層的深基坑中時，所面臨的水危害，創造安全、干燥的作業環境等問題進行了分析，以供參考。

關鍵詞：三軸水泥攪拌樁;深基坑;止水帷幕技術施工運用

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）12-0000-00

1 工程概況

新建城際鐵路聯絡線一期工程站前3標正線起止里程DK35+770～DK40+300，全長4.53km，位于北京大興區，主要項目包含榆安一、二號隧道及新航城地下車站，其均采用明挖法施工。其中隧道工程全長3.43km，基坑開挖深度22.0～24.0m，寬度14.2m～15.7m。明挖基坑采用放坡與圍護樁+鋼支撐復合支護體系，排樁外側布置φ850@600mm的止水帷幕，樁長11～22m不等。

2 地質水文條件

沿線地層為第四系全新統（Q4）與上更新統（Q3）沖積地層。主要為軟塑-硬塑狀粉質黏土和稍密實的粉土、粉砂。主要河流有龍河、天堂河。地下水為第四系孔隙潛水，水位埋深11.8～22.2m，季節性變幅3～5m。主要補給來源為地面河流和雨季降水[1]。主要土層厚度及地質特征如表1。

3 研究意義

結合國內外施工現狀，三軸水泥攪拌樁以成熟的工藝技術被廣泛應用于深基坑止水帷幕施工中。本項目由于線路長，基坑深，地下潛水豐富，粉砂層分布廣，滲透系數大，因此對明挖深基坑安全、干燥的環境要求高，三軸水泥攪拌樁止水帷幕的技術優勢和截水效果是否依然滿足施工要求，值得深究。

4 施工工藝

止水帷幕采用漿液攪拌樁，緊貼圍護樁外邊緣打設。總體施工工藝采用步履式攪拌樁機兩攪兩噴，套接一孔施工法[2]。順序簡圖如圖1所示。

（1）平整場地。清除樹根等雜物，挖除土堆土坎，采用黏性土分層回填夯實整平。

（2）測量放線。采用GPS每20根樁測放一次樁位，由人工配合挖機開挖導向溝槽，區間樁位采用拉線排布的方式準確定位。

（3）樁機就位、對中。樁架到達指定樁位，鉆頭中心對準設計樁位，偏差不大于50mm。吊錘檢查調整鉆桿垂直度，偏差不大于1%。

（4）制備水泥漿。水泥漿采用自動拌漿系統，隨用隨拌。檢測合格后過篩倒入儲料桶中，不得離析。

（5）預攪噴漿下沉。噴樁機沿導向架自上而下旋轉噴漿切土下沉，嚴格控制鉆進速度與噴漿量，使水泥漿和原地基土充分攪拌均勻，直至樁底標高[3]。

（7）噴漿、攪拌、提升。水泥攪拌樁機于設計樁底原位噴漿30s后，鉆頭反向邊噴漿、邊旋轉、邊提升，至樁頂50cm后，繼續噴漿30s，停止噴漿，當鉆頭提升至距離地面1m時，慢速提升，如表2。

（8）清洗、結束移位儲料桶中注入適量清水，清洗全部管路和攪拌頭，干凈后，移至下一樁位。

5 質量控制要點

在復雜的地質水文條件下，保證明挖深基坑具有安全、干燥的作業環境，對三軸攪拌樁止水帷幕的成樁質量提出了更高要求[4]。

（1）正式施工前，通過試樁確定施工工藝參數，鑒于富水含砂層的存在，水泥摻量提高至18%。

（2）準確定位放線，嚴格控制樁機鉆桿垂直度，保證樁間有效搭接;

（3）嚴格按照試樁確定的工藝參數組織施工，重點管控水泥漿配合比、噴漿壓力和噴漿量、鉆機提升與旋轉速度等，不得隨意更改;

（4）配置好的漿液放置時間不得超過2h，相鄰攪拌樁時間間隔不超過12h;

（5）施工過程連續不間斷，直至成樁，避免出現冷縫，因故停漿時，將鉆頭下沉至停漿面以下0.5m;

（6）施工過程中，隨時記錄噴漿壓力、噴漿量、提升速度等工藝參數的變化，發現噴漿量不足時，整樁復打。

6 成樁質量檢驗

（1）成樁7d后淺部開挖樁頭，深度超過停漿面下0.5m，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。

（2）成樁28d后，采用雙管單動取樣器在咬合搭接處、樁長范圍內垂直鉆孔取芯，觀察樁體完整性、均勻性，截取芯樣檢測無側限抗壓強度，檢驗數量為總樁數的2%，且不少于3根。

7 效果分析

三軸攪拌樁成樁28d后，開挖至樁頂標高，鉆取芯樣進行檢測，其強度指標和滲透性指標均達到設計要求。為檢驗止水帷幕基坑外側水流的隔斷效果，基坑開挖前進行一次抽水試驗[5]。

抽水試驗時，坑內設置9口降水井，坑外設置4口觀察井。具體如圖2所示。

（1）工況1：開啟J4、J6降水井，J3、J5、J7和G1～G4作為觀察井，觀察72h水位變化情況，圖3中記錄了G2、J3、J4的水位變化情況，可見J4水位明顯下降，J3雖水位下降，但最終高于J4。G2觀察井位于坑外，下降速度明顯緩慢，最終水位也遠高于坑內降水井。由此說明，止水帷幕發揮了顯著的隔水作用。

（2）工況2：開啟J1、J3、J5、J7、J9降水井，J2、J4、J6和G1～G4作為觀察井，72小時后，坑外觀察井最終水位明顯高于坑內。

（3）工況3：停止降水，取G2和J4作為觀察井，觀察72h水位變化情況（見圖3），G2水位恢復平緩，J4雖緩慢提升，但最終水位明顯低于坑外的G2觀察井。再次證實了止水帷幕的截水作用。

后續基坑開挖后，坑壁無任何滲漏點，進一步驗證了三軸攪拌樁止水帷幕對坑外水流的隔斷效果。

8 總結

工程實踐證明，在鐵路富水含砂地質明挖深基坑施工中采用三軸攪拌樁止水帷幕施工技術，能有效解決坑外地下水的截水問題，創造安全、干燥的施工條件，通過此次成功應用，不僅再次驗證了其顯著的技術特征，也為明挖深基坑大力推廣使用三軸攪拌樁止水帷幕技術提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1]建筑基坑支護技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]建筑地基處理支護技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[3]龔曉南.深基坑工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[4]李學松.三軸深層攪拌樁止水帷幕技術應用淺析[J].企業科技與發展，2018（5）：189-190+193.

[5]郭勇.三軸深層攪拌樁止水帷幕在鄭州地鐵深基坑中的應用[J].廣東土木與建筑，2012，19（1）：15-16+5.

收稿日期：2020-10-11

作者簡介：葛小勇（1986—），男，河北保定人，本科，工程師，研究方向：鐵路。