摘要：地下连续墙作为基坑围护结构的重要组成部分，其施工质量直接影响日后基坑开挖的稳定性。本文主要以广州市轨道交通十四号线【施工8标】及四号线【施工2标】土建工程为例，通过对现场实际施工成果的验证总结，来研究在深厚软弱地层中利用三轴搅拌桩为地下连续墙护壁成槽施工技术的可行性及应用性。
关键词：软弱地层；护壁成槽；三轴搅拌桩；渗水塌孔
1工程概况
在广州市轨道交通四号线【施工2标】土建工程中，车站均使用地下连续墙作为基坑围护结构，共计地下连续墙254幅，设计长度约为24m，采用液压抓斗式成槽机进行施工。本项目车站所处地层主要为特殊的软弱地层，即，淤泥质土层，埋深为2~10m；高压缩性的超级软弱粘土层，埋深5～32m。以上特殊软弱地层具有含水量高（55%~70%）、抗剪强度低（10～25kPa）、塑性指数高、渗透系数小等特点。
2施工重难点
在深厚的软弱地层中进行地下连续墙施工，首先需要为连续墙进行冲孔成槽。由于淤泥质软弱地层，淤泥质土流塑性强，含水率高，单纯依靠泥浆护壁，在成槽过程中，槽体内淤泥质地层的局部稳定性不足，会引起塌孔、卡斗、超挖的现象，导致后续灌注混凝土的充盈系数增大，增加施工成本和难度。并且，地下连续墙施工使用成槽机等大型机械，对导墙产生的压力巨大，如直接在未经处理的人工填土层上直接施工导墙，可导致导墙沉降开裂，综上所述可知，必须对场地内原有地层进行加固处理，才能满足施工需求。如果采用传统的软土处理方法为换填，因本工程淤泥埋深较深（2m以上），层厚达5～32m，换填工程量大，成本高，工期长，无法满足本工程的施工要求。因此如何在软弱地层中高质量地完成地下连续墙施工成为了一项需要迫切解决的难题。
3 技术方案原理与施工设计
本文主要研究在深厚软弱地层下，利用三轴搅拌桩为连续墙护壁成槽施工技术。即，在连续墙成槽施工前，沿连续墙两侧，布置三轴水泥搅拌桩作成槽保护，在软土与地下连续墙之间形成一道保护层，防止塌孔，同时起到连续墙成槽导向，保证垂直度的作用。关键技术在于合理设计三轴搅拌桩直径、间距、深度。在施工过程中合理控制施工参数，在满足施工要求的前提下保证经济性及可操作性。
3.1桩位布置
按规范要求，三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于10mm，成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过1/200。本文工程搅拌桩护壁单侧的最小外放尺寸约为9cm。但考虑到成熟施工技术和运行良好的设备可降低了偏差的风险，另一方面缩小外放尺寸，可在连续墙施工时有效降低连续墙充盈系数，节约混凝土量，有效降低成本，所以最后确定单侧外放距离为5cm。
图2三轴搅拌桩平面布置图
3.2施工参数
采用三轴水泥搅拌桩施工，对连续墙内、外侧各设一排搅拌桩，水泥掺量为土体重量的15%，搅拌桩采用水泥浆液配比为水∶水泥= 1∶1.2，水泥采用P.O42.5水泥。三轴水泥土搅拌桩各项技术参数见下表（适用于一般淤泥质的软弱土层）。
表1三轴水泥土搅拌桩各项技术参数
3.3施工方法。
①定位。根据设计要求，测出搅拌桩的轴线位置及每根桩的桩位，按顺序编好序号并架设导向架，然后利用起重机悬吊三轴搅拌机到达指定桩位。
②预搅下沉。搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电动机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，利用搅拌机上的线锤和水平尺调整搅拌机的垂直度和水平度，确保搅拌机钻杆保持垂直，下沉速度通过搅拌机的电流监测表控制，一般控制在0.6～ 0.8 m/min，工作电流不应大于70 A。
③制备水泥浆。搅拌机下沉至2 m时开始制备，按确定的配合比搅制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
④提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边旋转边喷浆，约1～ 2 min后上提，同时按照确定的提升速度提升搅拌杆，喷浆压力保持在0.4～ 0.6 MPa，在搅拌机提升过程中需控制好提升速度和浆液喷量的大小，在提升过程中完成70%～ 80%的浆液喷入量。
⑤重复上下搅拌。为使砂土和水泥浆搅拌均匀，搅拌机提升至加固深度的顶面标高时再次将搅拌机深入土中，至加固深度底标高后再将搅拌机提升出地面，将剩余的20%～ 30%水泥浆灌入，充填钻具撤出时留下的空隙。
⑥清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至清洗干净，并将黏附在搅拌头上的软土清洗干净。
⑦移位。重复上述1～ 6步骤，进行下一根桩的施工。
3.4成桩检测
检验方法采用钻孔取芯的试验方法进行。在已施工好的搅拌桩体中，采用110mm抽芯筒钻取芯样，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度、强度，及其抗渗能力。
检测标准为加固后土体28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。
4技术关键控制点
4.1控制三轴搅拌桩的平面布置
利用三轴搅拌桩进行成槽保护，地下连续墙的槽宽为800mm，若紧贴连续墙边线布置搅拌桩，地下连续墙槽宽肯定无法满足，故在进行护壁搅拌桩轴线放线时需外放一定的距离。具体工程中，三轴搅拌桩在满足规范要求的情况下，可根据实际施工队伍经验熟练度和运行良好的设备，设定单侧外放的具体数值。
4.2控制三轴搅拌桩桩身抗压强度。
利用三轴搅拌桩对连续墙进行成槽保护，关键在三轴搅拌桩的桩身抗压强度控制。三轴搅拌桩作为护槽措施，必须有足够的抗压强度和抗剪强度，为地下连续墙施工提供稳定的开挖面。同时，三轴搅拌桩的的桩身强度不能过高，施工中不可避免有部分桩体侵入连续墙边线内，过高的桩身强度会影响连续墙抓槽施工的效率。三轴搅拌桩的桩身强度过高，在基坑开挖过程中会影响施工进度。过高的桩身强度意味着水泥掺入量过大，对水泥造成浪费，影响经济性。因此，护槽三轴搅拌桩的技术关键在于合理控制桩身的抗压强度，一般淤泥质的软弱土层可控制在1～1.5mpa。对于具体工程，三轴搅拌桩施工前，必须通过试桩检验搅拌桩的施工参数，通过控制水泥掺入量来控制桩身强度。
5 结论
本文针对深厚的软弱地层，利用三轴搅拌桩对地下连续墙槽段两侧地层进行加固，使之变成复合地层，并形成了一道“保护屏障”，从而有效地解决了软弱地层中地下连续墙成槽容易“塌孔”、“卡斗”和“偏孔”等技术难题，提高了地下连续墙的施工质量和效率，节约了施工成本，大大提高了地层的抗压强度和抗剪强度。在采用三轴搅拌桩对地下连续墙进行成槽保护后，连续墙侧壁外观质量明显提高，无鼓包，墙体表面平顺，连续墙接头处无漏水，结合紧密，而且三轴搅拌桩机采用电机作为动力，施工时无振动，无噪音，做到真正意义上的零排放，尤其适用在城区和建筑物比较密集的地区，是一种地下连续墙施工新技术
参考文献：（Reference）：
[1] 王晓梅，周圆媛.三轴深搅桩在软土基坑围护中的施工设计[J]；土工基础；2011年05期.
[2] 刘艳军，孙敦本.深基坑变形控制研究进展[J]；四川建筑科学研究；2011年01期.
论文作者:单昆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/19
标签：地层论文; 搅拌机论文; 地下论文; 软弱论文; 水泥浆论文; 水泥论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2019年第9期论文;