淺析水泥土攪拌墻在深基坑止水帷幕中的應用技術

李春牛

宣城市市政園林公用建設管理處 安徽 宣城 242000

引言

橋梁工程基坑施工中，在地下水豐富的環境下，基坑坑壁止水顯得尤為重要，一個切實可行的止水方案，不僅能確保支護結構安全，還能減少基坑滲水，為基坑施工提供一個干地環境，保證基坑內作業人員生命安全，加快工程施工進度。

1 工程概況

宣城市水陽江大道閉合段北段跨水陽江特大橋，主橋為雙塔三跨雙索面半漂浮體系斜拉橋。橋跨布置為（150+320+150）m，全長620m，主塔為鋼筋混凝土橋塔，高度為115m，基礎采用鋼筋混凝土灌注樁，樁長56m，直徑2.5m，通過混凝土承臺與上部塔柱連接。樁基承臺為啞鈴型，長47m、寬17m、高5m，承臺頂面高程-0.48 m，底面高程-5.48 m。

2 地質水文條件

本工程位于皖南山區與沿江平原的過渡地帶，工程地貌屬于侵蝕崗坡地貌單元與沖積漫灘地貌單元交匯處，根據工程地質勘查資料揭示，基坑處自上而下地層及巖性如下：

2.1 粉土（Q4a1）

層頂標高7.14m，層底標高3.74m，層厚3.4m，褐黃色，灰黃色，濕，密實，局部夾粉細砂薄層，表面局部為40cm種植土，夾植物根系。

2.2 卵石土（Q4a1）

層頂標高3.74m，層底標高-2.46m，層厚6.2m，雜色，中密，粒徑0.2～2.0cm含量約15%～20%，粒徑2.0～6.0cm含量約55～65%。卵石成分主要為石英巖、石英砂巖，呈次圓狀，空隙被沙等充填，局部夾圓礫土層。

2.3 強風化砂質泥巖（E2s）

層頂標高-2.46m，層底標高-9.16m，層厚6.70m，褐黃色，粉砂質泥質結構，層狀構造，泥質鐵質膠結，原巖風化強烈，軟硬不均，巖石結構大部分已破壞，巖性極軟，巖芯呈黏性土狀、碎塊狀，局部含礫，取芯率約82%。

2.4 中風化粉砂質泥巖（E2s）

棕紅色，粉砂質泥質結構，層狀構造，泥質鐵質膠結，巖性軟。

3 基坑主要特點

該橋梁主塔基坑位于水陽江河道漫灘處，為滿足在汛期施工，采用在河灘上回填黏土筑島形成樁基施工平臺，回填土厚度2～3m，使筑島頂面高程達到10.5m，高出河道穩定水面約4m，筑島平面布置在河道方向使基坑外側距離江邊寬度8～10m，地下水比較豐富。根據施工要求，基坑尺寸布置確定為長50m、寬20m、深16.48m。因基坑緊鄰水陽江河道，基坑施工期跨越河道汛期，卵石層為透水性強的土層，受到河水影響較大，基坑止水難度大。

4 基坑支護結構及止水方案

本工程主墩承臺基坑深度達16.48m，根據《建筑基坑支護技術規程》及基坑變形對周邊環境和主體結構施工安全的影響程度，本工程基坑安全等級為一級。為滿足基坑內施工安全要求，基坑支護結構形式采用鋼筋混凝土灌注樁+內支撐，樁徑800mm、間距1200mm。由于樁間間隙為400mm，且穿過厚達6.2m的卵石層，為透水性強的土層。為使基坑開挖后形成一個干地施工環境，基坑四周需設置一道止水帷幕，阻止基坑外的地下水流入基坑內部，確保基坑內作業安全。經對擺噴注漿帷幕、水泥墻攪拌墻帷幕等多形式方案比較論證，基坑四周止水形式采用水泥土攪拌墻止水帷幕，布置在鋼筋混凝土灌注樁的外側，基坑剖面圖如圖1所示。

圖1 基坑剖面圖

水泥土攪拌墻止水帷幕是將一定比例的水泥漿液和地基土用攪拌機在地基深處就地強制攪拌而成，以改善基坑邊坡的穩定性，提高抗滲性能，達到止水的目的。水泥土攪拌墻止水帷幕采用CSM工法施工，CSM工法是結合現有液壓銑槽機和深層攪拌技術進行創新的巖土工程施工技術，通過對施工現場原位土體與水泥漿進行攪拌，形成壁狀固結體，可以用于防滲墻、擋土墻、地基加固等工程，與其他深層攪拌工藝比較，CSM工法對地層的適應性更強，可以切削卵石地層、巖層等堅硬的地層[1]，一種創新性深層攪拌施工方法。水泥土攪拌墻CSM工法施工時，無振動、無污染、噪聲小，設備銑削能力強，施工過程可控性強，施工作業安全可靠，成墻止水效果好。

5 工藝流程

場地填筑平整→測量放線→開挖導溝→雙輪銑槽機組裝→雙輪銑槽機就位→水泥漿液配制→雙輪銑槽機銑進至設計高程→銑輪提升同步注射水泥漿攪拌成墻→移機至下一幅位置→重復上述步驟[2]。

5.1 場地填筑平整

為滿足汛期施工要求，將施工場地用素土回填碾壓至設計標高，并對場地進行平整，使地基承載力滿足雙輪銑槽機作業要求。

5.2 測量放樣

根據施工現場坐標控制點、基坑施工總平面設計圖，測放出水泥土攪拌墻中線，并設立臨時控制樁，做好施工過程中的點位、中心線復核工作，并將測量技術復核單提交監理人員進行復核驗收確認。

