27水泥土攪拌樁重力式擋土墻施工技術(shù)

施工技術(shù)[摘要]：浙江烏沙山發(fā)電廠一期為新建4×600MW工程，建址在寧波市廠址所在場(chǎng)地為海邊灘涂養(yǎng)殖區(qū)，淤泥沉積厚度10.7~17.0m，是寧波地區(qū)最為惡劣的沿海軟土地基。在軟土地基土方開(kāi)挖中，基坑支護(hù)的目的是為了深基礎(chǔ)施工提供安全的操作空間，屬于土方施工的一項(xiàng)必不可少的技術(shù)措施，但支護(hù)效果的好壞直接影響到土方施工的進(jìn)度、安全及經(jīng)濟(jì)性。所以本文從軟土地基的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)軟土地基土方施工中基坑支護(hù)各種類型的特點(diǎn)進(jìn)行討論，重點(diǎn)介紹水泥攪拌樁的施工、施工注意事項(xiàng)、應(yīng)急預(yù)案、信息化施工的設(shè)想及實(shí)施等進(jìn)行闡述和總結(jié)。[關(guān)鍵詞]：支護(hù)、方案設(shè)計(jì)、應(yīng)急預(yù)案、信息化指導(dǎo)施工1．工程概況浙江烏沙山發(fā)電廠廠址位于浙江省東部沿海，寧波市象山縣西周鎮(zhèn)境內(nèi)，這里風(fēng)景秀美，人杰地靈。廠區(qū)一面靠海，三面環(huán)山，不僅避開(kāi)了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的直接危害，還具有得天獨(dú)厚的海運(yùn)、陸運(yùn)條件。電廠廠址平坦、沒(méi)有拆遷，即北臨象山港，又與寧波到象山準(zhǔn)高速公路相連，是浙江省內(nèi)優(yōu)良的海濱電廠選址。在烏沙山電廠一期工程土方工程施工中，應(yīng)用過(guò)基坑放坡和疊袋式護(hù)坡、水泥土攪拌重力式擋土墻支護(hù)、拉森型鋼板樁樁加內(nèi)支撐支護(hù)、拉森型鋼板樁樁加拉錨支護(hù)、土釘墻等支護(hù)方法。其中大量使用了水泥土攪拌重力式擋土墻支護(hù)方法，共累計(jì)完成了80000m3水泥土攪拌重力式擋土墻的施工，其間積累了水泥土攪拌重力式擋土墻施工經(jīng)驗(yàn)，也對(duì)軟土地基土方開(kāi)挖的各種支護(hù)方法進(jìn)行了總結(jié)。2．地質(zhì)條件2.1回填石渣層：堆載預(yù)壓回填層，平均厚度約1.5m，底部為0.5m的卵石墊層。2.2粉質(zhì)粘土層：原始地表以下由黃褐色粘土組成，很濕～濕，軟塑～可塑，頂部含少量植物根系，下部局部為粘土，粘塑性好，光滑，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度、韌性高，物理力學(xué)性質(zhì)一般，具中高壓縮性，厚度0.7～2.6m。2.3淤泥層：淺灰黃色或灰色，飽和，流塑，厚層狀構(gòu)造，含少量有機(jī)質(zhì)和貝殼，塘底部位頂部0.3m為浮泥。土質(zhì)欠固結(jié)，工程地質(zhì)性質(zhì)極差，具極高壓縮性。該層厚度10.7～17.0m左右。地基承載力特征值fk=50kpa。 2.4粉質(zhì)粘土層：黃褐色、暗綠色，稍濕，可塑-硬塑，局部為軟塑。本層厚度廠區(qū)西部較薄約1-2米，廠區(qū)東部較厚約10米左右，局部地段該層缺失。層頂埋深約20米左右?；疑?，飽和，流塑，厚層狀構(gòu)造，局部夾粉細(xì)砂薄層，物理力學(xué)性質(zhì)較差，具極高壓縮性，該層厚度1.6～12.3m，一般層厚在8.0～10.0m。2.5粉土層：黃褐色、青灰色，很濕，中密。本層零星分布。2.6含粘性土碎石層：雜色，中密，碎石以小粒徑為主，粒徑以2-5厘米為主，大于10厘米的少見(jiàn)，夾粉質(zhì)粘土和砂的透鏡體，本層厚一般為40米左右。層頂埋深約30米左右。2.7凝灰?guī)r層：紫紅色、灰色，塊狀構(gòu)造，凝灰結(jié)構(gòu)，質(zhì)地致密堅(jiān)硬，中等風(fēng)化-微風(fēng)化，完整性好，埋深50-70米。