水泥土攪拌樁隔水帷幕在板橋泵站深基坑中的應(yīng)用

水泥土攪拌樁隔水帷幕在板橋泵站深基坑中的應(yīng)用

談太和

（深圳市廣水建設(shè)工程有限公司，項(xiàng)目總工程師、工程師）

蔡雄榮

（深圳市廣水建設(shè)工程有限公司，副總經(jīng)理、注冊(cè)一級(jí)建造師）

李家梁

（深圳市廣水建設(shè)工程有限公司，技委會(huì)名譽(yù)主任、教授級(jí)高級(jí)工程師）

【摘  要】深圳市板橋泵站土建工程地下水位高，水源豐富，基坑砂質(zhì)粘性土層滲透系數(shù)較大，應(yīng)用深層水泥土攪拌樁隔水帷幕施工技術(shù)后，取得了良好的隔水效果。

  【關(guān)鍵詞】水泥土；攪拌樁；深基坑；隔水帷幕；工藝；質(zhì)量；應(yīng)用

1、工程概況

板橋泵站工程位于深圳市南山區(qū)南頭片區(qū)學(xué)府路與港灣大道交匯口，泵站排水面積2.41km²，設(shè)計(jì)雨水流量21.3m³/S，設(shè)計(jì)污水排水流量297L/s，是本地區(qū)防汛排澇和污水綜合治理的重點(diǎn)工程。

1.1 基坑設(shè)計(jì)

本工程基坑采取設(shè)平臺(tái)放坡大開(kāi)挖方式。其中泵房及前池基坑底尺寸為47.12×50.62m，坡頂尺寸為92.55×96.485m，最大開(kāi)挖深度12.88m。在-2.7m高程設(shè)平臺(tái)分上下兩個(gè)不同坡面進(jìn)行開(kāi)挖，-2.7m以上邊坡比1∶1.5，采用噴錨支護(hù)，掛鋼筋φ4@200噴200px厚C20混凝土，-2.7m高程以下邊坡比1∶1.75，機(jī)械開(kāi)挖，人工修整成形。

1.2  基坑地質(zhì)條件

基坑地質(zhì)構(gòu)造分別為人工填土層、沉積淤泥層、砂質(zhì)粘性土層和粘土殘積土層，靠學(xué)府路與港灣大道交匯處緊靠海邊，基坑邊坡淤泥層較深。場(chǎng)地地下水位較高，埋深大約0.5～4.3m。

由于砂質(zhì)粘性土層的滲透系數(shù)較大，基坑離補(bǔ)給源較近，補(bǔ)給水源豐富。砂層上部是滲透系數(shù)很低的淤泥層，這使得砂層中的地下水具有一定的承壓性（即具有承壓水的特點(diǎn)），基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)將會(huì)出現(xiàn)大量涌水。同時(shí)由于該類土透水性強(qiáng)，抗沖刷能力弱，基坑極易發(fā)生管涌、流砂，造成邊坡坍塌。

2、水泥土攪拌樁隔水帷幕設(shè)計(jì)指標(biāo)和施工工藝參數(shù)確定

2.1 水泥土攪拌樁隔水帷幕設(shè)計(jì)指標(biāo)

為了防止基坑開(kāi)挖出現(xiàn)流沙和涌水，確保整個(gè)基坑邊坡穩(wěn)定，在基坑四周以外20m處設(shè)置水泥土攪拌樁隔水帷幕墻。隔水帷幕墻全長(zhǎng)403m，僅作基坑止水，不作基坑支護(hù)使用。

水泥土攪拌樁隔水帷幕墻由雙排樁搭接組成，樁與樁之間搭接不小于150mm。水泥土攪拌樁樁徑為550mm，樁頂高程2.00m，樁長(zhǎng)12～14m。

本工程采用強(qiáng)度等級(jí)42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為0.5，水泥摻入量為14%。

