船閘工程中深層水泥攪拌樁格柵支護墻施工技術

黃興鋒 羅藝 中交四航局第二工程有限公司

近年來深層水泥攪拌樁格柵支護墻被廣泛應用于軟土地區(qū)的深基坑支護項目中，水泥攪拌樁格柵墻是指將攪拌樁搭接形成格柵狀支護結構，在施工過程中需結合土層力學指標、基坑開挖深度等進行水泥攪拌樁格柵墻高度、厚度、插入基坑以下深度等參數(shù)的設計與計算，確保提升支護結構穩(wěn)定性、達成施工目標。

1.工程實例分析

1.1 工程概況

以某船閘工程為例，該工程計劃將深層水泥攪拌樁格柵墻作為船閘主體基坑支護形式，致力于提高地基承載力、完成軟弱地基的加固處理。在施工參數(shù)設計上，擬圍繞基坑一周布設寬10.2m的格柵墻，共應用到18770根攪拌樁、總長度為362261m；單根樁體直徑為0.7m、設計樁長為19.3m，樁頂、樁底標高分別為-0.2m和-19.5m，樁距設為0.5m，其具體布設形式如圖1、圖2所示。

1.2 地質(zhì)條件

通過觀察船閘所處區(qū)域的地形地貌特征可以發(fā)現(xiàn)，工程地處珠江三角洲、地貌具有顯著的河口三角洲特點，地形較為平坦，地面高程一般為0.8-3.5m。其主要地層為第四系地層與燕山期花崗巖體，自上而下劃分為人工填土層、海陸交互相沉積物層、殘積層三個層級，包含淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉細砂、中粗砂、礫砂、砂質(zhì)粘性土、全風化花崗巖與強風化花崗巖等成分。

圖1 基底格柵墻樁位布置圖

圖2 基坑格柵墻樁位布置圖

2.深層水泥攪拌樁格柵支護墻施工技術的具體應用探討

2.1 施工方案與流程設計

根據(jù)施工現(xiàn)場特征與區(qū)域地質(zhì)條件，計劃采用同心雙軸雙向攪拌工機與“四攪三噴”工藝，選用同心雙軸雙向鉆桿，將正、反向旋轉(zhuǎn)葉片分別安裝在內(nèi)鉆桿與外鉆桿上、設置好噴漿口，通過旋轉(zhuǎn)葉片同時轉(zhuǎn)動進行攪拌，并利用外鉆桿上的葉片起到壓漿作用，使水泥漿在兩葉片間實現(xiàn)充分均勻攪拌，提升樁體水泥漿的均勻性與密實度。施工工藝流程設計為：平整場地——施工準備，設備組裝及調(diào)試——樁位放樣——攪拌機就位——制備水泥漿，攪拌至設計深度——噴漿、攪拌、提升——重復攪拌下沉至設計深度——攪拌提升—淤土處理，鋼筋下插——清洗管路與樁頭——移位施工下一根樁。

在施工前期準備環(huán)節(jié)，應保障臨時道路的暢通，為場地進出創(chuàng)設便捷條件；將施工場地進行平整壓實處理，清理障礙物與雜物，做好凹陷部位的回填；依據(jù)施工設計進行放線定位，標明樁位；組織施工人員進行設計交底，明確施工方案與相關資料文件。在施工材料準備環(huán)節(jié)，選取4.25復合硅酸鹽水泥，將水泥漿水灰比設為0.55、水泥摻量控制在18%左右；針對基坑支護的水泥攪拌樁，試塊為邊長70.7mm的立方體、齡期為28d、抗壓強度達到0.8MPa；針對基底支護的水泥攪拌樁，試塊齡期為90d、抗壓強度為1.0MPa。

2.2 基坑、基底支護水泥攪拌樁施工

在水泥攪拌樁施工環(huán)節(jié)，待完成平整場地、調(diào)試攪拌機等設備后，利用全站儀放出樁體的中軸線、標記樁位，將攪拌機移至樁位進行對中，將樁身垂直方向的允許偏差控制在1.5%以內(nèi)；將配置好的水泥漿倒入集料斗內(nèi)，將攪拌機以0.6-0.8m/min的速度下沉至設計深度，啟動攪拌機以40-60r/min的速度攪拌噴漿30s，待混合均勻后以0.8-1m/min的速度緩慢提升攪拌頭，至設計樁頂標高上方0.5m為止，并且在噴漿口即將升至地面時停止提升、攪拌數(shù)秒，以此完成單樁施工、保障樁頭的均勻密實。

