地下清障回填后土體改良的施工方法研究

黃江川

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

0 引言

在城市更新改造過程中往往存在較多的地下障礙物，如獨立基礎，筏板基礎，短樁等，在施工前必需進行清障，否則影響圍護結構與工程樁的施工，而往往清障回填因各種原因，存在回填不密實的情形，影響后續圍護結構及工程樁的施工，引起孔壁或槽壁的坍塌，設備地基土的失陷等，造成工程質量和安全事故。

對清障回填土進行加固可以采用多種工藝，如注漿、三軸攪拌樁、高壓旋噴樁等，且其加固的斷面形式，水泥摻量也不盡相同。高壓旋噴樁在地墻槽壁加固中應用的報道也屢見不鮮，但往往都是在地墻兩側進行，且水泥摻量較高[1-3]。本文以江浦路越江隧道新建工程浦西工作井地墻施工為依托，通過在清障回填后對地下連續墻槽段內采用低水泥摻量高壓旋噴樁進行土體加固，解決了地墻施工過程中垂直度及槽壁坍塌的問題，取得了較為理想的效果。

1 背景工程概況

1.1 工程概況

江浦路越江隧道浦西工作井位于上海市楊浦區楊樹浦路南側、丹東路東側，緊鄰黃浦江，工作井平面尺寸20 m×35 m，開挖深度24 m，地墻深度43 m，厚度1 m。根據物探資料，浦西工作井區域存在上海港機廠工廠綜合車間200 mm×200 mm預制方樁，樁長7.5 m～8.0 m；工廠第三車間200 mm×200 mm預制方樁，樁長8.0 m。在圍護結構施工前必須予以清除。浦西工作井附近地下障礙物分布如圖1所示。

1.2 地質概況

本工程位于黃浦江邊，經歷史變遷，場地內存在較多的地下障礙物，同時淺部存在較厚的江灘土。基地內土層分布如表1所示。

表1 土層物理性質參數

本工程①3層為江灘土，飽和，松散，不均勻，夾淤泥質土，局部為砂質粉土，層底埋深約11 m，在地墻施工時容易產生塌孔問題。

2 清障回填土的弱加固處理措施

考慮方樁拔除后需要在此進行地下連續墻施工，由于該區域原本地質條件較差，為江灘土，拔樁后土體擾動較大，再對拔除后的樁孔進行回填也難以保證其密實性。為加強槽壁的穩定性，防止出現施工隱患，擬采用φ1 200@900高壓旋噴樁進行土體改良。高壓旋噴樁施工占地小，機架也低，施工較為方便。另外，由于回填土密實度較差，旋噴樁不易成型，地墻兩側形成的圓弧狀凹凸的加固土體也不利于抓土，其形成的強度也存在差異，在地墻成槽時抓斗會往強度弱的一側傾斜，進而對垂直度也會產生影響。因此考慮在槽段內進行加固，采用梅花形布置，數量102根，水泥摻量取8%，方便后續挖土成槽，加固深度約15 m，采用雙重管施工工藝。其土體弱加固平面布置如圖2所示。加固平面大樣如圖3所示。

3 弱加固處理質量控制

本次土體弱加固擬投入1臺SJB-Ⅰ型高壓旋噴機設備進場作業，采取“隔四跳打”的施工方式，確保相鄰兩樁間距不小于4 m，時間間隔不小于48 h，防止串孔。

1)雙重管低壓旋噴引孔。鉆機就位應準確，就位偏差不大于20 mm。采用噴水引孔方式：水壓控制在1 MPa～2 MPa左右，注漿管轉速15 r/min～20 r/min,下沉速度1.5 m/min左右。使其形成一個直徑200 mm～250 mm左右的孔，成孔偏斜率控制在1%以內。

2)低摻量噴射注漿施工技術參數。采用雙重管高壓噴射注漿法施工，注漿體直徑不小于1 200 mm，樁體搭接300 mm；主要注漿材料為P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0；水泥摻量8%，即每立方米水泥用量144 kg。

