超深雙輪銑深層攪拌墻在軟土地基中的應(yīng)用

盧雄波 易嗣辰 萬 瑋

中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 201204

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目總體概況

背景項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū)前灘區(qū)域，東鄰東育路、西接前茂路、南至高青西路、北至海陽西路；本工程場(chǎng)地四周為市政道路，北側(cè)與西側(cè)緊鄰在建工地，距離上海軌交11號(hào)線最近距離為124 m。基坑施工影響范圍內(nèi)的市政管線位于市政道路下（圖1）。

圖1 周邊環(huán)境示意

本項(xiàng)目用地面積15 819 m2，總建筑面積137 987.54 m2，其中地上建筑面積99 073 m2，地下建筑面積38 914 m2。子項(xiàng)建筑為5棟，1#樓和2#樓為高126 m超高層住宅、3#樓為高76 m辦公樓、4#樓為3層附屬商業(yè)、3層地下室為車庫和設(shè)備用房。

1.2 水文地質(zhì)條件

1.2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地勘資料，項(xiàng)目所處場(chǎng)地地層分布從上至下依次為：①素填土、②粉質(zhì)黏土、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾薄層粉砂、④淤泥質(zhì)黏土、⑤2砂質(zhì)粉土、⑦灰色粉砂、⑧灰色粉質(zhì)黏土、⑨粉砂。

1.2.2 地下水

對(duì)本工程基坑施工有影響的地下水為：

1）淺部土層中的潛水，水位埋深0.90～2.55 m。

2）賦存于⑤2 層及⑦層的承壓水，水頭埋深為5.16～5.38 m。

1.3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)概況

基坑挖深14.95 m，局部落深19.50 m，施工采用順作法，圍護(hù)形式為：CSM工法墻止水帷幕＋鉆孔灌注樁排樁＋3道鋼筋混凝土水平支撐。

CSM工法墻設(shè)計(jì)參數(shù)為：墻深49.5 m，墻厚0.8 m，周長(zhǎng)476.61 m，兩攪兩噴成墻，單幅墻長(zhǎng)2.8 m，兩幅墻之間搭接0.4 m，墻體垂直度偏差不超過1/400，墻體中心線偏差不得大于50 mm。采用P.O 42.5水泥，水泥摻量18%，水灰比1.5，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8 MPa。為減小基坑施工對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，成墻采用隔一施一方式。

2 CSM工法應(yīng)用的難點(diǎn)

1）本區(qū)域大開發(fā)，多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)施工，為減少對(duì)周邊環(huán)境的影響，政府主管部門要求必須“按需降水，減少抽水量”。

2）本場(chǎng)地⑤2和⑦層承壓水聯(lián)通，采用“隔斷式”止水帷幕，CSM水泥土攪拌墻要插入⑧層不透水層，所以CSM水泥土攪拌墻深達(dá)49.5 m，為上海市首例超過40 m的CSM水泥土攪拌墻，沒有施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒[1-2]。

3 施工工藝

3.1 CSM工法工藝流程

場(chǎng)地清理→安裝調(diào)試、檢測(cè)→開溝鋪板→移機(jī)就位→銑削攪拌下沉→提升噴漿攪拌成墻→移動(dòng)設(shè)備施工下槽段

3.2 施工參數(shù)

下沉速度：深度在25 m以內(nèi)0.6 m/min；大于25 m時(shí)0.35 m/min。提升速度：0.65 m/min。采用P.O 42.5水泥，水泥摻量18%；水灰比1.5；提升噴漿速率850 L/min；漿液總用量65 485 L。

4 施工質(zhì)量管控要點(diǎn)

4.1 定位

由測(cè)量員先放樣出圍護(hù)中心線點(diǎn)位，并根據(jù)中心線的點(diǎn)位插鋼筋做好定位樁，拉通線復(fù)核。

根據(jù)中心線在機(jī)械軌道處設(shè)置外控線，施工時(shí)根據(jù)外控線來控制成墻的位置及施工走向，并確保墻體的中心偏差≤50 mm。

4.2 垂直度

設(shè)備安裝完成后，先用水準(zhǔn)儀及水平尺器調(diào)整機(jī)器的水平，后用經(jīng)緯儀從2個(gè)方向調(diào)整鉆桿的垂直度，調(diào)整完畢后，將控制電腦置零。

在鉆進(jìn)過程中由設(shè)備銑頭及鉆桿內(nèi)的垂直度控制儀自動(dòng)成像傳輸至駕駛室的監(jiān)控屏，由駕駛員適時(shí)控制調(diào)整，滿足≤1/400的設(shè)計(jì)要求。移機(jī)過程中，由專人用經(jīng)緯儀從2個(gè)方向抽查鉆桿的垂直度。

4.3 鉆桿運(yùn)行及漿液輸送控制

在電腦中輸入?yún)?shù)，液晶顯示屏顯示控制參數(shù)，操作人員進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)整。

4.4 后臺(tái)控制

1）水灰比：漿液的拌制由微電腦直接控制，每桶漿的水及水泥的用量由操作人員事先根據(jù)本工程設(shè)計(jì)的水灰比，提前輸入電腦進(jìn)行控制。

2）漿液量的控制：測(cè)出拌漿桶的直徑，算出一桶漿液的體積，根據(jù)每幅墻使用的水泥量及水泥漿密度，計(jì)算出每幅墻的用漿量，再得出每幅墻使用的漿液桶數(shù)，輸入電腦控制漿液用量。

4.5 取芯樣品

CSM止水墻養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 d后進(jìn)行鉆芯取樣，鉆芯孔間距不大于50 m。取樣孔注漿封閉。