地下含水層為細(xì)粒土，厚度一般為0.5m-1.0m，透水性差，受降水或海水滲補(bǔ)影響大。3.基坑支護(hù)方案的選擇選擇基坑支護(hù)型式的選擇要根據(jù)工程地土的土質(zhì)情況、基坑開(kāi)挖深度、平面形狀和基地面積大小以及周圍環(huán)境，并考慮其安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素。根據(jù)軟土的特點(diǎn)及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同開(kāi)挖深度的基坑和不同的環(huán)境條件，可考慮采用下列支護(hù)結(jié)構(gòu)類型：3.1放坡結(jié)合疊袋式擋墻支護(hù)在開(kāi)挖深度不超過(guò)4m，地表雜填土厚、土質(zhì)較好，并要求基坑周圍有足夠空間，可考慮基坑上部采用放坡開(kāi)挖，在基坑下部軟土處采用土袋堆疊成自重式擋墻作為支護(hù)方式，此方法主要是防止地基軟土上涌。這種支護(hù)方式在烏沙山電廠主廠房工程使用，由于土質(zhì)太差其滲透系數(shù)小的軟土地基運(yùn)用不理想，所以在使用放坡結(jié)合疊袋式擋墻支護(hù)時(shí)，需要特別的注意土質(zhì)狀況及坡度的選擇。3.2支護(hù)樁加水平內(nèi)支撐支護(hù)適合于開(kāi)挖深度為6m及6m以上的軟土基坑。當(dāng)基坑深度大于7m時(shí)，可采用單側(cè)支撐加外側(cè)拉錨。但當(dāng)開(kāi)挖深度超過(guò)8m，則必須采用水平內(nèi)側(cè)支撐。支撐系統(tǒng)根據(jù)基坑形式由角撐、對(duì)撐與環(huán)梁組成。支護(hù)材料可采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土梁柱。支護(hù)樁形式有鋼筋混凝土支護(hù)樁有鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、預(yù)制樁及鋼板樁。這些支護(hù)方法支護(hù)結(jié)構(gòu)安全可靠，但也有內(nèi)撐給基坑開(kāi)挖和施工帶來(lái)不便的缺點(diǎn)，且施工費(fèi)用較高，經(jīng)濟(jì)性不好。3.3排樁加拉錨支護(hù)在施工現(xiàn)場(chǎng)允許的情況下，可在基坑周邊采用支護(hù)樁排側(cè)設(shè)置拉錨，與支護(hù)樁鉚接作為支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)樁可采用鋼板樁，這種支護(hù)型式能為基坑挖土和深基坑施工提供寬裕的空間。其缺點(diǎn)是由于軟土流動(dòng)性大的特點(diǎn)，經(jīng)常發(fā)生較大的變位，導(dǎo)致支護(hù)樁位移，帶動(dòng)軟土流動(dòng)，造成樁基漂移，影響工程樁的安全。3.4復(fù)合土釘墻支護(hù)該方案采用混凝土護(hù)坡，同時(shí)在遍坡上打入木樁、鋼管、竹樁或灌入混凝土形成混凝土釘?？呻S挖土隨施工復(fù)合土釘墻支護(hù)，施工可以流水作業(yè)，因此土釘墻施工快速、可邊挖土邊施工，縮短工期的特點(diǎn)、且具有造價(jià)相對(duì)低，該法施工工藝成熟，已在大量的工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。但本工程位于海邊，土質(zhì)極軟，復(fù)合土釘墻施工土方開(kāi)挖量大，且需分層開(kāi)挖，在施工工要期求緊張的情況下，無(wú)法滿足施工的進(jìn)度要求。3.5鋼板樁支護(hù)：鋼板樁支護(hù)是依靠自身的剛度，內(nèi)撐外拉來(lái)承受荷載。其主要特點(diǎn)為施工周期短，且鋼板樁可回收重復(fù)使用，折舊率為30%，防水差，適合支護(hù)深度小于6m的基坑中使用、比較適合寬度較小的溝、槽類基坑使用及搶險(xiǎn)工程中使用。缺點(diǎn)為對(duì)后續(xù)施工帶來(lái)很多不便，如支護(hù)周邊不能有重壓，鋼板樁單側(cè)支護(hù)的情況下，后側(cè)需加地錨拉撐，成本較高，鋼板樁內(nèi)撐支護(hù)的情況下，影響施工空間，造成施工的不便。