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 袁慶龍，劉天陽，張秀川，耿東各，朱明華

 （中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司，北京  100102）

[摘要]隨著城市地下空間的開發(fā)和利用，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)越來越密集，臨近地鐵的地下工程也日益增多。地下工程施工對正在運(yùn)營的地鐵區(qū)間隧道、地鐵車站及附近保護(hù)建（構(gòu)）筑物的保護(hù)要求極高，施工難度極大。為降低因基坑開挖對地鐵及保護(hù)建（構(gòu)）筑物造成的影響，本工程采用深層水泥土攪拌樁進(jìn)行裙邊加固和抽條加固，取得了良好的效果。

[關(guān)鍵詞]樁；深層水泥土攪拌樁；加固；施工技術(shù)

[中圖分類號]  TU753.3        [文章編號]1002 -8498( 2016) 01-0024 -04

1  工程概況

    某工程地上8層，地下5層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中地下總建筑面積為66 200m2，地上總建筑面積為137 000m2。地上建筑主體高度48. 30m，基底標(biāo)高- 19. 060m。該工程位于天津市和平區(qū)商業(yè)核心區(qū)域，同時(shí)也是天津市“歷史文化保護(hù)區(qū)”的心臟地帶，四周均為市政主干道。該工程為地鐵上蓋物業(yè)，一側(cè)緊貼已運(yùn)營的城市地鐵，一側(cè)緊鄰2座重點(diǎn)保護(hù)大樓，周圍環(huán)境十分復(fù)雜。

2  工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1  工程地質(zhì)條件

    根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，與降水工程相關(guān)土層主要為上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層（地層編號⑩1)，主要為雜填土、粉質(zhì)黏土及黏土，土層情況如下：①2素填土厚1. 90~4.50m，松散狀態(tài)黏土、粉質(zhì)黏土質(zhì)，含少量磚渣、灰渣等，屬中~高壓縮性土。④1粉質(zhì)黏土、黏土  厚0. 50~3.50m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中壓縮性土。④2粉土、粉質(zhì)黏土厚0. 50~1.70m，粉土呈稍密~中密狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中壓縮性土。⑥1粉質(zhì)黏土  厚3. 50~4.20m，軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。⑥4粉質(zhì)黏土  厚4. 00~4.80m，軟塑狀態(tài)，有層理，含貝殼，屬中壓縮性土。⑦粉質(zhì)黏土  厚0. 80~1.60m，可塑狀態(tài)為主，無層理，含有機(jī)質(zhì)、腐殖物，屬中壓縮性土。⑧1粉質(zhì)黏土  厚2. 30~4. 00m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中壓縮性土。⑧2粉土厚1. 50~3.20m，密實(shí)狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中（近低）壓縮性土。⑨2粉砂、粉土  厚6. 00~9.20m，密實(shí)狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬低壓縮性土。⑨2-1粉質(zhì)黏土厚0. 50~3.50m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質(zhì)，屬中壓縮性土。⑩1粉質(zhì)黏土、黏土厚1. 90~2.70m，可塑狀態(tài)，無層理，局部含貝殼，屬中壓縮性土。

2.2水文地質(zhì)條件

    1)潛水含水層含水介質(zhì)顆粒較細(xì)，水力坡度小，地下水徑流十分緩慢。排泄方式主要有蒸發(fā)、人工開采和向下部承壓水、地表水體滲透。沼澤相沉積層粉質(zhì)黏土（地層編號⑦）屬不透水~弱透水層，可視為潛水含水層與其下承壓含水層的相對隔水層。

2)第一承壓含水層  全新統(tǒng)下組陸相沖積層粉質(zhì)黏土、粉土、上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層粉土、粉砂透水性好，為第一承壓含水層。上更新統(tǒng)第五組陸相沖積層粉質(zhì)黏土及上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層粉質(zhì)黏土、黏土、上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層粉質(zhì)黏土透水性較差，可視為第一承壓含水層隔水底板。

