水泥土攪拌樁隔水帷幕在板橋泵站深基坑中的應用

水泥土攪拌樁隔水帷幕在板橋泵站深基坑中的應用

談太和

（深圳市廣水建設工程有限公司，項目總工程師、工程師）

蔡雄榮

（深圳市廣水建設工程有限公司，副總經理、注冊一級建造師）

李家梁

（深圳市廣水建設工程有限公司，技委會名譽主任、教授級高級工程師）

【摘  要】深圳市板橋泵站土建工程地下水位高，水源豐富，基坑砂質粘性土層滲透系數較大，應用深層水泥土攪拌樁隔水帷幕施工技術后，取得了良好的隔水效果。

  【關鍵詞】水泥土；攪拌樁；深基坑；隔水帷幕；工藝；質量；應用

1、工程概況

板橋泵站工程位于深圳市南山區南頭片區學府路與港灣大道交匯口，泵站排水面積2.41km²，設計雨水流量21.3m³/S，設計污水排水流量297L/s，是本地區防汛排澇和污水綜合治理的重點工程。

1.1 基坑設計

本工程基坑采取設平臺放坡大開挖方式。其中泵房及前池基坑底尺寸為47.12×50.62m，坡頂尺寸為92.55×96.485m，最大開挖深度12.88m。在-2.7m高程設平臺分上下兩個不同坡面進行開挖，-2.7m以上邊坡比1∶1.5，采用噴錨支護，掛鋼筋φ4@200噴200px厚C20混凝土，-2.7m高程以下邊坡比1∶1.75，機械開挖，人工修整成形。

1.2  基坑地質條件

基坑地質構造分別為人工填土層、沉積淤泥層、砂質粘性土層和粘土殘積土層，靠學府路與港灣大道交匯處緊靠海邊，基坑邊坡淤泥層較深。場地地下水位較高，埋深大約0.5～4.3m。

由于砂質粘性土層的滲透系數較大，基坑離補給源較近，補給水源豐富。砂層上部是滲透系數很低的淤泥層，這使得砂層中的地下水具有一定的承壓性（即具有承壓水的特點），基礎開挖時將會出現大量涌水。同時由于該類土透水性強，抗沖刷能力弱，基坑極易發生管涌、流砂，造成邊坡坍塌。

2、水泥土攪拌樁隔水帷幕設計指標和施工工藝參數確定

2.1 水泥土攪拌樁隔水帷幕設計指標

為了防止基坑開挖出現流沙和涌水，確保整個基坑邊坡穩定，在基坑四周以外20m處設置水泥土攪拌樁隔水帷幕墻。隔水帷幕墻全長403m，僅作基坑止水，不作基坑支護使用。

水泥土攪拌樁隔水帷幕墻由雙排樁搭接組成，樁與樁之間搭接不小于150mm。水泥土攪拌樁樁徑為550mm，樁頂高程2.00m，樁長12～14m。

本工程采用強度等級42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為0.5，水泥摻入量為14%。

水泥土攪拌樁垂直偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%。

水泥土攪拌樁強度≥1.0MPa。防滲性能：微滲漏。

2.2  水泥土攪拌樁施工工藝參數確定

施工前根據選用的GZB-600型深層攪拌設備（葉片噴漿方式）及攪拌樁的各項設計指標進行工藝性試樁（數量2根），以此確定水泥土攪拌樁的各項施工工藝參數。

通過工藝性成樁試驗，基坑隔水帷幕水泥土攪拌樁施工工藝參數確定如下：

攪拌切土下沉速度0.4～0.7m/min；

噴漿提升速度0.3～0.5m/min；

灰漿泵至噴漿口的距離40m以內；

灰漿輸送量280L/min；

噴漿壓力1.5MPa。

3、水泥土攪拌樁隔水帷幕墻施工質量控制

3.1  材料質量控制

（1）水泥：采用強度等級42.5普通硅酸鹽水泥，新鮮無結塊，經強度試驗和安定性試驗合格后才進行使用。

（2）水：采用飲用水。

3.2  施工技術保證措施

（1）編制施工方案，向操作工人進行施工技術交底。

（2）水泥漿嚴格按設計指標控制，拌好的水泥漿保持不產生離析。

（3）成樁過程嚴格控制預拌下沉和提升的速度，速度誤差控制在±100mm/min范圍內；嚴格控制用漿量、噴漿壓力，噴漿做到均勻、連續、不斷漿，確保樁身攪拌均勻。

（4）當水泥漿液到達出漿口后噴漿攪拌30s，在水泥漿與樁端土體充分攪拌后，再開始提升攪拌鉆頭。

（5）樁與樁的搭接時間不大于24h，如間歇時間過長，采取鉆孔留出榫頭或局部補樁、注漿等措施。

（6）施工時因故停噴灰漿時，將攪拌鉆頭下沉至停漿點以下0.5m，待恢復供漿時，再噴漿提升；停機時間超過3h，立即安排清洗管路。

（7）所使用的水泥都經過篩分。拌制水泥漿液的水泥用量、泵送漿液的時間攪拌鉆頭提升的速度和攪拌次數等應專人記錄；噴漿量及攪拌深度采用經計量部門認證的監測儀器進行自動記錄。

