文延慶

(中鐵二局股份有限公司，四川成都 610000)

1 工程概況

本標段工程包括2個區(qū)間，即機場北停車場出入線區(qū)間、機場站～機場北站區(qū)間，線路總長2 538.432雙延米，其中明挖段長813.341 m(機場站～機場北站區(qū)間明挖段376 m，出入線明挖段435 m)、盾構段長1 725.091雙延米。該工程兩上區(qū)間處于原珠江入?？跒┩康貛?，機場站～機場北站區(qū)間明挖段地表為現(xiàn)有新機場人工吹填淤泥質土，機場北出入線明挖段地表為灘涂地帶魚塘。

明挖段(含中間風井)地質自上而下為填土(以建筑垃圾、淤泥質土為主)、淤泥(根據土工試驗:淤泥質土是流塑性非常強的淤泥，含水率達75.8%以上，淤泥層最厚的地段有14 m，標貫擊數(shù)平均只有1.6擊，無地基承載力，上層5 m～6 m為機場建設時人工吹填的淤泥)、含有機質砂、粘土、中砂、可塑狀砂質粘性土、硬塑狀砂質粘性土，頂板:素填土、淤泥、粘土;側壁:淤泥、粘土;基底為粉質粘土和砂質粘性土，連續(xù)墻底為砂質粘性土、全、強風化片麻狀混合花崗巖。鉆孔芯樣見圖1。施工設計該工程機場站～機場北站區(qū)間明挖段開挖深度為18 m～22 m，基坑采用1 000 mm厚連續(xù)墻圍護結構，連續(xù)墻深度標準段27 m，始發(fā)井段33 m，內支撐采用兩道鋼筋混凝土和兩道鋼支撐，出入線明挖段開挖深度為0 m～14 m，圍護結構在基坑深度為5 m以上為600 mm素連續(xù)墻，其余為8 m～19 m鋼筋混凝土連續(xù)墻結構。

圖1 鉆孔芯樣

2 明挖段連續(xù)墻施工難點

根據地質詳勘和補勘資料，機場站～機場北站區(qū)間明挖段從地表以下8 m～14 m為淤泥質土，由于淤泥質土是流塑性非常強的淤泥，含水率達75.8%以上，淤泥層最厚的地段有14 m，標貫擊數(shù)平均只有1.6擊，無地基承載力。因此連續(xù)墻施工成為本工程最大的關鍵點，連續(xù)墻的成敗是決定工程成敗的關鍵，而連續(xù)墻成敗的關鍵為連續(xù)墻成槽。該地層連續(xù)墻成槽存在以下的難點:1)淤泥質土地基本無承載力，大型施工機械設備無法進場到原地表進行施工作業(yè)，包括加固作業(yè);2)成槽機在成槽過程中，由于淤泥質土流塑性高，含水率高，在成槽過程中淤泥流動，泥漿護壁失效無法成槽;3)工程工期緊。

3 預處理施工方案的選取

根據工程位置所處地質的特殊情況，明挖結構連續(xù)墻施工要解決三個問題:首先，地基加固設備要進入施工場地，即軟基處理機械設備提供地基承載力;其次，周邊道路為連續(xù)墻成槽機提供足夠的地基承載力;第三，改良后的地層要確保連續(xù)墻施工過程中槽段壁不坍孔、縮孔。與設計充分溝通后，地表采用換填，提高施工范圍內的地表承載力，滿足地質改良設備進場，為滿足連續(xù)墻成槽機進場和連續(xù)墻成槽作業(yè)則需對淤泥質土進行改良。通過施工經濟比選和試樁試驗，該工程地質改良采用攪拌樁加固。

3.1 換填施工

為確保攪拌樁施工，地表處理采用砂質粘性土換填方式，避免因大的石塊和雜物造成攪拌樁施工困難，換填深度為2 m。為確保換填滿足承載力設計要求，換填采用擠壓換填即用推土機斜向下擠壓粘土，再用挖掘機挖出外冒的淤泥并外運，同時采用15 t壓路機邊換填邊碾壓，確保換填車輛能通過。

3.2 攪拌樁施工機具的選擇

經比選，三軸攪拌樁施工速度快，成樁質量高，但機械設備總重量約100 t，換填的地層地基承載力不能滿足三軸攪拌機進場，同時三軸攪拌，返漿量大，施工過程中因設備重量原因，會造成設備基礎部位下沉，設備四周土體隆起，攪拌樁垂直度無法保證，且影響附近新成攪拌樁的質量。

SP-5型深層攪拌樁機設備具有自重較輕、移動靈活、成樁質量高、施工速度快(可根據施工場地靈活安排設備的數(shù)量)、噪聲低等優(yōu)點，最主要是換填施工后，地基承載力能滿足設備施工的各項要求，因此本工程選用SP-5型攪拌機。1)樁機型號:SP-5型深層攪拌機;2)攪拌頭轉速:45 r/min;3)主電機功率:45 kW;4)最大施工深度:18 m。施工主要設備配置見表1。