3  基坑支護(hù)設(shè)計(jì)概況

3.1設(shè)計(jì)概述

    該工程基坑設(shè)計(jì)深度- 19. 060m，開挖面積達(dá)到13 100m2。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，同時(shí)將基坑分為4個(gè)區(qū)域，分階段“跳倉”施工，其中I區(qū)面積約5 000m2，Ⅱ區(qū)面積約6 000m2，Ⅲ區(qū)面積約1300m2，Ⅳ區(qū)面積約800m2，各區(qū)域之間使用臨時(shí)地下連續(xù)墻隔開。

    該工程一側(cè)緊貼已運(yùn)營地鐵站體，一側(cè)緊鄰2座重點(diǎn)保護(hù)大樓，為降低因基坑開挖對地鐵及保護(hù)建（構(gòu)）筑物造成的影響，采用深層水泥土攪拌樁對基坑進(jìn)行裙邊加固和抽條加固。加固區(qū)域以場區(qū)東南側(cè)地鐵站附近及保護(hù)性建筑附近基坑內(nèi)土體加固為主。三軸攪拌樁加固區(qū)域與地下連續(xù)墻之間使用等強(qiáng)度高壓旋噴樁(無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1. 0MPa)進(jìn)行加固，深度同三軸攪拌樁。攪拌樁加固采用三軸850@ 600水泥攪拌樁，采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工，加固平面如圖2所示。

    1)高壓旋噴樁加固區(qū)域1  加固區(qū)域?yàn)榭拥滓韵?m（- 19. 080~- 23. 080m），加固區(qū)域剖面如圖3a所示。

    2)高壓旋噴樁加固區(qū)域2加固區(qū)域?yàn)榭拥滓韵?m（- 19. 080~- 23. 080m），加固區(qū)域剖面如圖3b所示。

    3)三軸攪拌樁加固區(qū)域1  加固區(qū)域?yàn)? 13. 000~- 30. 000m，加固區(qū)域剖面如圖4a所示。

    4)三軸攪拌樁加固區(qū)域2  加固區(qū)域?yàn)? 13. 000~- 30. 000m，加固區(qū)域音0面如圖4b所示。

    5)三軸攪拌樁加固區(qū)域3  加固區(qū)域?yàn)榭拥滓韵?m（- 19. 080~- 23. 080m），加固區(qū)域剖面如圖4c所示。

3.2  三軸攪拌樁工藝要求

    1)三軸攪拌樁采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1.2，強(qiáng)加固區(qū)水泥摻入比20%，弱加固區(qū)水泥摻入比10%。

    2)樁身采用一次攪拌工藝，水泥和原狀土須均勻拌合，下沉及提升均為噴漿攪拌，為保證水泥土攪拌均勻，必須控制好鉆具下沉及提升速度，鉆機(jī)鉆進(jìn)攪拌速度一般在1 m/min，提升攪拌速度在

  1.0~1.5 m/min，在樁底部分重復(fù)攪拌注漿。

    3)提升速度不宜過快，以免出現(xiàn)真空負(fù)壓、孔壁塌方等現(xiàn)象。攪拌樁成樁應(yīng)均勻、持續(xù)、無頸縮和斷層，嚴(yán)禁在提升噴漿過程中斷漿，特殊情況造成斷漿應(yīng)重新成樁施工。垂直偏差≤L/200（L為樁長）。

    4)三軸攪拌樁養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度1. 0MPa。加固體以上擾動(dòng)部分需要弱加固，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度0. 4MPa。

  3.3  高壓旋噴樁工藝要求

    1)高壓旋噴樁采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8，空氣壓力0. 7MPa，漿液壓力3MPa，水壓25MPa，提升速度10cm/min，旋轉(zhuǎn)速度10 r/min，漿液流量100 L/min，分段提升噴射搭接長度15cm，水泥摻量25%，超噴攪高度50cm以上。