隨后進入到基坑現(xiàn)場樁位施工環(huán)節(jié)，依照1組2根的標準沿水平方向施打，在基坑兩側(cè)沿垂直方向布設3排攪拌樁，每一格柵復攪1根樁；分兩幅進行施工，將第一幅的長、寬分別設為4m和7.5m，待完成第一幅施工后進行第二幅空白位置的施工，隨后移向下一斷面開展施工。在此基礎上，以基坑最外側(cè)攪拌樁為基準，選取2根12m長的φ20鋼筋，利用攪拌樁機配合人工作業(yè)方式將鋼筋插入各攪拌樁中，用于提高支護結構的抗剪切能力。針對基底部分的水泥攪拌樁格柵墻施工，其施工方法、工藝流程與基坑相同，在施工過程中需將鉆桿空鉆下攪至標高-6.365m，提前0.5m噴漿、開始向下攪拌。

2.3 縱向咬合樁與橫向搭接處理

針對基坑與基底銜接部位的2排攪拌樁，需將其與支護施工保持同步，先利用6d施打橫向的單數(shù)排，再利用4.5d施打雙數(shù)排，隨后調(diào)轉(zhuǎn)樁基進行縱向雙數(shù)排、單數(shù)排攪拌樁的施打，借此優(yōu)化攪拌樁咬合質(zhì)量。具體來說，在縱向咬合樁處理環(huán)節(jié)，采用分兩幅、交替向前方式進行施工，首先完成支護樁外側(cè)長7.5m、寬4m的陰影部分的施工，每臺樁基施工22根/d、連續(xù)施工5d，并完成單排樁的復攪；隨后完成支護樁內(nèi)側(cè)長7.5m、寬5.5m空白部分的施工，連續(xù)施工6d后進行下一斷面的施工，借此使空白部分與陰影部分的樁體實現(xiàn)完全咬合，完成縱向咬合樁處理。在橫向咬合樁處理環(huán)節(jié)，采用分段施工方法，針對縱橫向搭接部位的樁體進行修槽處理，在成樁次日圍繞咬合部位施打空樁、形成咬合凹槽，再針對空樁部位重新進行噴漿成樁，保障基坑支護的搭接質(zhì)量。在此過程中，注意將相鄰兩樁體的施工間隔時長控制在24h以內(nèi)，倘若超出時長影響到相鄰樁位間的搭接效果時，可采用局部補樁、注漿等方法進行補強處理。

2.4 成樁后質(zhì)量檢測要點

待水泥攪拌樁格柵支護墻的施工完成后，需針對成樁質(zhì)量進行檢測：首先在成樁3d內(nèi)，利用輕型動力觸探儀針對樁身上部位置的均勻度進行檢測，將檢測數(shù)量控制在施工總樁數(shù)的1%左右，最少需檢查3根；其次是在成樁7d后，采用淺部開挖樁頭針對樁體進行檢查，將開挖深度控制在停漿面下方0.5m位置，用于判斷水泥土攪拌是否均勻，并結合施工設計要求進行水泥固結體直徑、位置偏差度、搭接寬度等參數(shù)的核對，將檢查數(shù)量控制在總樁數(shù)的5%左右；最后在成樁4周后，選取雙管單動取樣器鉆取樁體芯樣，針對水泥土的單軸抗壓強度、水泥墻深度等指標進行檢測，確保試驗芯樣的直徑至少為80mm、無側(cè)限抗壓強度不低于800kPa，并將檢測數(shù)量控制在總樁數(shù)的1%左右。

3.結論

將水泥攪拌樁格柵支護墻應用于船閘工程中，能夠有效提升軟土地基的承載力、優(yōu)化土層的物理力學指標。在施工時應加強工藝流程與技術要點的把控，在成樁環(huán)節(jié)注意控制下沉和提升速度，及時檢查鉆頭、攪拌葉磨損情況，并做好成樁記錄，確保借助支護結構有效強化基坑開挖的安全保障、提升整體施工質(zhì)量。