3)高壓噴射注漿施工技術要點。注漿管下沉至設計孔深后按要求輸入氣和水泥漿液，待漿壓、氣壓升至設定值后，按規定的提升速度和旋轉速度提升注漿管，進行由下而上的噴射注漿。旋噴開始后應連續作業。漿液壓力控制在16 MPa～25 MPa，流量控制在96 L/min；氣體壓力控制在0.7 MPa，流量控制在1.0 m3/min～2.0 m3/min；旋噴提升速率控制在25 cm/min；旋轉速度控制在15 r/min。

在正式施工前現場進行工藝試驗，通過調節旋噴壓力和注漿量，改變噴嘴移動方向和提升速度，對固結體予以控制。

4)水泥控制措施。每根樁水泥用量=單根樁面積×有效樁長×土的容量×水泥摻量。φ1 200 mm的樁單根樁面積約1.131 m2、土體容重以1.8 g/cm3計，有效樁長約15 m。每根樁水泥用量為2.44 t；每桶拌漿為：600 kg水泥(12包、50 kg/包)+600 kg水(水灰比以1.0控制)，水泥漿液比重為1.51 g/cm3，攪拌桶內漿液體積為0.794 m3，每根樁的拌漿桶數為4桶。

4 與三軸攪拌樁槽壁加固的比較分析

傳統的采用三軸攪拌樁在地下連續墻兩側進行槽壁加固，考慮垂直度的影響，三軸攪拌樁往往與地下連續墻之間空出100 mm的間隙，在地墻成槽時，該100 mm 厚的留土往往隨槽段挖土而塌落，進而增加了后續混凝土的澆灌和鑿除量。本工程若采用傳統的三軸攪拌樁槽壁加固其平面如圖4所示，共布置φ850@600三軸攪拌樁65根，水泥摻量20%，長度也為15 m，其加固大樣如圖5所示。

在經濟性方面，雖然高壓旋噴樁的施工單價較三軸攪拌樁的施工單價高，但高壓旋噴樁選用低摻量水泥后綜合單價較三軸攪拌樁便宜(見表2)。從表2分析顯示，低摻量高壓旋噴樁弱加固與傳統三軸攪拌樁槽壁加固的工程費用相當。但是由于三軸攪拌樁設備較大，考慮加固的方量較小，需額外考慮設備的進出場費用，而高壓旋噴樁可以采用小架子，進出場費用基本忽略。另外，三軸攪拌樁與地墻兩側的100 mm的間隙還需要考慮多澆灌的混凝土方量及其鑿除的費用。總體來說，槽段內高壓旋噴樁低摻量加固還是具有一定的經濟優勢。

表2 工程費用比較

在工期上采用低摻量高壓旋噴樁進行土體弱加固處理施工相對靈活，對施工場地要求不高，施工工期也相對較短。而采用三軸攪拌樁槽壁加固就一次設備進出場都要消耗多天時間，在本次土體弱加固方量不多的情況下，在工期上無任何優勢。

5 工程實施效果

本次高壓旋噴樁土體弱加固從2017年5月12日開始到2017年5月21日結束，工期10 d。工作井地墻施工于2017年6月開始，對于采取土體弱加固區域的槽段充盈系數及垂直度情況進行統計(見表3)，以及從開挖后地墻的表面情況來看，如圖6所示，本次對清障回填區域采用弱加固處理取得了較好的效果。

表3 槽段弱加固區域地墻充盈系數及垂直度統計表

6 結語

在清障回填區域施工地下連續墻前，對于清障回填范圍不大的區域可以采用槽段內全斷面高壓旋噴樁弱加固進

行土體改良，以提高地下連續墻泥漿護壁成槽時槽壁的穩定性，相比傳統三軸攪拌樁槽壁加固，采用低摻量高壓旋噴樁弱加固在經濟性和工期上都具有一定的優勢。本工程清障回填區域地墻的順利實施可為其他類似工程提供一定的經驗。