地鐵車站三軸攪拌止水帷幕施工質(zhì)量控制技術(shù)

關(guān)凱升

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 津南 300350）

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑市場的不斷發(fā)展， 建筑行業(yè)的持續(xù)擴(kuò)張，建筑行業(yè)對新工藝的要求越來越多［1］。三軸水泥土攪拌樁由于作業(yè)效率高、 水泥土攪拌更均勻等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在地鐵深基坑工程中。鉆孔灌注樁＋三軸攪拌止水帷幕比地下連續(xù)墻成本低， 施工速度也快，但其施工質(zhì)量受工程地質(zhì)條件影響較大，常會發(fā)生基坑涌水、涌砂、坍塌等事故［2］。 在某軌道交通基坑開挖范圍內(nèi)，液化層廣泛分布（液化等級為中等～嚴(yán)重），三軸攪拌止水帷幕施工質(zhì)量如果得不到有效的保證， 將會進(jìn)一步加大基坑在開挖過程中出現(xiàn)涌水、涌沙的風(fēng)險。 筆者結(jié)合該工程，探討了三軸攪拌樁止水帷幕施工質(zhì)量控制技術(shù)， 以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 地鐵站概況

某地鐵站總長為307.55 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.6 m，基坑深度約為19.24 m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁＋三軸攪拌止水帷幕形式， 止水帷幕與鉆孔樁深度一致，均插入基坑底以下約9 m。 車站東側(cè)存在風(fēng)險建筑物，為一棟6 層居民樓。該建筑距離車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊緣最近直線距離僅4.19 m， 其基礎(chǔ)為獨(dú)立條形基礎(chǔ)，樓體為磚混結(jié)構(gòu)。 車站西側(cè)存在一道3 m長的雨水管。在進(jìn)行車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時，該雨水管需要開挖廢除。 車站風(fēng)險源與車站的位置關(guān)系具體如圖1 所示。

圖1 車站風(fēng)險源與車站位置關(guān)系圖Fig.1 Relations of station risk source and station location

1.2 地質(zhì)及水文概況

工程地質(zhì)勘探揭示， 工程區(qū)主要為第四系地層，其中不良地層主要為：（1）雜填土。 稍濕-潮濕，層厚0.8～2.4 m；（2）人工素填土。該層為施工棄土，堆積于雜填土上，雜亂分布于在建公路路面或兩側(cè)，以粉土、粉質(zhì)黏土為主，松散～稍密（可塑），稍濕～潮濕，厚度為0.5～7.0 m，力學(xué)性質(zhì)差，穩(wěn)定性差。 （3）粉細(xì)沙。 該層為黃褐色，中密，飽和，存在液化現(xiàn)象。 （4）黏質(zhì)粉土。 該層局部存在液化現(xiàn)象， 液化層頂面高程約為766.82～768.84 m，底面高程約為761.14～750.49 m。

本車站地基液化等級為中等～嚴(yán)重。 地震液化會使土體完全喪失抗剪強(qiáng)度和承載能力， 并發(fā)生流動，導(dǎo)致地面沉降、建筑物破壞等。

該場區(qū)內(nèi)地下水類型為第四系松散層淺層孔隙潛水，水位高，水量較豐富。特別是9 月份，由于雨季降水，汾河流量增大，導(dǎo)致淺層潛水埋深較小。 故該工程設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁＋三軸攪拌樁止水帷幕的形式， 而三軸攪拌樁止水帷幕的施工質(zhì)量控制是保證后續(xù)基坑安全開挖的重要前提。

2 三軸攪拌止水帷幕施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

三軸攪拌止水帷幕施工質(zhì)量的影響因素較多，主要包含施工機(jī)械的下鉆垂直度、 原材料的質(zhì)量因素、工藝參數(shù)確定、施工工序質(zhì)量控制等［3］。

2.1 嚴(yán)格控制水泥進(jìn)場質(zhì)量

該工程三軸攪拌止水帷幕施工采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥。 散裝水泥進(jìn)場后， 先查驗(yàn)產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書、檢驗(yàn)報告，并由試驗(yàn)室報監(jiān)理工程師現(xiàn)場見證取樣、送檢，經(jīng)檢測，各項(xiàng)性能指標(biāo)合格后，方可投入使用。

2.2 嚴(yán)格控制水泥摻量

施工前， 根據(jù)不同軸斷面三軸攪拌樁的深度及設(shè)計(jì)的水泥摻量，應(yīng)用式（1）計(jì)算確定每幅攪拌樁的水泥用量［4］。 最后，通過試樁試驗(yàn)，確定施工參數(shù)。

式中：S 為三軸攪拌樁加固截面面積，m2，Φ850 三軸攪拌樁加固截面積S=1.495m2；L 為樁長，m，；γ土為土體單位體積重量，kN／m3，取18kN／m3；a 為水泥摻量，%。

