一種軟土地區(qū)復雜周邊環(huán)境下深層水泥土攪拌樁“跳倉法”施工新技術
作者；張毅
1 工程概況
某工程地上8層，地下5層，框架剪力墻結構，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，同時也是天津市“歷史文化保護區(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)，一側緊貼已運營的城市地鐵，一側緊鄰2座重點保護大樓，周圍環(huán)境十分復雜。
2 工程地質與水文地質條件
2.1 工程地質條件
根據(jù)工程地質勘察報告，與降水工程相關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、粉質黏土質，含少量磚渣、灰渣等，屬中~高壓縮性土。④1粉質黏土、黏土 厚0. 50~3.50m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬中壓縮性土。④2粉土、粉質黏土厚0. 50~1.70m，粉土呈稍密—中密狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬中壓縮性土。⑥1粉質黏土 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粉質黏土 厚0. 80~1.60m，可塑狀態(tài)為主，無層理，含有機質、腐殖物，屬中壓縮性土。⑧1粉質黏土 厚2. 30~4. 00m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬中壓縮性土。⑧2粉土厚1. 50~3.20m，密實狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬中（近低）壓縮性土。⑨2粉砂、粉土 厚6. 00~9.20m，密實狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬低壓縮性土。⑨2-1粉質黏土厚0. 50~3.50m，可塑狀態(tài)，無層理，含鐵質，屬中壓縮性土。⑩1粉質黏土、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水文地質條件
1)潛水含水層 含水介質顆粒較細，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黏土及上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層粉質黏土、黏土、上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層粉質黏土透水性較差，可視為第一承壓含水層隔水底板。
3)第二承壓含水層 上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層粉土（地層編號⑪2）、粉質黏土(地層編號⑪3)、粉土、粉砂（地層編號⑪4）透水性好，為第二承壓含水層。其下粉質黏土（地層編號⑪5）為第二承壓含水層的隔水底板。
水層分布如圖1所示。
3 基坑支護設計概況
3.1設計概述
該工程基坑設計深度- 19. 060m，開挖面積達到13 100m2�；訃o結構采用地下連續(xù)墻，同時將基坑分為4個區(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1 300m2，Ⅳ區(qū)面積約800m2，各區(qū)域之間使用臨時地下連續(xù)墻隔開。
該工程一側緊貼已運營地鐵站體，一側緊鄰2座重點保護大樓，為降低因基坑開挖對地鐵及保護建（構）筑物造成的影響，采用深層水泥土攪拌樁對基坑進行裙邊加固和抽條加固。加固區(qū)域以場區(qū)東南側地鐵站附近及保護性建筑附近基坑內(nèi)土體加固為主。三軸攪拌樁加固區(qū)域與地下連續(xù)墻之間使用等強度高壓旋噴樁(無側限抗壓強度1. 0MPa)進行加固，深度同三軸攪拌樁。攪拌樁加固采用三軸ɸ850@ 600水泥攪拌樁，采用標準連續(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)域為坑底以下4m（- 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)域為坑底以下4m（- 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)域為- 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)域為- 13. 000~- 30. 000m，加固區(qū)域剖面如圖4b所示。
5)三軸攪拌樁加固區(qū)域3 加固區(qū)域為坑底以下4m（- 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，鉆機鉆進攪拌速度一般在1 m/min，提升攪拌速度在 1.0~1. 5m/min，在樁底部分重復攪拌注漿。
3)提升速度不宜過快，以免出現(xiàn)真空負壓、孔壁塌方等現(xiàn)象。攪拌樁成樁應均勻、持續(xù)、無頸縮和斷層，嚴禁在提升噴漿過程中斷漿，特殊情況造成斷漿應重新成樁施工。垂直偏差≤L/200（L為樁長）。
4)三軸攪拌樁養(yǎng)護時間28d，無側限抗壓強度1. 0MPa。加固體以上擾動部分需要弱加固，無側限抗壓強度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10c m/min，旋轉速度10 r/min，漿液流量100L/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)高壓旋噴樁成樁應均勻、持續(xù)、無頸縮和斷層，嚴禁在提升噴漿過程中斷漿，特殊情況造成斷漿應重新成樁施工。垂直偏差≤L/200（L為樁長）。
3)高壓旋噴樁養(yǎng)護時間28d，無側限抗壓強度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在現(xiàn)場向設計深度進行旋轉掘進，同時在灰漿系統(tǒng)及高壓風系統(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、密實度、抗壓強度等性能參數(shù)指標提高，從而滿足設計需求的一種施工工藝。其土體改良的機理是：用水泥作為固化劑加固軟土時，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學反應，從而增加了顆粒之間的黏結力，增加了土體的強度和密實度，形成具有一定強度和穩(wěn)定性的水泥加固土。改良后的土體在抗壓強度指標上遠遠高于原天然軟土強度，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
高壓旋噴樁進行地基加固一般包括成孔和噴射加固2個階段。成孔階段采用鉆機進行預成孔，通過鉆機確保噴頭達到指定深度。
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，鉆桿邊旋轉邊向上提升。噴射出的高壓水泥漿在切削周圍土體的同時，也與之攪拌混合，最終形成了水泥漿與土相結合的柱狀加固體，也就是“旋噴樁”。
4.3深化設計
根據(jù)設計情況，為進一步提高工程質量，在該工程施工之前對加固區(qū)域進行深化設計。深化內(nèi)容為施工節(jié)點深化和施工順序深化。
4. 3.1節(jié)點深化
將三軸攪拌樁和高壓旋噴樁施工節(jié)點按照設計要求和相關規(guī)范要求進行深化，具體節(jié)點詳圖如圖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
漿進入會對原狀土進行擾動，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，待前施工段強度增長后再進行相鄰施工段施工。
5施工工藝
5.1三軸攪拌樁
施工工藝流程：鉆機就位->機位調平->下鉆攪拌（確定底標高）->鉆進至設計孔深->停鉆->噴漿，提鉆->提升至設計標高（停止噴漿，成樁結束）->移至下->樁位。
5. 2高壓旋噴樁
施工工藝流程：測量、放線定位->地質鉆機就位->土層鉆->旋噴機就位->制漿，下注漿管->超高壓清水切割（冒漿、排漿）->沖洗移位->樁頂回灌。
6施工主要機械設備（見表1，2）
7結語
由于該工程周邊環(huán)境復雜，在深基坑安全控制措施中采取地基加固技術，即在靠近地鐵和保護性建筑一側進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。
8[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營的地鐵區(qū)間隧道、地鐵車站及附近保護建（構）筑物的保護要求極高，施工難度極大。為降低因基坑開挖對地鐵及保護建（構）筑物造成的影響，本工程采用深層水泥土攪拌樁進行裙邊加固和抽條加固，取得了良好的效果。
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