富水软弱地层中利用三轴搅拌桩保护成槽的地下连续墙施工技术浅谈

富水软弱地层中利用三轴搅拌桩保护成槽的地下连续墙施工技术浅谈

赵侃

广州市盾建地下工程有限公司广州510030

摘要：随着我国轨道交通事业的高速发展，地下连续墙凭借其施工震动小、噪音低、墙体刚度大、对周边地层扰动小的优点，在城市轨道交通深基坑围护结构中得到广泛应用。地下连续墙作为基坑围护结构的重要组成部分，其施工质量直接影响日后基坑开挖的稳定性。同时，如地下连续墙出现渗水、侵限等问题，将对日后车站主体结构施工产生不良影响，严重的可导致质量事故。因此，地下连续墙施工一直是深基坑工程中的重难点所在。在富水软弱地层中，采用成槽机进行地下连续墙成槽，由于富水软弱地层流塑性强，含水率高，在成槽过程中淤泥容易发生流动，导致泥浆护壁失效无法成槽。针对该问题，本文结合广州地铁四号线南延段工程某标段的工程实例，阐述在富水软弱地层中利用三轴搅拌桩保护成槽的地下连续墙施工技术，以指导类似施工。

关键词：富水软弱地层、地下连续墙、成槽施工、三轴搅拌桩

1前言

在广州市南沙地区具有特殊的软弱地层，广泛分布有<2-1A>海陆交互相淤泥层、<2-1B>海陆交互相淤泥质土层。<2-1A>、<2-1B>为一种具有高压缩性的超级软弱粘土，含水量高（55%~70%），抗剪强度低（10～25kPa），塑性指数高、渗透系数小；淤泥的纯度高，不容易固结，厚度一般在5～32m。

在车站围护结构施工中，采用成槽机进行地下连续墙成槽施工，由于淤泥质土流塑性强，含水率高，在成槽过程中淤泥容易发生流动，导致泥浆护壁失效无法成槽。[1]传统的软土处理方法为换填，因本工程淤泥埋深较深（2m以上），层厚达5～32m，换填工程量大，成本高，工期长，无法满足本工程的施工要求。如何在软弱地层中高质量地完成地下连续墙施工成为了一项需要迫切解决的难题。为此，我司展开了广泛而深入的研究，提出一套系统的创新技术。

2工程概况

广州市轨道交通四号线南延段工程某标段车站基坑开挖范围自上而下的地质为人工填土层<1>、淤泥层﹤2－1A﹥、淤泥粘土层﹤2－1B﹥、粉细砂<3-1>、中粗砂层<3-2>、可塑状冲洪积粉质粘土层﹤4N－2﹥。

3技术方案原理

在地下连续墙成槽施工前，沿地下连续墙两侧，采用三轴水泥搅拌桩进行地层加固，从而在软土与地下连续墙之间形成一道保护层，防止塌孔，同时起到连续墙成槽导向，保证垂直度的作用。

4技术方案设计及要求

4.1技术方案设计

（1）护槽加固方式

水泥搅拌桩是采用水泥作为固化剂和淤泥质土混合搅拌，实现了最大限度的原土利用，节约材料，施工无振动、噪声低，而且成桩效果好。

（2）加固方法

三轴搅拌桩具有垂直度控制好、加固范围大、加固效果好、施工速度快的特点，满足本工程对搅拌桩垂直度的要求，加固深度满足设计要求。[2]

（3）加固范围与平面布置

若紧贴连续墙边线布置搅拌桩，地下连续墙槽宽肯定无法满足，故在进行护壁搅拌桩轴线放线时需外放一定的距离。按规范要求，三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于10mm，成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过1/200。本工程搅拌桩长故在满足规范要求的情况下，本工程搅拌桩护壁单侧的最小外放尺寸约为9cm。但考虑到一方面由于施工单位的成熟施工技术和运行良好的设备可降低了偏差的风险，另一方面缩小外放尺寸，可在连续墙施工时有效降低连续墙充盈系数，节约混凝土量，有效降低成本，所以最后确定单侧外放距离为5cm。

图2.2.4三轴搅拌桩平面布置图

4.2技术要求

（1）三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于10mm，成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过1/200。。

