超深TRD等厚度水泥土攪拌墻在鄰江度汛基坑工程中的應(yīng)用

劉長(zhǎng)偉

上海智平基礎(chǔ)工程有限公司，上海 200000

武漢鄰江一級(jí)階地的地下水與長(zhǎng)江、漢江等水系連通，土層上部以粉質(zhì)黏土為主，其下有深厚的粉砂、細(xì)砂層為承壓含水層，大部分基坑面臨承壓水問題，且武漢的汛期為5月至10月，根據(jù)相關(guān)管理文件要求，堤防保護(hù)區(qū)500m范圍內(nèi)在汛期嚴(yán)禁勘探、打樁等施工行為，因此對(duì)于一些規(guī)模較大的鄰江基坑，如何妥善處理承壓水問題且安全度汛成為該類基坑施工需要考慮的首要問題。

1 鄰江基坑工程的關(guān)鍵問題

（1）特殊的工程水文地質(zhì)條件。鄰江地區(qū)的水文地質(zhì)條件復(fù)雜，承壓水埋藏于上部黏性土層與底部基巖之間的粉土、粉砂、粉細(xì)砂、粗砂、礫石及卵石之中，含水層厚度為30～45m，滲透系數(shù)沿深度方向從2m/d逐漸增加到30m/d，因?qū)賹娱g水且與長(zhǎng)江水體相通而具有較大的承壓性，對(duì)基坑安全影響較大。

（2）堤防大壩等敏感對(duì)象的保護(hù)要求。基坑工程實(shí)施過程中，對(duì)承壓含水層中的承壓水的過量抽取會(huì)引起地基土的固結(jié)沉降，將對(duì)周邊的地下構(gòu)筑物、建筑物的正常使用造成不利影響，尤其是對(duì)于敏感環(huán)境中的深基坑工程，此類問題更為突出。根據(jù)近年來鄰江基坑防洪論證專家意見，基坑工程對(duì)堤防大壩的變形影響控制值為5mm。

（3）基坑安全度汛的必要前提。鄰江基坑如需跨越多個(gè)汛期施工，如何解決汛期與工期的矛盾是鄰江度汛基坑工程的首要難點(diǎn)。按照武漢相關(guān)文件規(guī)定，汛期堤防保護(hù)區(qū)500m范圍內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行土方開挖等施工活動(dòng)。鄰江地區(qū)地下承壓含水層與長(zhǎng)江聯(lián)通，汛期承壓水頭高度較高，如果基坑沒有把承壓含水層隔斷，會(huì)有突涌的危險(xiǎn)，因此鄰江度汛基坑必須采用落底式止水帷幕和落底式地下連續(xù)墻等措施隔斷承壓含水層。

2 工程概況

武漢長(zhǎng)江航運(yùn)中心大廈暨民生路長(zhǎng)航小區(qū)改擴(kuò)建工程位于武漢市江漢區(qū)沿江大道以西、民生路以南，項(xiàng)目占地面積為46000m2，總建筑面積為3150000m2。一期項(xiàng)目地下室有2層，二期長(zhǎng)江航運(yùn)中心大廈項(xiàng)目地下室有4層。

該項(xiàng)目周邊環(huán)境條件復(fù)雜，如圖1所示，主要分布有道路、管線、高層建筑等，周邊管線密集且分布有給水、天然氣有壓管線，大直徑排水管等。場(chǎng)地東北側(cè)為民生路，該側(cè)一棟16層建筑位于1倍基坑開挖深度范圍內(nèi)，該建筑采用預(yù)制樁基礎(chǔ)，硫磺膠泥接頭對(duì)水平變形較敏感，且該工程基底深度與樁端埋深接近。基坑西側(cè)為黃陂街，該側(cè)同樣鄰近多棟建筑物；基坑?xùn)|側(cè)為臨江大道，該側(cè)距離長(zhǎng)江堤防最近處僅60m。

圖1 基坑周邊環(huán)境圖

3 基坑設(shè)計(jì)方案

該工程基坑普遍開挖深度為19.6m，局部開挖深度為28.9m，采用整體順作法施工。基坑周邊采用1000mm厚“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體，墻體深度約37.6m，豎向設(shè)置4道臨時(shí)鋼筋混凝土支撐。

為了隔斷承壓含水層，需要設(shè)置超深隔水帷幕，相比于加深地下連續(xù)墻，在外側(cè)獨(dú)立設(shè)置止水帷幕有更好的經(jīng)濟(jì)效益，因此在地下連續(xù)墻外側(cè)設(shè)置TRD等厚度水泥土攪拌墻隔水帷幕。隔水帷幕厚850mm，深度為58.6m，穿過近25m厚的密實(shí)細(xì)砂層、3～4m厚的中細(xì)砂卵礫層及2m多厚的強(qiáng)風(fēng)化巖層后進(jìn)入中風(fēng)化巖層不小于0.2m。

