【摘要】通過型鋼水泥土攪拌墻工法在池涇節(jié)制閘外移工程中的應用，介紹了其特點、施工工藝及注意事項、對周邊環(huán)境的影響、監(jiān)測等內容，該成功的運用證明了其有廣泛的前景。

【關鍵詞】水泥土；基坑；應用

型鋼水泥土攪拌墻也叫柱列式土壤水泥墻工法，即利用多軸型長螺旋鉆孔機在土壤中鉆孔，達到預定深度后邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合不同工程連續(xù)墻的水泥漿，將其與原土壤進行攪拌，在原位置上建成一段土壤水泥墻。然后再進行第二段墻施工，使相鄰的土壤水泥墻彼此有重合段，連續(xù)重疊搭接施工即可做成地下連續(xù)墻。同時在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作為其應力補強材，至水泥結硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體，再在水泥墻上布置鋼管內支撐以減少樁頂水平位移及基坑外側地面沉降量。

一、項目簡述

老池涇套閘離掘石港1.0km左右，是金山區(qū)半低地防汛、排澇骨干工程之一，通過安全鑒定評定為四類閘，本次拆除后將閘址外移。該工程是金山區(qū)防洪除澇及區(qū)域水資源調度綜合工程的一個組成部分，為浦南東片與浦南西片的分界水閘。本工程等別應為Ⅱ等，主要水工建筑物級別為2級。

二、地質條件

勘察資料顯示擬建場地在勘察深度（最大深度為35.45m）范圍內揭露的地基土均屬第四紀沉積物，主要由粘性土及粉性土組成。根據地基土的成因、時代、結構特征及物理力學性質指標等綜合分析，劃分為6個工程地質層及分屬不同工程地質層的亞層。各地層分布如下：①1素填土、②1灰黃色粉質粘土、②3灰色粘質粉土、④灰色淤泥質粘土、⑤1灰色粘土、⑤2灰色砂質粉土、⑦1灰色砂質粉土。

擬建場地的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，所屬的設計地震分組為第一組，地基液化等級為輕微。

三、設計方案

本工程建設內容為新建水閘一座，范圍為內河防沖槽至外河防沖槽。基坑場地位于池涇河上，場地內現為河道及兩側護岸，兩岸岸后為工廠的圍墻、廠房、電力管線、排水口等構筑物，基坑距廠房約9m；場地東西側為現狀河道。

因工程工期要求十分緊張，考慮這一要求，力求做到經濟合理，方便施工，進行了方案比較。綜合考慮安全、施工周期、經濟等因素，本次選用施工時基本無噪音，對周圍環(huán)境影響小，結構強度可靠，適合于以粘土和粉細砂為主的松軟地層；擋水防滲性能好，不必另設擋水帷幕，可以配合多道支撐應用于較深的基坑；結構尺寸較小，施工占地小，投資較省的型鋼水泥土攪拌墻結構。

圖1 基坑開挖分區(qū)示意圖

具體基坑圍護形式如下：

1、①區(qū)為閘室及內外河消力池段，基坑開挖深度為6.70m。采用單排三軸水泥土攪拌樁，樁徑850mm，間距600mm，深13m。樁頂部設C30鋼筋砼冠梁，寬1.20m，厚0.80m，頂高程為2.50m。內插H700×300型鋼，插二挑一布置，型鋼頂部高出冠梁頂面0.50m。水平向采用Φ609×16鋼對撐，間距5m。距冠梁0.45m處設截水溝。

2、②③區(qū)為內外河翼墻段，基坑開挖深度為1.00～5.90m。在南、北兩岸采用放坡+型鋼水泥土攪拌墻的支護形式：第一級放坡坡度為1：2.5，高度為1.50m，第一級放坡開挖結束后留1.0m的平臺，放坡后剩余基坑深度為5.2m，采用型鋼水泥土攪拌墻支護，布置形式同①區(qū)，因左右岸翼墻相距約28m，鋼對撐距離較長，故在鋼對撐中間位置布置一330×330mm的角鋼格構柱，格構柱下設置Φ600鋼筋砼灌注樁，長11m。在東、西兩側采用放坡+帽型鋼板樁支護形式，具體為：第一級放坡坡度為1：2.5，高度為1.5m，第一級放坡開挖結束后留2m的平臺，剩余基坑深度為1.0～4.4m，采用密排帽型鋼板樁+鋼支撐；帽型鋼板樁頂部采用H700×300型鋼圍檁，鋼板樁和水泥攪拌樁中間采用φ609鋼管對撐。

3、④區(qū)為內外河海漫段，兩側邊坡為1：2.50至擋墻?；觾蓚葹楝F狀擋墻，對擋墻進行加固，均在現狀基礎上直接開挖，開挖深度均為1.0m左右，不考慮采取支護措施。