3.6水泥土重力式擋土墻支護(hù)：水泥土攪拌樁是利用特制施工機(jī)械下沉、提升，并將固化劑（水泥等）與加固區(qū)的土體充分強(qiáng)制攪拌均勻，使軟土固化成具有較好整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥土墻，從而提高軟土強(qiáng)度和減少土體變形，防止基坑開(kāi)挖時(shí)基坑以外土體的側(cè)向位，達(dá)到加固遍坡目的。由于水泥土攪拌樁相互搭接形成一個(gè)隔水帷幕，增強(qiáng)了基坑的密閉性，防止外來(lái)水進(jìn)入基坑。4.水泥土重力式擋土墻的特性和應(yīng)用水泥攪拌樁重力式擋土墻依靠水泥攪拌樁自身的重力原理來(lái)承受荷載，因此稱為重力式擋土墻。如設(shè)計(jì)方案正確，有安全、穩(wěn)定、可固結(jié)土質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，適合于支護(hù)深度小于6m的基坑中使用，但也存在水泥土攪拌樁施工質(zhì)量控制難度大、施工工期長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)齡期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。由于此方法具有良好的整體性和阻擋水的能力，基坑內(nèi)無(wú)支撐，有利于機(jī)械大面積開(kāi)挖。4.1在烏沙山電廠一期工程汽機(jī)基礎(chǔ)基坑支護(hù)、煙囪基坑支護(hù)及循環(huán)水基坑支護(hù)的工程中，采用了水泥土重力式擋土墻支護(hù)，煙囪基坑支護(hù)樁徑為2φ700mm，雙向搭接200mm。根據(jù)基坑形狀，方案確定采用了獨(dú)特的圓拱支擋結(jié)構(gòu)，采用水泥土攪拌樁圓拱輔以圈內(nèi)加固體。攪拌樁圓拱支擋方案能充分發(fā)揮圓形結(jié)構(gòu)物空間效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，均勻受力時(shí)，截面只受壓應(yīng)力，可有效控制變形，保證土體穩(wěn)定。由于煙囪開(kāi)挖區(qū)域工程樁比較密集，并且全部都是打入式PHC管樁，打入式工程樁存在擠土效應(yīng)，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中極易受到側(cè)向推擠而導(dǎo)致偏位，因此在支護(hù)方案選擇時(shí)，考慮對(duì)坑底和側(cè)壁淤泥質(zhì)土進(jìn)行加固處理。其中圈內(nèi)加固圓拱防止基坑內(nèi)土體涌起，圓拱內(nèi)支墩增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)考慮到采用支護(hù)樁代替基礎(chǔ)模板，支護(hù)樁與基礎(chǔ)之間預(yù)留100mm空間。圓拱支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖圓拱支護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖該設(shè)計(jì)方案在工程的應(yīng)用中，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，基坑開(kāi)挖采用了機(jī)械開(kāi)挖，開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)變形，開(kāi)挖區(qū)域及其周圍的工程樁無(wú)偏樁、斷樁事故發(fā)生。但由于施工放線、水泥攪拌樁施工有部分偏差及基礎(chǔ)施工工藝的要求，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)以樁代模的想法。