（2）使用测声波测槽仪或成槽机上的监测系统进行连续墙垂直度检测，不超过1/150。

（3）搅拌桩采用42.5R普通硅酸盐水泥，28d无侧限抗压强度≥1.0Mpa。

5施工工艺及要求

5.1工艺流程

试桩→施做三轴搅拌桩施工→质量检测→地下连续墙成槽施工

5.2关键工序的施工要求

（1）试桩

施工前按设计基底地质情况，选择具有代表性的地质条件段作为试桩段。以试桩参数作为水泥搅拌桩施工工艺。根据设计要求搅拌桩施工前应做试桩，试桩数不超总量5%。

（2）施做三轴搅拌桩

1）场地整平

清除一切地面和地下障碍物，场地低洼处先抽水和清淤，分层务实回填粘性土，必要时可以搅拌石灰或水泥，确保桩机站位处地基稳定。

2）桩位布置

按设计图排列布置桩位，在现场用经纬仪或全站仪定出每根桩的桩位，并做好标记，每根桩位误差±5CM。

3）桩机就位

搅拌桩机到达作业位置，由机长统一指挥，移动前仔细观察现场情况，确保移位平稳、安全，待桩机就位后，用吊锤检查调整钻杆与地面垂直角度，确保垂直度偏差不大于1%。在桩机架上画出以米为单位的长度标记，以便钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深度，确保搅拌桩长不少于设计桩长。

4）备制水泥浆

按成桩工艺试验确定配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入储浆桶中，制备好的水泥浆滞留时间不得超过2小时。

5）预搅下沉

启动浆喷机电动机，放松起重机或卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下浆喷切土下沉，开启灰浆泵同时喷浆，边喷浆边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻进至桩底标高，并原位喷浆30S以上。

6）提升喷浆搅拌

确认浆液已经到桩底时，以试验确定的速度提升搅拌钻头，边喷浆边旋转，提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵，在原位转动喷浆30s，以保证桩头均匀密实。

7）重复上下搅拌

喷浆机提升到设计桩顶标高时，为使软土和水泥浆浆喷均与，再次将浆喷机边旋转边沉入土中，到设计加固深度后在将浆喷机提升出地面。

8）提钻、转移

将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录表，桩机移位并校正桩机垂直度后进行下一根桩施工。

（3）质量检测

1）检测方法

检验方法采用钻孔取芯的试验方法进行。在已施工好的搅拌桩体中，采用110mm抽芯筒钻取芯样，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度、强度，及其抗渗能力。

2）检测标准

加固后土体28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。[3]

（4）地下连续墙成槽

地下连续墙成槽施工参照相关规范的要求。

6实施效益

在广州市轨道交通四号线南延段工程某标段车站土建工程应用了该技术，经实践证明，该技术可产生以下效益：

（1）在地下连续墙成槽施工中，形成了一道“保护屏障”，同时由于复合地层中含有水泥成分，大大改良了泥浆性能，从而有效地解决了软弱地层中地下连续墙成槽容易“塌孔”、“卡斗”和“偏孔”等技术难题，提高了地下连续墙的施工质量和效率，节约了施工成本。

（2）利用三轴搅拌桩对连续墙两侧底层进行加固，同时也对导墙下的地层进行了加固处理，提高导墙下地层的地基承载力，从根本上解决导墙沉降变形的问题发生，保证连续墙成槽垂直度。

（3）使用三轴搅拌桩对地下连续墙进行成槽保护后，连续墙侧壁外观质量明显提高，无鼓包，墙体表面平顺，连续墙接头处无漏水，结合紧密。地下连续墙面无需作基面处理，即可直接在上面进行防水作业，节省人机料，减少基面处理费用

7结语

采用三轴搅拌桩对地下连续墙进行成槽保护，连续墙施工中塌孔卡斗的现象大幅减少，施工效率大幅提高。有效减少了地下连续墙漏水、鼓包等质量通病，提高了工程质量。但技术依然存在以下问题，需进一步探讨和研究。

（1）目前市场上仅有一种DN850@600施工规格的三轴的搅拌桩，因此限制了本技术仅能采用直径850mm的三轴搅拌桩对地下连续墙进行成槽保护。如能开发出小直径三轴搅拌桩施工机械或可变施工直径三轴搅拌桩施工机械，将能提高本技术的经济效益。

（2）三轴搅拌桩施工试桩时并没有充分考虑到场地地层的多样性，试桩范围选取代表性不足，不能反映出地层差异性。如日后技术应用于更大型的车站，地层差异将会更加明显，必须充分结合地质勘探报告，选取地层差异明显的范围进行施工，制定多个施工参数，最大程度控制三轴搅拌的成桩质量。

参考文献：

[1]吴小建、陈峰军、许抒；深基坑围护结构地下连续墙槽壁稳定性控制措施；中国市政工程；2010年S1期

[2]张鹏翔、吴立、阮庆松、阮明清、杜明玉；地铁站地下连续墙槽壁加固施工技术；中国西部科技；2014年09期

[3]周龙伟、孙虎；三轴搅拌桩施工及质量控制；黑龙江科技信息；2011年25期