2.3 嚴(yán)格控制施工工序

為了保證攪拌樁幅與幅之間有效、充分搭接，避免接縫處滲漏水， 建議采用相鄰幅套孔的施工方法［5］，具體施工順序如圖2 所示。

圖2 施工順序圖Fig.2 Construction sequence diagram

施工時，切記不可順序施工，否則接縫位置極易滲漏水。 在進(jìn)行現(xiàn)場施工時， 嚴(yán)格按照掛線跳幅施工， 每一幅都要有施工記錄表。 技術(shù)人員在交接班時，要填寫好交接班記錄，且要進(jìn)行現(xiàn)場交接。 如遇特殊情況，一定要定人定崗交接［6］。

2.4 嚴(yán)格控制攪拌下沉、提升速率

按照試樁結(jié)果控制鉆桿下沉及提升速率，是確保水泥摻量和施工質(zhì)量的關(guān)鍵。 在進(jìn)行現(xiàn)場施工時，由技術(shù)人員24 h 輪流盯控，實(shí)時填寫三軸攪拌樁施工記錄表，并對施工參數(shù)進(jìn)行分析，確保符合設(shè)計(jì)及施工方案要求。 鉆桿下沉?xí)r，速度應(yīng)控制在1 m／min 內(nèi)；提升時，速度應(yīng)控制在2 m／min內(nèi)。 另外，還要保證下鉆及提升勻速進(jìn)行，從而保證樁體的均勻性，避免因局部攪拌不均勻?qū)е鲁霈F(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。 還應(yīng)注意，攪拌至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)靜止噴漿30 s 后，開始復(fù)攪，以保障樁底成樁質(zhì)量［6］。

2.5 嚴(yán)格控制攪拌樁深度

根據(jù)地質(zhì)縱剖面圖， 嚴(yán)格控制每一幅攪拌樁入巖層的深度（入巖層均約1 m）。 施工每一幅樁時，技術(shù)人員必須進(jìn)行現(xiàn)場盯控， 及時準(zhǔn)確地確定入巖時間、深度及攪拌樁成樁深度，并現(xiàn)場交底，確保按要求施工， 防止基坑在開挖時地下水通過止水帷幕底部繞流進(jìn)入基坑，引起坑底涌水、涌砂，甚至突涌［7］。該工程各樁的控制長度如表1 所示。

2.6 做好冷縫處理

樁與樁搭接時間不應(yīng)大于24 h，如超過24 h，則在進(jìn)行第二根樁施工時， 須增加20%的注漿量，同時減慢提升速度。如因相隔時間太長，致使第二根樁無法搭接時，應(yīng)作為冷縫處理。 這時，可在監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可下， 采取局部補(bǔ)樁或高壓旋噴樁補(bǔ)強(qiáng)的措施。 冷接頭處理應(yīng)在先行施工的攪拌樁達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行，以防偏鉆。 另外，為保證補(bǔ)樁效果，素樁與圍護(hù)樁搭接厚度約10 cm，在施工冷縫外側(cè)使用高壓旋噴進(jìn)行封堵［8］。 冷縫處理形式如圖3 所示。

表1 樁長控制表Tab.1 Pile length control

圖3 冷縫處理圖Fig.3 Cold seam treatment diagram

2.7 關(guān)鍵部位施工

關(guān)鍵部位施工指的是由于前期鉆孔灌注樁施工出現(xiàn)的鼓包以及兩排鉆孔灌注樁之間的三軸攪拌樁施工。為使關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量滿足要求，應(yīng)采取如下措施：（1）鉆孔灌注樁侵占三軸攪拌止水帷幕位置的混凝土鼓包在地下5 m 以上時， 應(yīng)采取開挖破除的方法，并將破除的混凝土塊清理干凈，回填后，進(jìn)行三軸攪拌樁施工。 （2）鼓包深度超過5 m，且無法開挖破除時，必須通過套打繞開鼓包，或者測量出鼓包位置坐標(biāo)，后期采用雙排高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。施工時， 應(yīng)確保高壓旋噴樁與三軸攪拌樁之間的有效搭接。 （3） 居民樓位置采取雙排高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，目的有二：一是提高該處土體抗?jié)B性能指標(biāo)，防止基坑開挖時工程降水導(dǎo)致建筑物不均勻沉降、開裂；二是提高該處土體強(qiáng)度。

3 結(jié)語

三軸攪拌止水帷幕的施工質(zhì)量的控制是全過程的，只有這樣，才能100%確保止水效果，達(dá)到設(shè)置止水帷幕的目的。 施工前，要進(jìn)行試樁試驗(yàn)，確定合理的施工參數(shù)。 在施工過程中，進(jìn)行嚴(yán)密盯控，確保嚴(yán)格按照工藝參數(shù)施工。 對施工過程中發(fā)生的突發(fā)事件及質(zhì)量缺陷位置，進(jìn)行加強(qiáng)處理。 這樣，才可以確?；俞∧坏氖┕べ|(zhì)量，確?；娱_挖安全。