4 超深隔水帷幕施工及質(zhì)量控制

（1）試成墻試驗(yàn)。考慮到該工程TRD等厚度水泥土攪拌墻深度深，場(chǎng)地土層條件復(fù)雜，且該項(xiàng)目是TRD等厚度水泥土攪拌墻技術(shù)在武漢地區(qū)的首個(gè)應(yīng)用，為了檢驗(yàn)施工工藝的可行性、漿液配合比的合理性、攪拌墻體的垂直度等，開展了非原位試成墻試驗(yàn)。挖掘液混合泥漿流動(dòng)度宜控制在160～240mm，采用三循環(huán)成墻工藝（即先行挖掘、回撤挖掘、成墻攪拌）。TRD試成墻取芯檢驗(yàn)結(jié)果表明，水泥土攪拌墻取芯芯樣強(qiáng)度介于1.0～1.16MPa，芯樣滲透系數(shù)介于6.85×10-8～8.79×10-8cm/s，均滿足隔水帷幕的設(shè)計(jì)要求。

（2）施工關(guān)鍵技術(shù)。第一，挖掘液配置。為了保證該工程TRD隔水帷幕墻體施工質(zhì)量，針對(duì)該工程超厚的砂層及中細(xì)砂夾卵礫石層的含極少黏土的砂質(zhì)土層，在挖掘液中添加顆粒度調(diào)整的材料，并添加必要的外加劑使挖掘液與原狀土的混合泥漿具有一定的保水性，以保證其必要的顆粒懸浮性能及流動(dòng)度，從而確保其在砂層中高效且高質(zhì)量成墻。第二，復(fù)雜地層嵌巖切割行進(jìn)控制。該項(xiàng)目水泥土攪拌墻墻底進(jìn)入單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)9.5MPa的⑥層中風(fēng)化泥巖不小于0.2m，施工難度大，施工效率低。根據(jù)試成墻結(jié)果，將原有的TRD工法單純的水平向切削成墻的方式改進(jìn)為在普通土層深度區(qū)段內(nèi)水平向切削、入巖區(qū)段垂直向搭接切削相結(jié)合的方式，從而最大限度地利用TRD施工設(shè)備切割箱的自重進(jìn)行入巖成墻。

（3）成墻質(zhì)量檢測(cè)。對(duì)水泥土攪拌墻進(jìn)行28d齡期鉆孔取芯強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)不同地層、不同深度等厚度水泥土攪拌墻的均勻性和強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行分析研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)不同深度的攪拌墻體均一性較好，各土層中所取出的芯樣強(qiáng)度普遍大于1MPa且差異不大，各芯樣表觀無明顯差異。

5 基坑項(xiàng)目實(shí)施效果

（1）地下水監(jiān)測(cè)結(jié)果。坑內(nèi)地下水位、坑外地下水位和長(zhǎng)江水位隨時(shí)間的變化情況如圖2所示。圖2中，SW1～SW19為坑外水位觀測(cè)井，SWZ1、SWZ2為坑內(nèi)水位觀測(cè)井，可以看出基坑坑內(nèi)承壓水降水過程中，坑外承壓水位有一定的變化，坑外水位平均降深約為3m，坑內(nèi)水位平均降深約為12m，坑內(nèi)與坑外承壓水位平均降深幅度比值約為4∶1，最大比值約為6∶1。結(jié)合基坑抽水試驗(yàn)的成果可知，該項(xiàng)目部分水泥土攪拌墻由于場(chǎng)地中風(fēng)化巖面（frk=9.5MPa）的起伏，未完全嵌入相對(duì)隔水的中風(fēng)化巖層中，導(dǎo)致該區(qū)域隔水帷幕內(nèi)外存在一定的水力聯(lián)系，但整體隔水帷幕深度大，有效阻隔了坑內(nèi)外的水力聯(lián)系，減小了基坑降水對(duì)周邊環(huán)境的影響。

圖2 坑內(nèi)地下水位、坑外地下水位和長(zhǎng)江水位隨時(shí)間的變化情況

（2）周邊環(huán)境變形監(jiān)測(cè)結(jié)果。基坑實(shí)施過程中，東北側(cè)民生路路面最大沉降為54mm，該側(cè)距離基坑一倍開挖深度范圍內(nèi)的16層建筑最大沉降量為39mm。基坑西側(cè)黃陂路路面最大沉降為45mm。基坑?xùn)|側(cè)沿江大道路面最大沉降量為37mm。

6 結(jié)論

（1）為了保證TRD等厚度水泥土攪拌墻隔水帷幕在武漢地區(qū)的成墻質(zhì)量，需要對(duì)切割箱刀具組合、漿液配置及工藝參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化。

（2）文章結(jié)合工程實(shí)例對(duì)超深TRD等厚度水泥土攪拌墻的施工應(yīng)用和實(shí)施效果展開了論述，可為類似的基坑工程提供一定的技術(shù)參考。