    2)高壓旋噴樁成樁應(yīng)均勻、持續(xù)、無頸縮和斷層，嚴(yán)禁在提升噴漿過程中斷漿，特殊情況造成斷漿應(yīng)重新成樁施工。垂直偏差≤L/200（L為樁長）。

    3)高壓旋噴樁養(yǎng)護(hù)時(shí)間28d，無側(cè)限抗壓強(qiáng) 度1. 0MPa。

  4  深層水泥土攪拌樁加固原理

  4.1  三軸攪拌樁加固原理

    三軸攪拌樁施工是采用三軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向設(shè)計(jì)深度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掘進(jìn)，同時(shí)在灰漿系統(tǒng)及高壓風(fēng)系統(tǒng)的配合作用下，在鉆頭處噴射出水泥漿液，鉆頭及螺旋鉆桿將水泥漿與原位土體反復(fù)混合攪拌，在各樁單元之間采取重疊搭接咬合方式施工，使土體的均勻性、自立性、密實(shí)度、抗壓強(qiáng)度等性能參數(shù)指標(biāo)提高，從而滿足設(shè)計(jì)需求的一種施工工藝。其土體改良的機(jī)理是：用水泥作為固化劑加固軟土?xí)r，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，從而增加了顆粒之間的黏結(jié)力，增加了土體的強(qiáng)度和密實(shí)度，形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的水泥加固土。改良后的土體在抗壓強(qiáng)度指標(biāo)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原天然軟土強(qiáng)度，壓縮性及滲水性比天然軟土也大大降低。

  4.2高壓旋噴樁加固原理

    高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固一般包括成孔和噴射加固2個(gè)階段。成孔階段采用鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)成孔，通過鉆機(jī)確保噴頭達(dá)到指定深度。

    在噴射加固階段，通過噴射管向土中噴射高壓水泥漿或其他硬化劑。噴射的同時(shí)，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊向上提升。噴射出的高壓水泥漿在切削周圍土體的同時(shí)，也與之?dāng)嚢杌旌�，最終形成了水泥漿與土相結(jié)合的柱狀加固體，也就是“旋噴樁”。

  4.3深化設(shè)計(jì)

    根據(jù)設(shè)計(jì)情況，為進(jìn)一步提高工程質(zhì)量，在該工程施工之前對加固區(qū)域進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。深化內(nèi)容為施工節(jié)點(diǎn)深化和施工順序深化。

4.3.1節(jié)點(diǎn)深化

    將三軸攪拌樁和高壓旋噴樁施工節(jié)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行深化，具體節(jié)點(diǎn)詳圖如圖5所示。

4.3.2施工順序深化

    三軸攪拌樁的加固深度范圍為- 19. 080~- 30. 000m和- 13. 000~- 30. 000m，加固初期水泥

漿進(jìn)入會(huì)對原狀土進(jìn)行擾動(dòng)，不利于控制基坑變形，為降低施工初期對基坑變形的影響，基坑加固采用“跳倉法”施工，待前施工段強(qiáng)度增長后再進(jìn)行相鄰施工段施工。

5  施工工藝

5.1  三軸攪拌樁

    施工工藝流程：鉆機(jī)就位->機(jī)位調(diào)平->下鉆攪拌（確定底標(biāo)高）->鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深->停鉆-噴漿，提鉆->提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高（停止噴漿，成樁結(jié)束）一移至下一樁位。

5.2高壓旋噴樁

    施工工藝流程：測量、放線定位->地質(zhì)鉆機(jī)就位->土層鉆孔->旋噴機(jī)就位->制漿，下注漿管->超高壓清水切割（冒漿、排漿）->沖洗移位一樁頂回灌。

6施工主要機(jī)械設(shè)備（見表1，2）

7  結(jié)語

    由于該工程周邊環(huán)境復(fù)雜，在深基坑安全控制措施中采取地基加固技術(shù)，即在靠近地鐵和保護(hù)性建筑一側(cè)進(jìn)行裙邊加固和抽條加固，對控制基坑變形取得了良好效果，確保了基坑安全。