出現(xiàn)了部分樁位與基礎(chǔ)相沖突的現(xiàn)象，但經(jīng)過(guò)剔除后在支護(hù)樁內(nèi)側(cè)砌筑磚模也達(dá)到了要求。建議考慮以樁代模時(shí)，考慮基礎(chǔ)于支護(hù)樁預(yù)留500mm較為合適。4.2循環(huán)水管溝基坑長(zhǎng)約400m，包括并行的循環(huán)水壓力鋼管和循環(huán)排水鋼筋混凝土溝的基坑寬度30m—20m不等，基坑為不規(guī)則的長(zhǎng)條形屬于溝槽類基坑?；觾?nèi)高差、轉(zhuǎn)角較多，導(dǎo)致坑內(nèi)有坑。針對(duì)本基坑上述特點(diǎn)，根據(jù)基坑形狀，本次設(shè)計(jì)采用重力式擋墻支擋結(jié)構(gòu)，采用水泥土攪拌樁輔以圓拱，重力式擋墻與圓拱支擋方案能充分發(fā)揮圓形結(jié)構(gòu)物空間效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，均勻受力時(shí)，截面只受壓應(yīng)力控制，可有效控制變形，保證土體穩(wěn)定。循環(huán)水管溝支護(hù)樁平面布置圖5.水泥土攪拌樁施工方法5.1施工方法：采用CJB-30型雙軸深層攪拌樁機(jī)。啟動(dòng)起吊設(shè)備下沉（注意導(dǎo)向桿垂直度）、攪拌，開(kāi)通輸漿管路確認(rèn)漿液從噴嘴噴出，勻速下沉、攪拌到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。在樁底停留30秒原地?cái)嚢?、噴漿。然后，噴漿、攪拌、勻速提升到樁頂標(biāo)高。單樁工藝流程為“二噴、四攪”。為了確保達(dá)到加固目的，根據(jù)不同場(chǎng)地地質(zhì)的特點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)措施，如：切片的組成圓平面的角度及組數(shù);切片的垂直角度（一般的角度在100～150之間）使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的水泥土得到更好的均勻度。主要施工參數(shù)控制為：攪拌頭提升速度約0.8m/min，攪拌頭攪拌次數(shù)約60r/min，輸漿泵壓力0.5MPa左右。5.2工藝流程：測(cè)量地位—轉(zhuǎn)機(jī)就為、調(diào)平—水泥漿配置—預(yù)攪噴漿下沉—噴漿提升—復(fù)攪復(fù)噴—清洗管道—移位5.3測(cè)量放線：根據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)，用尺度法進(jìn)行樁定點(diǎn)，并明確標(biāo)志。樁位布置與設(shè)計(jì)圖誤差≤5cm。5.4水泥漿配制：水泥采用42.5級(jí)普硅水泥，進(jìn)場(chǎng)必須有質(zhì)保書(shū)，并按批次抽檢品質(zhì)，不合格水泥嚴(yán)禁入庫(kù)存放。本項(xiàng)目水灰比（暫定）0.5~0.55:1，即重量比1.0～1.2公斤水：2公斤水泥。水泥用量嚴(yán)格計(jì)量，加水用專用定量器。漿液每次攪拌時(shí)間不得少于3min，漿液攪拌均勻，不得離析、沉淀，停置1h以上的漿液應(yīng)清理。5.5攪拌樁鉆機(jī)就位：攪拌鉆機(jī)在配制漿液的同時(shí)，在指定的樁位就位，讓攪拌軸對(duì)中，用水平尺調(diào)平機(jī)座，導(dǎo)向架對(duì)地面的垂直偏差不超過(guò)1%，對(duì)位偏差不大于5cm，且必須保證攪拌樁相互搭接200mm。5.6預(yù)攪噴漿下沉：下沉過(guò)程中，距離設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5m發(fā)出信號(hào)通知后臺(tái)，噴漿鉆進(jìn)，直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。5.7噴漿提升：預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)深度時(shí)并保持原地?cái)嚢?