王偉敏

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266000）

1 工程概況

1.1 工程簡介

青島地鐵1號線汽車北站位于重慶路西側(cè)，沿重慶路南北方向布置，為地下三層雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)；B出入口采用明挖法施工，基坑開挖寬度7.8～10.6m?；由疃燃s為2.10～12.83m；周邊管線主要有給水、供電、通信、雨水等管線，其中供電管廊距離結(jié)構(gòu)外邊線2.56m。

1.2 工程及水文地質(zhì)

汽車北站B出入口基坑開挖范圍內(nèi)地層自上而下依次為：第<1>層：素填土，第<1-1>層：雜填土，第<7>層：粉質(zhì)黏土，第<7-1>層：中砂～粗砂。各巖土層主要物理力學(xué)及設(shè)計參數(shù)詳見表1。B出入口基坑開挖范圍內(nèi)地下水主要類型為第四系孔隙水，主要分布于第四系<7-1>層中砂～粗砂中，富水好，屬于強(qiáng)透水層，地下水位埋深2.62～6.10m，場地周邊地下水位與位于場區(qū)南側(cè)的洪溝河水位相近，兩者可能存在一定的徑流補(bǔ)給、排泄關(guān)系，地下水位隨季節(jié)、降雨情況有一定的變化。

表1 各巖土層主要物理力學(xué)及設(shè)計參數(shù)表

1.3 結(jié)合現(xiàn)場實際情況，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式適應(yīng)性分析

鉆孔灌注樁+旋噴樁止水帷幕方案：優(yōu)點：施工占用場地小，適應(yīng)性強(qiáng)，施工工藝成熟，施工過程中安全性較高，設(shè)備進(jìn)出場費用低。缺點：同類地層條件下容易塌孔，施工過程中產(chǎn)生大量泥漿垃圾，文明施工壓力大，旋噴樁在砂層范圍內(nèi)咬合差，基坑開挖后局部滲漏水嚴(yán)重。TRD水泥土地下連續(xù)墻插型鋼。優(yōu)點：施工速度快，止水帷幕效果好。缺點：TRD設(shè)備及后配套數(shù)量較多，設(shè)備進(jìn)場成本高，施工占用場地大，前期準(zhǔn)備時間長，施工場地局限性較大。攪噴樁插型鋼：優(yōu)點：施工速度快，止水帷幕效果好，設(shè)備及后配套數(shù)量較少，場地要求較低，型鋼可周轉(zhuǎn)利用，節(jié)約資源。缺點：新工藝，需不斷調(diào)整參數(shù)進(jìn)行試驗，確保樁體效果。

2 攪噴樁插型鋼關(guān)鍵技術(shù)原理

2.1 攪噴樁插型鋼技術(shù)原理

攪噴樁是在旋噴工藝基礎(chǔ)上，在鉆機(jī)鉆頭水泥漿噴射孔上部位置增加攪拌葉片，隨著鉆頭的旋轉(zhuǎn)先將土體打散，在鉆桿提升過程中，將高壓水泥漿投射到打散的土體中，通過漿液的切割、投射以及葉片的攪拌，形成相對均勻的水泥土，相鄰樁通過咬合布置，實現(xiàn)止水、穩(wěn)固的作用；在攪噴樁施工完畢，內(nèi)部插入預(yù)應(yīng)力工字鋼，使樁體具有較大的剛度和強(qiáng)度，從而起到基坑支護(hù)的作用；攪噴樁內(nèi)部插入型鋼兼顧了攪噴樁連排咬合形成止水帷幕和型鋼強(qiáng)度高兩者的優(yōu)點，起到基坑止水和支護(hù)的效果。B出入口攪噴樁直徑1000mm，咬合300mm，樁底深入不透水層不小于1.5m，內(nèi)插HW700×300×13×24型鋼，型鋼底距離樁底不小于0.5m。出入口平直段及斜坡段型鋼采用插一跳一型布置形式，集水坑范圍內(nèi)型鋼采用插二跳一型布置形式，基坑轉(zhuǎn)交部位按角平分線方向插入一根型鋼補(bǔ)強(qiáng)，在出入口與車站主體相交處采用攪噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

2.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）鉆孔。攪噴樁施工設(shè)備由長螺旋旋噴樁設(shè)備改裝而成，攪噴樁鉆機(jī)鉆桿為直徑15cm方管，使用大動力扭矩進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，鉆頭位置焊接兩個葉片，葉片長20～25cm，下鉆的過程中攪拌土體使葉片范圍內(nèi)土體均勻。鉆進(jìn)過程中不定期校核鉆桿的垂直度，及時糾偏，以保證樁體的垂直度。攪噴樁鉆孔采取跳樁施工（一般間隔1根樁），保證相鄰兩樁的施工間隔時間大于24h。

（2）攪噴施工。攪噴樁基本原理是鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升使?jié){液與崩落下來的土充分?jǐn)嚢?，?jīng)過一段時間的凝固后形成股階梯，通過咬合在一起的連續(xù)樁體，形成一圈豎向止水帷幕。為避免漿嘴堵塞，下鉆時通過注漿泵注入少量水泥漿，達(dá)到設(shè)計深度后進(jìn)行試噴，調(diào)整噴射參數(shù)，攪噴樁水泥摻入比不宜小于20%，調(diào)整完成后邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓噴射使鉆頭周邊土體破壞，達(dá)到設(shè)計樁體直徑，提升鉆桿過程中通過安裝在鉆頭位置的葉片攪拌作用，使土體和水泥漿攪拌均勻，提高樁體質(zhì)量。攪噴樁施工主要技術(shù)參數(shù)見表2。

（3）回灌水泥漿。高壓攪噴結(jié)束后，因水泥漿向周邊滲透加上水泥漿的固結(jié)，孔內(nèi)漿液液面會出現(xiàn)一定沉降，需要不斷補(bǔ)充漿液，直至液面不再下降為止。

（4）插型鋼施工。水泥攪拌樁施工完畢后，吊機(jī)應(yīng)立即就位，準(zhǔn)備吊放H型鋼。H型鋼使用前，在距型鋼頂端處開一個中心圓孔，孔徑約8cm，便于結(jié)構(gòu)施工完成后拔出型鋼，吊裝孔兩面加焊厚≥12mm的加強(qiáng)板，加強(qiáng)板尺寸400mm×300mm，中心開孔與型鋼上孔對齊。若所需H型鋼長度不夠，需進(jìn)行拼焊，焊縫應(yīng)均為坡口滿焊，焊好后用砂輪打磨平整；型鋼插入前需在型鋼表面均勻涂刷減摩劑便于后續(xù)型鋼拔出；型鋼插入前，根據(jù)設(shè)計圖紙確定型鋼插入（或外漏）長度，做好標(biāo)識，用吊車吊起型鋼后，校核型鋼位置及垂直度，保證型鋼中心與樁中心一致，確認(rèn)無誤后，采用振動錘輔助下放型鋼至設(shè)計深度，通過吊筋控制型鋼頂標(biāo)高。

表2 攪噴樁施工主要技術(shù)參數(shù)參考表

（5）型鋼拔出。待地下主體結(jié)構(gòu)完成并達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用專用夾具及千斤頂以冠梁為反梁，起拔回收H型鋼；起拔過程中始終用吊車吊提住頂出的H型鋼，千斤頂頂至一定高度后，用吊車將型鋼拔出樁體，在指定場地堆放好，分批集中運(yùn)出工地。型鋼拔出施工順序如下：鑿混凝土地坪、挖溝、人工清泥→起拔機(jī)就位、施加反力→吊機(jī)就位→起吊H型鋼。起拔機(jī)型號為WK-35型，最大起拔力400t，自重約3t。

3 攪噴樁插型鋼應(yīng)用效果及優(yōu)缺點分析

目前，應(yīng)用攪噴樁插型鋼作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)兼止水帷幕的汽車北站B出入口已施工完成，施工期間止水效果良好。開挖及結(jié)構(gòu)施工期間基坑底部無滲漏，很好地保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度。通過攪噴樁插型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用實踐，該工法與其他圍護(hù)形式相比，優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：（1）攪噴樁施工采用長螺旋鉆機(jī)鉆孔，對場地的要求較低，施工過程中占用空間較小，可廣泛推廣應(yīng)用。 （2）與鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁止水帷幕相比，對場地的環(huán)境影響較小，施工完成后清理場地容易，可滿足現(xiàn)場文明施工需求。（3）攪噴樁插型鋼施工速度與TRD水泥土攪拌墻相當(dāng)，與鉆孔灌注樁+旋噴樁止水帷幕相比，工期可節(jié)約15～20天。（4）止水效果好。出入口攪噴樁設(shè)計樁徑1000mm，咬合300mm，根據(jù)開挖揭露情況，攪噴樁樁徑滿足設(shè)計要求，且咬合良好，施工過程中為出現(xiàn)側(cè)壁滲漏水情況。（5）型鋼待結(jié)構(gòu)施工完成后可拔出，周轉(zhuǎn)利用，節(jié)約了鋼材。

缺點：（1）受施工工藝限制，攪噴樁不適合直徑超過15cm的砂卵石地層和風(fēng)化巖地層。（2）受設(shè)備施工垂直度影響，隨著樁深增加，樁間咬合質(zhì)量下降，根據(jù)施工實踐總結(jié)，該工法不適宜深度超過15m以上的深基坑應(yīng)用。

4 結(jié)語

通過本文對攪噴樁插型鋼工法在青島地鐵1號線B出入口工程中應(yīng)用研究，可得到結(jié)論如下：攪噴樁插型鋼作為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有場地適應(yīng)性強(qiáng)、施工工藝簡單、施工設(shè)備常見、成樁速度快、止水效果好、節(jié)約成本、基坑變形可控的特點；除超過一定深度的基坑和大直徑砂卵石地層和風(fēng)化巖地層外，其他施工條件均可采用；本文中闡述的技術(shù)原理、施工關(guān)鍵技術(shù)和重要參數(shù)等對類似工程具有一定的應(yīng)用借鑒作用。