表1 施工主要設備配置

3.3 攪拌樁試樁

施工前，在基坑內選24根攪拌樁作攪拌樁參數(shù)試驗，以選取最佳加固效果。試樁加固部位如圖2所示，施工主要材料供應廠家見表2。

表2 施工主要材料供應廠家

試樁初步擬定相關參數(shù)如表3所示。

圖2 攪拌樁選樁位置

表3 試樁初步擬定的相關參數(shù)

攪拌樁成樁檢測要求及參數(shù)如表4所示。

表4 檢測要求及參數(shù)

攪拌樁施工工藝試樁嚴格按施工技術交底進行施工。

3.4 攪樁樁施工參數(shù)的確定

1)機場～機場北站區(qū)間和機場北停車場出入線水泥攪拌樁試驗樁各項參數(shù)是保證本項目水泥攪拌樁工程順利施工的基礎和參考，根據本次試驗樁施工、檢測結果均達到設計強度1 MPa的要求。2)選擇合適的施工工藝。施工工藝是水泥攪拌樁質量好與差最重要的體現(xiàn)，根據本次試驗樁情況并參考其他工地類似工程，施工工藝采用4攪4噴。3)本次試樁采用的所有水泥摻量完成的攪拌樁雖均可以達到1 MPa，但根據淤泥地層所成樁體完整性、機場內淤泥地層攪拌樁加固經驗、試樁時由于無場地條件試樁位置未位于區(qū)間地質條件最差區(qū)域，為保證區(qū)間流塑性較強地段攪拌樁的成樁質量，建議水泥摻量達到20%以上，即達到60 kg以上，可根據實際需要摻入硫酸鈣和硫酸鈉等外加劑。

根據檢測單位報告攪拌樁相關參數(shù)如表5所示。

為使地下連續(xù)墻順利成槽，在地下連續(xù)墻的內外側施作φ500@400(橫向)×500(縱向)的護壁攪拌樁加固;加固深度為貫穿淤泥層及砂層以下1 m，單樁每延米摻入60 kg的水泥，摻入粉煤灰15 kg。

為改良場地范圍內的軟土，并使地下連續(xù)墻成槽及基坑施工的安全，在基坑外側施作φ500@500(橫向)×500(縱向)的攪拌樁加固，加固深度為貫穿淤泥層及砂層以下1 m，單樁每延米摻入60 kg的水泥，摻入粉煤灰15 kg;加固范圍為風井至盾構井出土孔段，連續(xù)墻外邊加固寬度為7 m，其余加固寬度均為5 m。

表5 攪拌樁相關參數(shù)

3.5 攪拌樁孔位布置

基坑外環(huán)形道路加固寬度為8 m，其余加固寬度為6 m，連續(xù)墻外側設置兩排直徑為500 mm@400 mm×400 mm的咬合攪拌樁，布置見圖3，圖4。連續(xù)墻施工時環(huán)形道路要承載100 t的成槽機，因此在環(huán)形道路的邊上縱向設置間距為2 m的攪拌樁，攪拌樁加固范圍及孔位布置具體詳見圖5。

圖3 基坑外攪拌樁加固大樣圖

圖4 連續(xù)墻內外側兩排相切樁大樣圖

圖5 環(huán)形道路外攪拌樁加固大樣圖

4 加固改良效果

圖6 連續(xù)墻護壁樁

攪拌樁施工完成后，達到水泥初凝后，對雙側攪拌樁處側進行抽芯檢測，芯樣完全達到試樁效果，檢測結果均達到設計強度1 MPa的要求。樁芯的連續(xù)性完整。在連續(xù)墻成槽施工過程中，對成槽機位置地表進行測量，并根據進度測量孔深標高，成槽完成后，成槽機立即撤離槽段位置，防止因成槽機久置槽段位置造成槽壁變形坍塌，混凝土灌注過程中，根據混凝土的澆灌量核實混凝土頂面標高等措施保證連續(xù)墻施工質量。連續(xù)墻護壁樁見圖6。

5 結語

位于濱海灘涂地帶，特別是明挖結構位于淤泥質地層中的明挖結構圍護結構施工是工程的難點，是工程施工成敗的關鍵。本工程地下連續(xù)墻施工前采用連續(xù)的攪拌樁護壁加固，確保本工程連續(xù)墻施工順利進行，在國內為明挖工程圍護結構在類似地層中施工提供了成功的案例，為以后在類似地層中施工有推廣應用價值。

［1］葉雷震.淺談水泥攪拌樁在淤泥質土地基加固中的應用［J］.水利建設與管理，2011(4):67-68.

［2］黃 紅，李慶偉.水泥深層攪拌樁在軟弱地基處理中的應用［J］.科技與生活，2011(11):111-113.