，待漿液送至30S后再提升，為保證攪拌樁樁頂質(zhì)量，停漿面在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上500mm。根據(jù)試成樁工藝參數(shù)確定的鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、提升速度、注漿泵壓力、泵量等注漿，保證注漿量。在施工過(guò)程中若發(fā)生噴漿中斷，必須對(duì)該段樁上下0.5m復(fù)噴復(fù)攪，以防止斷樁。5.8復(fù)攪復(fù)噴：為了攪拌充分和提高樁身水泥土強(qiáng)度，復(fù)攪復(fù)噴有效樁長(zhǎng)樁身段。5.9清洗管道：完成攪拌成樁后，向排空的集料斗中注入適量清水，并開(kāi)啟灰漿泵，清洗管路（此工序如在能連續(xù)施工狀況下，可視具體情況不進(jìn)行）。移位：完成一個(gè)單樁作業(yè)，移到下一個(gè)樁位，重復(fù)上述步驟。6.水泥攪拌樁施工注意事項(xiàng)6.1施工前應(yīng)做現(xiàn)場(chǎng)水泥土配比試驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)指標(biāo)及指導(dǎo)土方開(kāi)挖；要求做3根試驗(yàn)樁，以確定施工技術(shù)參數(shù)。6.2深層攪拌噴漿是在地下深處進(jìn)行的，在施工記錄中，各班記錄員應(yīng)及時(shí)、詳細(xì)認(rèn)真，逐項(xiàng)填寫(xiě)施工記錄表，特別要求記錄走漿時(shí)間、來(lái)漿時(shí)間、停漿時(shí)間、總噴漿時(shí)間，不得追記、漏記、弄虛作假。記錄深度誤差不得大于5cm，施工中發(fā)生的問(wèn)題及處理情況均應(yīng)在備注欄注明。6.3單樁未施工完畢，不得交接班，交接班時(shí)要弄清已打樁號(hào)和未打樁號(hào)，避免復(fù)打、漏打。各班班長(zhǎng)在記錄上簽名，否測(cè)作廢。每天的施工記錄須當(dāng)天交現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人驗(yàn)收。6.4水泥應(yīng)每批均有出廠合格證，每批水泥進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)立即送檢。6.5對(duì)于下沉迅速的特軟土層加強(qiáng)重復(fù)攪拌，保證均勻。深層攪拌樁成樁三天后，用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢驗(yàn)樁身均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不小于三根。7.應(yīng)急預(yù)案7.1水泥攪拌樁：當(dāng)墻頂水平位移超標(biāo)時(shí)，墻體出現(xiàn)裂縫，墻后土體位移伴隨沉降，應(yīng)調(diào)查傾斜情況，如屬抗傾覆穩(wěn)定性不足，可采取墻后卸土減載，墻前加豎向斜支撐加固方案，豎向斜支撐不得影響主體工程樁安全。如屬于抗滑移穩(wěn)定性不足，除應(yīng)在墻后卸土減載外，還應(yīng)在墻前堆土反壓或支撐，然后設(shè)法搶鋪?lái)艍|層，增加坑底整體水平抗力。7.2坡腳隆起的處理：采用砂袋反壓或采用水壓，穩(wěn)定后對(duì)支護(hù)系統(tǒng)加強(qiáng)。7.3周邊環(huán)境的處理：基坑鄰周已成有工程樁等由于基坑土體位移而發(fā)生“跑樁”，應(yīng)首先穩(wěn)定基坑土體，防止繼續(xù)位移，并根據(jù)已有工程樁等的重要性采取相應(yīng)措施。7.4考慮備用支護(hù)方案：在烏沙山電廠一期工程循環(huán)水溝工程中，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重位移時(shí)，采用了一邊卸載，同時(shí)利用鋼板樁施工周期短、比較適合寬度較小的溝、槽類基坑使用及搶險(xiