雜填土地層地下連續墻槽壁加固施工技術研究

文/張玉欣

1 工程概況

1.1 工程背景

某地鐵車站長316.5 m、寬21.1 m，明挖法施工；基坑采用地下連續墻與內支撐相結合的支護結構，地下連續墻厚0.8 m；標準段基坑深度約21.55 m，盾構井基坑深約23.25 m；覆土厚度約為2.28～2.91 m，中心里程處覆土厚度為2.5 m。主體為地下三層三跨箱形結構，地下一層為綜合管廊使用空間，地下二、三層為地鐵使用空間；附屬結構共設6個出入口、1個安全出入口、2組風道。

1.2 工程地質及水文條件

1.2.1 地質條件

根據地勘資料，車站主體及附屬結構等位置穿越土層主要為人工堆積的雜填土①層，黏質粉土填土、砂質粉土填土①1層及卵石填土①2層；第四紀沉積的黏質粉土、砂質粉土②層，粉質黏土②1層；粉質黏土③層，黏質粉土、砂質粉土③1層；細砂、粉砂④層，粉質黏土④1層，黏質粉土、砂質粉土④2層；黏質粉土、砂質粉土⑤層，粉質黏土⑤1層，⑤2有機質黏土；黏質粉土、砂質粉土⑥2層，粉質黏土⑥3層，黏土⑥4層。

根據現場調查，擬建車站場地及附近原為一水塘，后經人工回填至現狀地面，擬建車站處人工填土層厚度約為2.40～4.50 m，填土坑內人工填土厚度一般為5.10～13.30 m。

1.2.2 水文條件

量測河水水面標高為26.20～26.50 m 且車站的支護結構插入隔水層，地下連續墻底位于粉質黏土層中。見表1。

表1 地下水水位量測情況 m

2 施工中存在的問題

人工填土層成分雜亂、結構疏松，變異性大，工程性差。在地下連續墻施工過程中，填土層中存在建筑、生活垃圾以及卵石層，其中3～10 m為磚頭、鋼筋混凝土塊，基本未見土，10～14 m 為大粒徑碎石，粒徑一般在15～20 cm，未見土。

針對雜填土地層性質，調整泥漿配比及密度，增加黏土球、重晶石粉、鋸末、纖維素等，循環泥漿密度控制在≮1.1 g/cm3并反復試驗，還是存在塌孔的現象且跑漿、滲漿情況嚴重，無法形成有效的泥漿護壁，造成混凝土超方，也增加了地下連續墻成槽耗費時間。

為確保施工安全、順利進行，解決以上問題，保證槽壁穩定性，本文對地下連續墻槽壁加固技術進行了研究。

3 地下連續墻槽壁加固技術

地下連續墻施工中須重點關注成槽槽壁的穩定性問題[1]，為解決施工過程中出現的塌孔、跑漿以及成槽時間較長等問題，保證安全和進度，對水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、高壓擺噴樁以及雙液注漿等地下連續墻槽壁加固技術進行分析比選。

3.1 水泥攪拌樁加固技術

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑[2]，通過攪拌機將水泥噴在土層里攪拌，使軟土硬化形成整體；成為有一定強度的擋土、防滲墻。此加固技術適用的土質范圍廣泛，包括粉土、砂土、淤泥土等飽和軟黏土；但由于本工程挖出的土體含有大量建筑垃圾，包括磚塊、灰渣、混凝土塊等，會對機械在土層中的攪拌產生障礙；因此，對本工程地下連續墻槽壁加固不適用。

3.2 高壓旋噴樁加固技術

自20 世紀70年代末期從國外引進后，高壓旋噴樁施工技術已廣泛應用于堤壩、房屋地基、鐵路基礎、市政基礎加固施工[3]。高壓旋噴樁加固技術是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助流體的沖擊力切削土層；適用于砂土、粉土、素填土、碎石土以及淤泥等具有流塑性的土體。

高壓旋噴樁加固技術對地基的加固強度效果優于水泥攪拌樁加固技術，綜合考慮本工程施工場地的雜填土厚度較大、成分雜亂且粒徑較大的實際情況，初步判定高壓旋噴樁加固技術對于本工程地下連續墻槽壁加固較為適用。

3.3 高壓擺噴樁加固技術

高壓擺噴加固樁技術和高壓旋噴樁加固技術類似，區別在于噴射角度和噴射面的形狀不同。高壓旋噴面為螺旋圓盤狀，而擺噴面為扇形。此加固技術適用于砂土、粉土、素填土、碎石土以及淤泥等具有流塑性的土體。

高壓擺噴加固技術（180°擺噴）與高壓旋噴加固技術相比，不僅可以有效地減少侵入地下連續墻槽壁內的混凝土，而且可以避免成槽機開挖困難。但擺噴技術要求較高，需要精準確定擺噴角度，控制噴嘴的擴散角，施工難度較大，不考慮用于本工程地下連續墻槽壁加固。