5 施工過程中的安全注意事項(xiàng)

1）CSM工法樁基移機(jī)前檢查場(chǎng)地土質(zhì)，如有大量淤泥或場(chǎng)地承載力不夠時(shí)，必須置換并鋪設(shè)路基箱板，防止樁基移機(jī)過程中傾斜，甚至傾翻。

2）由于施工過程中溝槽內(nèi)有大量泥漿，若施工人員掉入很難自行爬出，故在施工過程中必須在溝槽兩邊搭設(shè)安全圍欄，嚴(yán)禁非相關(guān)人員靠近。CSM工法樁基運(yùn)行過程中在周圍10 m范圍內(nèi)拉設(shè)警戒線，嚴(yán)禁無關(guān)人員攀爬。

3）發(fā)電使用的柴油必須集中堆放，堆放點(diǎn)做好防曬、防火措施，并派專人定時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)加油，防止發(fā)電機(jī)因油燒干而損壞甚至爆炸。

4）CSM工法做止水帷幕時(shí)，深度一般都比較深，所以CSM樁機(jī)整機(jī)高度較高，建議在施工前要提前觀察相鄰地塊起重吊裝設(shè)備的使用情況。施工過程中對(duì)于不可避免的起重機(jī)械越界作業(yè)要進(jìn)行預(yù)警，防止發(fā)生碰撞危險(xiǎn)[3-6]。

6 施工中遇到的問題及應(yīng)對(duì)措施

6.1 施工質(zhì)量方面

1）下鉆速度慢、施工效率低甚至出現(xiàn)抱鉆。

① 原因分析：本工程在前期試成樁過程中發(fā)現(xiàn)下鉆速度很慢甚至出現(xiàn)“抱鉆”現(xiàn)象，在查閱地勘報(bào)告后發(fā)現(xiàn)地下⑤2層砂質(zhì)粉土及⑦層粉砂層較厚（地面以下25 m至墻底以上2 m），容易槽壁坍塌，并造成銑頭“抱鉆”。

② 解決措施：下鉆時(shí)摻加膨潤(rùn)土調(diào)制的泥漿作為潤(rùn)滑液，提高下鉆速度，保護(hù)槽壁；并對(duì)銑頭的銑牙進(jìn)行更換，采取合金銑牙，提高了切削及耐磨能力。

2）施工中產(chǎn)生冷縫。

① 原因分析：CSM銑削輪強(qiáng)度較高，可在含卵石的地層中施工，故在施工間歇不超過48 h的情況下可不進(jìn)行“冷縫”處理。

② 解決措施：為提高止水效果，對(duì)施工間歇超過48 h的“冷縫”采取在外圍補(bǔ)φ800 mm@600 mm高壓旋噴樁的方法加強(qiáng)止水墻的密封效果。

6.2 文明施工方面

1）CSM工法止水墻施工過程中置換出來的泥漿量較大，需用挖機(jī)跟隨掏挖歸堆，并組織定期外運(yùn)。

2）施工過程中噴氣噴漿壓力較大，造成溝槽內(nèi)泥漿迸射較遠(yuǎn)。施工過程中鉆桿處一定范圍內(nèi)有大量泥漿迸射出來給周邊造成污染，由于施工位置都靠近市政道路，故在施工過程中在靠近市政道路一側(cè)搭設(shè)鋼管架并掛設(shè)綠色密目網(wǎng)，避免污染市政道路及影響行人。

7 結(jié)語

本基坑經(jīng)抽水驗(yàn)證及開挖后檢驗(yàn)，整體成墻效果及止水效果滿足了基坑施工安全及周邊環(huán)境保護(hù)的要求，為了今后該工法在上海地區(qū)能有更好的應(yīng)用及推廣，提出如下

幾點(diǎn)建議：

1）CSM工法機(jī)械功率較大，電流較大。建議在今后的招標(biāo)過程中，要求專業(yè)分包自配專用發(fā)電機(jī)，避免結(jié)算時(shí)扯皮。

2）CSM工法施工過程中置換泥漿量較大，不利于文明施工。置換出來的泥漿要及時(shí)外運(yùn)。在今后項(xiàng)目施工過程中建議CSM工法先行施工，待CSM工法施工接近尾聲時(shí)再穿插其他工序施工。

3）結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)，若場(chǎng)地地層多為黏性土，則可用原土造漿；若地層中砂層或含砂礫土較厚，應(yīng)在下鉆過程中摻加膨潤(rùn)土泥漿潤(rùn)滑、護(hù)壁。

4）設(shè)計(jì)要求的CSM水泥土攪拌墻的水泥摻量為18%。在后期取芯時(shí)發(fā)現(xiàn)取芯樣品與理論成墻效果還是有一定差異。建議今后上海地區(qū)的CSM工法在施工時(shí)將水泥摻量控制在22%～25%。

5）CSM止水墻與圍護(hù)灌注樁之間有20 cm間隙，根據(jù)DGTJ 08-61—2010《上海市基坑工程技術(shù)規(guī)范》要求，在砂性土及砂土中止水帷幕與圍護(hù)灌注樁之間應(yīng)采取注漿措施。施工前，在CSM止水墻與圍護(hù)灌注樁之間應(yīng)做壓密注漿或高壓旋噴補(bǔ)強(qiáng)措施或縮小縫隙寬為10 cm，業(yè)主選擇縮小縫隙寬為10 cm。雖然基坑開挖后經(jīng)檢驗(yàn)效果不錯(cuò)，但還是出現(xiàn)過因樁間土流失導(dǎo)致的滲水問題，因此必須派專業(yè)堵漏人員全天候巡查基坑側(cè)壁。