5.3 溝槽開挖

導槽采用挖掘機開挖，溝槽尺寸為寬0.8m、深1m，開挖出的溝槽土體及時運至場外堆放，以保證雙輪銑槽機正常施工。

5.4 雙輪銑槽機就位

雙輪銑槽機就位前，機下鋪設鋼板，銑槽機移動前，應檢查四周環境情況，發現有障礙物，應及時清除，銑槽機就位后，應檢查定位情況，如有偏差應及時校正。雙輪銑槽機應平穩，并用經緯儀或線錘進行觀測，以確保雙輪銑槽機的垂直度。水泥土攪拌墻定位偏差不得大于50mm，成墻后水平偏差應小于20mm。

5.5 雙輪銑槽機銑進

雙輪銑槽機注水泥漿切銑原位土體至設計標高，深度不小于設計墻深且不得大于墻深100mm，墻深垂直度偏差不得大于1/400。下切銑進時水泥漿液的水灰比為2∶1，并摻入5%膨潤土，水泥漿液泵送壓力大于0.3Mpa。根據不同土層及時調整下切銑進速度，粉土層向下切銑進速度1.0m/min，卵石層及強風化砂質泥巖層下切銑進速度0.2m/min，中風化砂質泥巖層下切銑進速度0.1m/min。

5.6 水泥漿液配制

水泥漿液的配比須嚴格按照設計的配合比制作，現場用比重計進行量測控制漿液的質量，制備好的漿液和易性應滿足注漿要求，不得出現離析現象。

5.7 提升注漿攪拌成墻

雙輪銑槽機銑進到設計高程后，銑頭反轉并提升。在提升過程中，邊注漿邊攪拌一次注漿攪拌成墻，向上提升切銑速度小于1.0m/min。根據雙輪銑槽機提升速度，注漿量應在80～320L/min之間調整，注漿的流量由操作臺上的自動瞬時流速計、無級電機調速器和累計流量計共同監控。注漿壓力控制為2.0～3.0MPa，若注漿過程中發生堵管等現象，應立即停止注漿，查找原因進行搶修，排除故障后再進行施工。為提高成墻質量，卵石土層應采用二次復攪方式成墻[3]。

5.8 移位、清洗

一幅墻施工完成后，將雙輪銑槽機移至下一槽段位置，重復上述步驟，施工下一幅水泥土攪拌墻。

6 施工注意事項

6.1 墻段施工順序

雙輪銑槽機銑進時，為了使相鄰兩幅間有效咬合搭接，確保水泥土攪拌墻形成一個整體，施工時采用間隔銑進成墻工藝，施工順序如圖2所示，每幅寬度為2.8m，搭接0.3m，先進行一期①、②兩幅水泥土攪拌墻施工，待①、②幅水泥土攪拌達到一定強度后，再進行二期③幅水泥土攪拌墻施工。二期槽段施工采用硬銑工法，硬銑工法是指在二期槽段銑進時，要套銑已成墻的一期①、②幅墻段各0.3m。這樣既能保證在二期③幅攪拌墻施工時，不會將泥塊混雜到相鄰已完成的一期槽段內，保證水泥土攪拌墻的質量，又能使一、二期水泥土攪拌墻咬合緊密，達到成墻無縫連續的效果。

圖2 攪拌墻施工順序

6.2 水泥漿液配比

水泥土攪拌墻采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，施工過程中采用水泥漿液鋪助銑槽機銑進成槽施工，成槽后采用水泥漿液攪拌土體成墻。水泥漿液設計參考配比：水泥摻量為20%，即360kg/m3，膨潤土摻量為5%，水灰比為1.0～2.0。施工前應進行試驗段施工，根據現場地質情況，結合理論及經驗值，綜合確定銑進及提升攪拌各階段所需的水-膨潤土漿液配合比，并在施工過程中及時進行修正，以達到合理的參數指標[4]。

7 質量檢驗

水泥土攪拌墻試塊制作采用70.7×70.7×70.7m3立方體試模，每個機械臺班抽查一幅，每幅墻不少于2個取樣點，每個取樣點制作一組試塊，每組3塊，試塊應在同條件養護28d后，進行無側限抗壓強度試驗，28d無側限抗壓強度應達到0.5Mpa。

水泥土攪拌墻成墻28d后應進行鉆孔取芯檢測，鉆孔取芯數量不少于水泥土攪拌墻總幅數的2%，且不少于3處，根據芯樣外觀，評價攪拌墻的密實性和均質性，以判斷水泥土攪拌墻止水帷幕的整體質量。鉆孔取芯形成的孔洞應采用水泥漿及時填充封閉。

8 結束語

深基坑四周坑壁止水是一項綜合性、實踐性很強的工程。在基坑止水方案的選擇時，應充分考慮現場環境、工程地質量水文條件以及工程要求。在施工中應選擇技術先進、安全可靠、經濟合理、操作方便的機械設備，加強技術交底，加大事前、事中、事后質量安全管理力度。本工程基坑施工通過采用水泥土攪拌墻止水帷幕方案，基坑開挖后，除個別部位出現少量滲水外，整個基坑坑壁止水達到了預期效果，為后期基坑坑內承臺鋼筋、模板、混凝土澆筑作業，提供了一個干地作業環境，取得了良好的經濟效益和社會效益。