3.4 雙液注漿加固技術

雙液注漿加固技術是將水泥漿和水玻璃進行混合，通過雙液注漿機將其均勻地注入到土體當中，以填充土體間的空隙，形成具有一定強度且抗滲的墻體；除平衡土、水壓力外，還給槽壁一個向外的作用力，相當于一種液體支撐，可以防止槽壁倒塌和剝落[4]。雙液注漿加固技術能夠適用各種土層，在地下工程、隧道應用廣泛；主要作用是增加施工周圍土體的強度，在深基坑工程中用作止水帷幕，改良建筑物地基和控制沉降等。

雙液注漿加固技術中注漿機輕便、靈活，操作方便，能夠實現定向、定量、定壓注漿，人工填土層成分雜亂、結構疏松，容易造成塌孔、漏漿，而在水泥漿中摻入水玻璃，能夠縮短養護期，加快初凝速度并適應狹窄的施工環境和復雜多變的不良地質，較適用于本工程下連續墻槽壁加固。

綜上所述，高壓旋噴樁加固技術和雙液注漿技術對本工程槽壁加固較為適用，需進一步現場試驗，調整施工工藝參數，確定其適用性。

4 施工技術比選

分別采用高壓旋噴樁加固技術和雙液注漿技術進行現場試驗，通過對比地下連續墻槽壁加固效果，結合其他制約因素，選擇最佳加固方案。

4.1 雙液注漿加固技術

4.1.1 施工工藝

1）注漿孔位置。注漿孔選擇在地下連續墻兩側，形成雙排梅花型，間距0.8 m，加固寬度為每側1.6 m，西側注漿孔的深度在5～14 m，東側注漿孔的深度在5～10 m。按照預先設計的位置進行鉆孔并做好標記。見圖1。

圖1 注漿孔布置

2）注漿壓力。初期壓力控制在0.5 MPa 以下；根據現場注漿情況，以地基隆起變形作為調整注漿壓力的依據，以達到良好的效果。

3）注漿液配合比。注漿材料為水泥和水玻璃雙漿液，配合比1∶0.5～1∶1之間，具體需根據現場施工滲透系數和固化情況適當調整，以保證注漿順利進行。

4）開挖時間。在注漿完成15～20 d 后，進行地下連續墻的成槽施工。

4.1.2 施工效果

觀察施工效果，槽壁的均勻性和自立性均滿足施工要求，但因土質不均勻，空隙較大，注漿量難以確定，施工費用較高。

4.2 高壓旋噴樁加固技術

4.2.1 施工工藝

1）測量放樣。旋噴樁樁徑800 mm，布置在地下連續墻的兩側，單排注漿，樁間距0.6 m，樁距離施工導墻200 mm。見圖2。

圖2 旋噴樁鉆孔布置

2）引孔。按照預先標記的鉆孔位置，架設鉆頭直徑為65 mm的工程鉆機進行引孔。

3）鉆孔。引孔完成之后，利用旋噴機進行鉆孔，檢查旋噴機的樁基是否平穩，保證鉆孔垂直度偏差＜1%。

4）高壓旋噴注漿。采用二重管施工技術，鉆孔的同時進行漿液噴射。在噴管進入鉆孔之前，檢查噴嘴的工作狀態，檢測漿液能否順利噴出。進入鉆孔時，噴管必須精確垂直對準孔徑中心，當噴管達到設計深度時，開始進行水泥漿的攪拌，時間控制在30 s左右，開啟空氣壓縮設備，待水泥漿從孔口冒出后，按照設計的旋轉速度和提升速度進行注漿。見表2。

表2 高壓旋噴施工技術參數

續表2

4.2.2 施工效果

高壓旋噴加固技術形成的土體強度大，效果明顯改善，槽壁無坍塌，有漿脈，侵入地下連續墻槽段內泥漿較少，便于開挖。

4.3 方案選定

雙液注漿和高壓旋噴樁方案加固效果都滿足施工要求，但雙液注漿費用較高，綜合考慮施工成本和施工效果，高壓旋噴樁加固技術更適用于本工程的地下連續墻槽壁加固。

5 結語

槽壁塌方的根本原因在于槽壁土層抗剪強度不夠[5]，成槽前對土層進行土體加固，避免出現塌孔等現象。本文提出并分析了水泥攪拌樁、雙液注漿、高壓旋噴樁以及高壓擺噴樁加固技術，根據其適用性和優缺點，結合本場地雜填土的特點，對適用的加固技術進行現場試驗，對比成槽效果。高壓旋噴樁技術作為本工程的地下連續墻槽壁加固技術能保證加固效果且較為經濟，試驗所確定的參數在施工中應根據具體情況適當調整，以保證注漿順利進行。