水泥土攪拌樁垂直偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%。

水泥土攪拌樁強(qiáng)度≥1.0MPa。防滲性能：微滲漏。

2.2  水泥土攪拌樁施工工藝參數(shù)確定

施工前根據(jù)選用的GZB-600型深層攪拌設(shè)備（葉片噴漿方式）及攪拌樁的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行工藝性試樁（數(shù)量2根），以此確定水泥土攪拌樁的各項(xiàng)施工工藝參數(shù)。

通過(guò)工藝性成樁試驗(yàn)，基坑隔水帷幕水泥土攪拌樁施工工藝參數(shù)確定如下：

攪拌切土下沉速度0.4～0.7m/min；

噴漿提升速度0.3～0.5m/min；

灰漿泵至噴漿口的距離40m以內(nèi)；

灰漿輸送量280L/min；

噴漿壓力1.5MPa。

3、水泥土攪拌樁隔水帷幕墻施工質(zhì)量控制

3.1  材料質(zhì)量控制

（1）水泥：采用強(qiáng)度等級(jí)42.5普通硅酸鹽水泥，新鮮無(wú)結(jié)塊，經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)和安定性試驗(yàn)合格后才進(jìn)行使用。

（2）水：采用飲用水。

3.2  施工技術(shù)保證措施

（1）編制施工方案，向操作工人進(jìn)行施工技術(shù)交底。

（2）水泥漿嚴(yán)格按設(shè)計(jì)指標(biāo)控制，拌好的水泥漿保持不產(chǎn)生離析。

（3）成樁過(guò)程嚴(yán)格控制預(yù)拌下沉和提升的速度，速度誤差控制在±100mm/min范圍內(nèi)；嚴(yán)格控制用漿量、噴漿壓力，噴漿做到均勻、連續(xù)、不斷漿，確保樁身攪拌均勻。

（4）當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后噴漿攪拌30s，在水泥漿與樁端土體充分?jǐn)嚢韬?，再開(kāi)始提升攪拌鉆頭。

（5）樁與樁的搭接時(shí)間不大于24h，如間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采取鉆孔留出榫頭或局部補(bǔ)樁、注漿等措施。

（6）施工時(shí)因故停噴灰漿時(shí)，將攪拌鉆頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)供漿時(shí)，再噴漿提升；停機(jī)時(shí)間超過(guò)3h，立即安排清洗管路。

（7）所使用的水泥都經(jīng)過(guò)篩分。拌制水泥漿液的水泥用量、泵送漿液的時(shí)間攪拌鉆頭提升的速度和攪拌次數(shù)等應(yīng)專人記錄；噴漿量及攪拌深度采用經(jīng)計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

（8）當(dāng)樁身強(qiáng)度及尺寸達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用復(fù)噴的方法進(jìn)行彌補(bǔ)。復(fù)噴攪拌次數(shù)視具體情況采取一次噴漿或一次攪拌二次噴漿，且最后一次提升攪拌鉆頭采用慢速提升。

（9）當(dāng)預(yù)拌下沉遇有塊石等障礙物時(shí)，在排除塊石等障礙物并填平土坑后重新進(jìn)行預(yù)拌下沉施工。

（10）安排專人定期檢查攪拌頭，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)攪拌頭被軟粘土包裹時(shí)，及時(shí)進(jìn)行清除。攪拌頭直徑磨耗量超過(guò)10mm時(shí)，及時(shí)予以更換。

3.3  質(zhì)量控制措施

（1）施工前認(rèn)真檢查水泥的質(zhì)量、樁位、攪拌機(jī)工作性能、各種計(jì)量設(shè)備（水泥流量計(jì)及其它計(jì)量裝置）完好程度。

（2）施工過(guò)程中加強(qiáng)質(zhì)量檢查，檢查重點(diǎn)是：水泥用量、樁長(zhǎng)、攪拌鉆頭提升速度、復(fù)攪次數(shù)、深度、停漿處理方法等。

（3）施工結(jié)束后檢查樁體強(qiáng)度、樁體直徑及防滲效果。根據(jù)檢查出的不合格樁的位置和數(shù)量等具體情況，分別采取復(fù)噴、補(bǔ)樁或加強(qiáng)鄰樁等措施。