（8）當樁身強度及尺寸達不到設計要求時，采用復噴的方法進行彌補。復噴攪拌次數視具體情況采取一次噴漿或一次攪拌二次噴漿，且最后一次提升攪拌鉆頭采用慢速提升。

（9）當預拌下沉遇有塊石等障礙物時，在排除塊石等障礙物并填平土坑后重新進行預拌下沉施工。

（10）安排專人定期檢查攪拌頭，當檢查發現攪拌頭被軟粘土包裹時，及時進行清除。攪拌頭直徑磨耗量超過10mm時，及時予以更換。

3.3  質量控制措施

（1）施工前認真檢查水泥的質量、樁位、攪拌機工作性能、各種計量設備（水泥流量計及其它計量裝置）完好程度。

（2）施工過程中加強質量檢查，檢查重點是：水泥用量、樁長、攪拌鉆頭提升速度、復攪次數、深度、停漿處理方法等。

（3）施工結束后檢查樁體強度、樁體直徑及防滲效果。根據檢查出的不合格樁的位置和數量等具體情況，分別采取復噴、補樁或加強鄰樁等措施。

（4）水泥土攪拌樁質量控制標準應符合《水泥土攪拌樁隔水帷幕質量檢驗標準》規定。水泥土攪拌樁的質量控制貫穿于施工的全過程，施工過程中做到隨時檢查施工記錄和計量計錄，并對照《水泥土攪拌樁隔水帷幕質量檢驗標準》的規定對每根樁進行質量評定。

4、檢測結論與隔水效果

4.1 檢測結論

本工程水泥土攪拌樁經專業檢測單位采取地質鉆探、野外原位測試和室內試驗等綜合地質勘察方法進行檢測。樁芯抽樣檢測試驗結果為：樁體膠結良好，攪拌均勻，樁芯堅硬完整，樁芯單軸平均抗壓強度達到設計要求。

鉆孔注水試驗，檢驗樁體防滲效果。本工程做鉆孔注水試驗8段，在樁身上半段和下半段各做了一次注水試驗，1～2個小時內注入鉆孔水位無變化，攪拌樁的防滲性良好，經攪拌處理后形成的隔水帷幕防滲體屬微透水～極微透水性。

樁芯檢測和注水試驗結果表明，本次施工完成的水泥土攪拌樁攪拌較均勻，土層經處理后透水性極低，已形成良好的防滲體，攪拌樁整體質量達到良好。

4.2 隔水效果

在隨后進行的基坑開挖及基礎施工中，基坑底共設四個集水井，每個集水井一臺潛水泵抽排1mis即可排干集水井中集水。盡管遇到了較長的雨季施工，基坑邊坡未發生坍塌，始終處于穩定狀態，保證了泵站基礎工程施工的順利進行和整體工程的按期竣工。實踐證明，本工程采用深層攪拌法施工的隔水帷幕墻施工質量良好，防滲隔水效果達到了設計要求。

5、技術探討與改進

5.1  設計樁長探討與改進

（1）基坑底管涌形成： 板橋泵站基坑開挖至基底時，靠學府路與港灣大道交匯方向的基坑底出現了較為嚴重管涌。根據當時施工情況分析，設計的攪拌樁端高程略低于出現管涌基坑面高程，帷幕外地下水在基坑外邊坡土體壓力下，從水泥土攪拌樁端向基坑內流動卸壓而形成管涌。

（2）施工處理方法：

①在基坑坡腳打木樁，然后在木樁與坡面間堆置砂包，穩定坡腳。

②在發生管涌區域拋石反壓，不可隨意清挖。

（3）改進建議： 水泥攪拌樁長度要根據地質結構確定，類似上述淤泥層，樁端深度應比基底面低3～5m。

5.2  施工參數探討與改進

（1）水泥攪拌樁的強度與土層的關系

在開挖出水池基礎時，其邊坡處在水泥攪拌樁位置，根據挖開土層觀察，不同土層的水泥攪拌樁強度相差較大，砂粘土地層強度高，砂層和淤泥層強度低。

（2）原因分析： 不同土層的水泥攪拌樁強度與其施工參數密切相關，砂層噴漿壓力最小，淤泥質土壓力最大。

（3）改進建議： 水泥攪拌樁全面施工之前應試樁，要根據地質構造確定并及時調整噴漿壓力及提升速度等技術參數。