雙軸攪拌樁重力壩在大面積基坑中的應用

朱喜良

（上海新蒲置業發展有限公司 上海 200241）

0 引言

對于上海軟土地基中開挖深度不超過6m 的基坑，水泥土重力式圍護墻是一種常用的基坑支護結構類型，具有施工方便、防滲止水效果好、施工工期短、節省投資等優點。但其位移和變形的控制能力較弱，由于本工程周邊環境不復雜，遠離市政道路管線，雙軸攪拌樁重力壩在本工程成功運用，安全可靠的圍護結構，取得了良好的社會效益和經濟效益。

1 項目概況

松江南站大型居住社區C19-22-06 地塊項目位于上海松江區車墩鎮，北靠泖亭路，東靠華長路，西臨陳家浜，南沿規劃聯梅路。

本工程基坑開挖面積約計39435m2，總用地面積53146.9m2，總建筑面積約155664.17m2。項目主要由11 棟17 層高層住宅、3 棟商業、配套公建及若干單層輔助用房組成，地下車庫一層，地庫基坑開挖深度4.85m，工程基坑支護體系采用雙軸攪拌樁重力壩，雙軸攪拌樁采用單樁斷面φ700，普通硅酸鹽水泥，強度等級42.5 級，水泥摻量13%（消耗水泥重量和被加固土體重量的百分比），局部暗浜處水泥摻量增加到18%，雙軸樁單樁面積為0.71m2，水灰比0.55，攪拌樁樁體與樁體的搭接200mm。攪拌樁壩體墻頂采用200 厚C20 混凝土壓頂，雙向配筋φ8@250。工程局部距離紅線較近，考慮局部采用攪拌樁內插H500×300×11×18 型鋼，以增加壩體剛度。

2 工程地質條件

根據勘探單位提供的勘察資料及工程現場實際環境，場地內和樹木、動遷完成后未清理的基礎及有一條長約100m 的河流，清理淤泥和土體進行了置換工作，土層性質如下：

第①層雜填土平均厚度為0.6～3.3m，涉及民宅和道路時上部為混凝土地坪，局部堆有建筑垃圾，土質松散，不均勻。

第②1層粉質粘土厚度為0.3～2.5m，很濕壓縮性高。

第②3層粘質粉土厚度為0.9～5.2m，呈松散狀態。

第③層淤泥質粉質粘土厚度為3.0～8.5m，呈流塑狀態，高壓縮性。

第④層淤泥質粘土層底標高-13.21～-14.75m，平均厚度7.40m，透水性差。

第⑤1-1層淤泥質粉質粘土埋深為-10.5～-13.0m，厚度為4.2～6.1m，在場地內均有分布，土質相對較好。

第⑤1-2層粉質粘土該層層頂埋深為-14.7～-18.5m，厚度為1.7～8.0m，中等壓縮性，在場地內均有分布。

第⑤2層粉砂該層層頂埋深為-16.1～-22.6m，厚度為1.6～17.9m，呈稍密～中密狀態，屬中等壓縮性。

第⑤3層粉質粘土，土質不均勻，該層層頂埋深為-22.0～-27.9m，呈軟塑狀態，屬中等壓縮性。

第⑥層粉質粘土層底標高-29.16～-29.70m，平均厚度3.39m，壓縮性中等，土質較均勻。

3 圍護方案選擇

本工程地下車庫基坑挖深約4.85m，基坑采用攪拌樁重力壩的圍護型式，基坑開挖面積約計39435m2，周長967m，圍護方案選擇如下：

（1）方案一、本工程東側、西側、南側圍護采用雙軸攪拌樁重力壩，北側采用土工法（雙軸攪拌樁內插H 型鋼）結合斜拋撐的圍護形式，結合兩排雙軸攪拌樁止水，此方案前期已通過專家論證，但是在與總包方案討論過程中發現該方案存在工期長，留設后澆帶，底板滲水風險大，斜撐施工時必須底板先澆筑完成，底板混凝土達到一定強度后才能施工底板上混凝土支座，底板和支座混凝土達到強度后方可實施斜撐的施工，斜撐需要加工時間，斜坡上的土不能一次出土，要等到斜撐施工完成后確保安全后方可進行挖土，斜撐的位置施工不當往往影響地下室墻板的施工且穿越墻板時要焊接止水鋼板，也是地下室外墻滲水點，此方案給施工和工期帶來不少的困難和隱患。

（2）方案二、圍護結構全部采用重力壩，我與設計協商，對圍護結構進行了優化，優化措施如下：在北側將攪拌樁寬度調整到3.7m 寬，在圍護壩體頂上卸載1.2m 高的土到河邊，經優化后基坑北側實際開挖深度僅僅3.2m，此方案優點：施工方便，經濟，可以機械化連續出土，施工進度得到保證。

考慮本項目基坑面積大、開挖有一定難度，且利用圍護壩體壓頂作為車輛行車及堆放一定的重物，結合現場的施工條件和施工成本，故經過方案比較，決定采用方案二，該方案不但能保證基坑止水又能有效的擋土，北側開挖深度減少，基坑土方可以連續出土，同時施工進度滿足開發要求節約成本，技術上滿足安全的要求。

4 設計驗算

基坑圍護采用重力式圍護墻，基坑開挖深度4.85m，局部深度2.2～3.2m，圍護墻厚度4.2m，樁長11m.局部攪拌樁內插H500×300×11×18 型鋼，計算考慮地面荷載20kPa。該基坑按三級基坑、依據《上海市標準-基坑工程技術規范（GG/T 08—61—2010）》進行設計計算。