（4）水泥土攪拌樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《水泥土攪拌樁隔水帷幕質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定。水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制貫穿于施工的全過(guò)程，施工過(guò)程中做到隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量計(jì)錄，并對(duì)照《水泥土攪拌樁隔水帷幕質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

4、檢測(cè)結(jié)論與隔水效果

4.1 檢測(cè)結(jié)論

本工程水泥土攪拌樁經(jīng)專業(yè)檢測(cè)單位采取地質(zhì)鉆探、野外原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)等綜合地質(zhì)勘察方法進(jìn)行檢測(cè)。樁芯抽樣檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果為：樁體膠結(jié)良好，攪拌均勻，樁芯堅(jiān)硬完整，樁芯單軸平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

鉆孔注水試驗(yàn)，檢驗(yàn)樁體防滲效果。本工程做鉆孔注水試驗(yàn)8段，在樁身上半段和下半段各做了一次注水試驗(yàn)，1～2個(gè)小時(shí)內(nèi)注入鉆孔水位無(wú)變化，攪拌樁的防滲性良好，經(jīng)攪拌處理后形成的隔水帷幕防滲體屬微透水～極微透水性。

樁芯檢測(cè)和注水試驗(yàn)結(jié)果表明，本次施工完成的水泥土攪拌樁攪拌較均勻，土層經(jīng)處理后透水性極低，已形成良好的防滲體，攪拌樁整體質(zhì)量達(dá)到良好。

4.2 隔水效果

在隨后進(jìn)行的基坑開(kāi)挖及基礎(chǔ)施工中，基坑底共設(shè)四個(gè)集水井，每個(gè)集水井一臺(tái)潛水泵抽排1mis即可排干集水井中集水。盡管遇到了較長(zhǎng)的雨季施工，基坑邊坡未發(fā)生坍塌，始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，保證了泵站基礎(chǔ)工程施工的順利進(jìn)行和整體工程的按期竣工。實(shí)踐證明，本工程采用深層攪拌法施工的隔水帷幕墻施工質(zhì)量良好，防滲隔水效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5、技術(shù)探討與改進(jìn)

5.1  設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)探討與改進(jìn)

（1）基坑底管涌形成： 板橋泵站基坑開(kāi)挖至基底時(shí)，靠學(xué)府路與港灣大道交匯方向的基坑底出現(xiàn)了較為嚴(yán)重管涌。根據(jù)當(dāng)時(shí)施工情況分析，設(shè)計(jì)的攪拌樁端高程略低于出現(xiàn)管涌基坑面高程，帷幕外地下水在基坑外邊坡土體壓力下，從水泥土攪拌樁端向基坑內(nèi)流動(dòng)卸壓而形成管涌。

（2）施工處理方法：

①在基坑坡腳打木樁，然后在木樁與坡面間堆置砂包，穩(wěn)定坡腳。

②在發(fā)生管涌區(qū)域拋石反壓，不可隨意清挖。

（3）改進(jìn)建議： 水泥攪拌樁長(zhǎng)度要根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)確定，類似上述淤泥層，樁端深度應(yīng)比基底面低3～5m。

5.2  施工參數(shù)探討與改進(jìn)

（1）水泥攪拌樁的強(qiáng)度與土層的關(guān)系

在開(kāi)挖出水池基礎(chǔ)時(shí)，其邊坡處在水泥攪拌樁位置，根據(jù)挖開(kāi)土層觀察，不同土層的水泥攪拌樁強(qiáng)度相差較大，砂粘土地層強(qiáng)度高，砂層和淤泥層強(qiáng)度低。

（2）原因分析： 不同土層的水泥攪拌樁強(qiáng)度與其施工參數(shù)密切相關(guān)，砂層噴漿壓力最小，淤泥質(zhì)土壓力最大。

（3）改進(jìn)建議： 水泥攪拌樁全面施工之前應(yīng)試樁，要根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造確定并及時(shí)調(diào)整噴漿壓力及提升速度等技術(shù)參數(shù)。