4、⑤區(qū)為擋墻新建及加固段。該段北側擋墻進行拆除重建，南側采用灌注樁+帽型鋼板樁+導梁的型式在現狀擋墻前進行加固。

5、坑內加固

對①②③區(qū)坑內土體進行加固，采用水泥摻量不小于360kg/m3的水泥土攪拌，深3m。

計算時考慮了基坑邊緣20kPa的均布荷載，土體抗剪指標采用直剪固快指標。計算結果見下表，各項有關指標均滿足現行規(guī)范要求。

四、周邊環(huán)境的影響

采用平面有限元計算程序對基坑的施工過程進行了模擬分析，對周邊環(huán)境影響進行預測。采用了Hardening-soil模型，Mohr-Coulomb破壞準側，該模型假設三軸排水試驗的剪應力q與軸向應變成雙曲線性關系，同時采用彈塑性來表達這種關系，此外模型考慮了土體的剪脹和中性加載，構造HS模型的基本思想是三軸加載下豎向應變和偏應力之間為雙曲線關系。

主要計算不同挖深區(qū)域基坑開挖時圍護結構及坑邊土體位移。理論計算結果表明：最大基坑開挖深度6.7m引起臨近建筑最大水平位移為8.48mm，最大豎向位移約為4.61mm，滿足規(guī)范要求。

五、施工

5.1 施工順序

河道圍堰→基坑排水→地下障礙物探查、清障→土方回填→打設降水井、坑內降水→底板灌注樁施工、型鋼水泥土攪拌墻施工、帽型鋼板樁施工→閘室段①、②、③區(qū)開挖→人工修土，澆筑墊層、底板、閘墩等下部結構→拆除支撐→坑壁回填→型鋼回收、帽型鋼板樁拔出→內外河翼墻及內河北岸擋墻段④、⑤區(qū)開挖→海漫、擋墻結構施工→拆除圍堰。

5.2 施工方法及質量保證措施

1、水泥土攪拌樁的攪拌下沉速度建議控制在0.5～0.8m/min，提升速度宜小于1.0m/min，具體數值宜根據現場試成樁情況確定。

2、樁體垂直偏差不大于1/200，樁位偏差不大于50mm。

3、水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1.5，墻體抗?jié)B系數10e-7～10e-6cm/sec。水泥摻量20%，土體容重取18kN/m3。

4、水泥土攪拌樁28d無側限抗壓強度qu>0.5MPa。攪拌樁圍護28d后方可開挖。

5、基坑開挖前應檢驗樁身強度，宜采用漿液試塊強度試驗的方法確定。每臺班應抽查2根樁，

每根樁不少于2個取樣點，應在基坑坑底以上1m范圍內和坑底以上最軟弱土層處的攪拌樁內設置取樣點，每個取樣點制作70.7mm×70.7mm×70.7mm的水泥土試塊1組（3塊）。采用水中養(yǎng)護測定28d無側限抗壓強度，試塊未達到規(guī)定強度時，應進行取芯檢驗。取芯檢驗宜采用Φ110鉆頭，鉆取28d齡期的芯樣并應密封且及時進行無側限抗壓強度試驗。取芯數量不宜小于總樁數的2%，且不應少于3根。每根樁的取芯數量為在連續(xù)鉆取的全樁范圍內不同深度和不同土層樁芯上取不應少于5點，且在基坑坑底附近設取樣點，每點3件試塊。鉆取樁芯得到的試塊強度宜乘以1.2～1.3的系數。

6、現場施工第一批樁不少于3根，始終在監(jiān)理人員檢查下施工。檢查內容：水泥投放量、漿液水灰比及泵送時間、攪拌下沉及提升時間、樁長及垂直度控制方法。

7、攪拌樁必須確保水泥摻量，做到攪拌均勻、連續(xù)，不得出現24h施工冷縫。如因特殊原因出現施工冷縫則需補強，超過48h須在接頭旁加樁或進行壓密注漿補強。

8、圍護結構與墻后土體之間出現的裂隙應及時灌注水泥漿。

9、攪拌樁施工完畢后，吊機應立即就位，準備吊放H型鋼。型鋼插入時間宜控制在水泥土結硬以前，一般以30min為宜。

10、H型鋼在結構強度達到設計要求后全部拔出回收，在使用前必須涂刷減摩劑，以利拔出。

六、基坑支護監(jiān)測

基坑圍護施工和開挖過程中，應做好監(jiān)測工作，用監(jiān)測數據指導施工，實現信息化施工，具體的監(jiān)測內容包括：基坑頂部水平位移和沉降觀測；圍護墻水平、垂直位移的量測；圍護墻體測斜；支撐內力的測試；周邊建筑、道路、河岸地表沉降和水平位移觀測；基坑內外地下水位觀測。

結語：

型鋼水泥土攪拌墻結構在池涇節(jié)制閘外移工程中基坑圍護的實踐應用證明是成功的，其施工工藝較其他工藝對周圍環(huán)境影響小，結構尺寸較小，施工占地小，投資較省，值得廣泛推廣。

參考文獻：

[1]《金山區(qū)池涇節(jié)制閘外移工程初步設計報告》（上海宏波工程咨詢管理有限公司，2015年）.

[2]DGTJ08-61-2010基坑工程技術規(guī)范.