4.1 抗滑移與抗傾覆驗算

雙軸攪拌樁重力壩抗傾覆安全系數K0值一般不小于（1.0～1.1），在上海的軟土地基按同類工程或實際經驗選取，抗滑移安全系數Kc值不小于（1.0～1.2），經過計算和復核，本工程基坑圍護結構抗傾覆安全系數K0=1.2，見圖1，抗滑移安全系數Kc=1.23，見圖2。

圖1 抗傾覆驗算

圖2 抗滑移驗算

4.2 整體穩定性驗算

攪拌樁重力壩建在軟土地基上，墻前墻后有顯著的地下水位差，壩體的整體穩定性計算采用圓弧滑動法，穩定安全系數采用總應力計算，K值不小于1.25，本工程基坑整體穩定性安全系數為1.68，見圖3。

圖3 整體穩定性驗算

4.3 坑底抗隆起穩定性驗算

根據上海市《基坑工程技術規范》，水泥土重力式圍護基坑按墻底地基承載力模式驗算坑底抗隆起穩定性計算，坑底抗隆起安全系數不小于1.5，本工程基坑坑底抗隆起安全系數2.18，滿足要求。

圖4 坑底抗隆起穩定性驗算

經過上述設計驗證計算，本次工程設計的圍護結構的安全系數全部符合要求。

5 雙軸攪拌樁重力壩施工

5.1 工藝流程

根據雙軸攪拌樁的施工特點，科學組織施工，合理安排施工流程，合理安排流水段施工，雙軸攪拌樁施工工藝如下：場地平整→測量放線→挖溝槽→樁機定位→預攪下沉→配置水泥漿→攪拌提升，第一次噴漿→重復攪拌下沉→重復攪拌提升，第二次噴漿→重復空攪下沉→重復空攪拌提升→沖洗管路系統→樁機移位。

5.2 水泥漿拌制、成孔鉆進及攪拌成樁

雙軸攪拌樁的施工工藝采用“二噴三攪”，即：第一次下沉預攪，預攪時不能帶沖水下沉，提升時噴漿70%→第二次重復下沉空攪，提升時噴漿30%→第三次空攪下沉，空攪提升。水泥漿的配置按設計要求的水灰比0.55（重量比）配置，雙軸攪拌樁施工時先計算每根樁的水泥用量，現場必須配置磅秤進行過秤，水泥漿液的制備在樁施工時提前進行，并用專業工具測試泥漿比重，合格后方可使用，每臺班抽查二次，認真填寫每根沉樁記錄以便復核。

5.3 施工質量保證措施

認真復核樁位和樁機的平整度，雙軸攪拌樁樁位偏差不大于50mm，同時用J2 經緯儀測量復核裝機垂直度，偏差不大于1/150。

雙軸水泥攪拌樁的施工應嚴格按照“兩噴三攪”的施工工藝，嚴禁施工單位采用攪拌下沉時帶水沖，操作時嚴格按照設計要求的工序施工，第三次空攪下沉和空攪提升的工序施工單位往往忽略，所以要認真旁站檢測，其重要性是使雙軸攪拌樁樁體均勻。

水泥漿噴漿時控制泥漿泵的壓力，不定期的檢查壓力表，指針在允許的壓力范圍內跳動。

為了使攪拌樁的土體均勻拌制，雙軸水泥攪拌樁的下沉和提升速度不宜大于50cm/min，攪拌樁應連續不斷施工，現場可以配備柴油發電機以備斷電。

雙軸攪拌樁樁體和樁體的搭接按照設計要求進行，一般搭接20cm，若樁體施工時搭接時間超過12h，必須征得設計同意下在接頭周圍補樁進行封閉，以防攪拌樁產生施工冷縫造成壩體有滲水現象發生。

為了防止配置的漿液發生離析現象，在施工中要求施工單位認真配置好每一罐水泥漿用量，按照設計要求的水灰比計算出每一根攪拌樁的水泥用量，水泥漿液用泥漿比重儀測試，合格后方可施工。

6 效果驗證

6.1 滲漏水情況

從基坑開挖到地下室結構施工完成，沒有發現明顯的滲漏點。

6.2 基坑圍護變形

從基坑開挖到地下室頂板完成，委托第三方監測單位對本工程基坑進行監測，基坑的水平位移和沉降位移都處在設計允許范圍內，見表1，本工程基坑圍護設計監測要求如下：墻頂垂直及水平位移報警值：日變量≥±3mm，累計量≥±40mm；墻體及坑外土體深層位移值，日變量≥±3mm，累計量≥±40mm；坑外地下水位下降值報警值：累計量≥±1000mm；地表垂直位移報警值：日變量≥±3mm，累計量≥±40mm。

表1 基坑監測

本工程沉降觀測點位和位移觀測點總共設置102 個，值點號C，沉降觀測點位有7 個點位下沉比較大，累計沉降量最大值29.84mm 沒有超出設計要求；水平位移點號W 有7 個點位壩體向基坑內移動，位移最大值33.6mm，累計變化量沒有超出設計要求，變形和位移在受控范圍內，基坑圍護結構基本安全。

6.3 鉆芯取樣

圍護結構完成后，雙軸攪拌樁經過28 的養護，檢測單位對不同部位的雙軸攪拌樁樁進行現場鉆芯取樣，根據本工程圍護樁的數量現場按規范抽取5 根樁，5 組數據經過計算實際強度分別為0.85MPa、0.84MPa、0.86MPa、0.85MPa 和0.88MPa，滿足規范和設計要求的樁體抗壓強度大于0.80MPa。

7 結論

本文主要介紹了雙軸攪拌樁的施工工藝和圍護結構的設計和深化并驗算，經過科學的管理和實施，確保了基坑的安全，節省了圍護結構的造價，保證了施工進度和質量，值得在大面積基坑圍護施工中推廣，也可以給同類項目提供經驗借鑒。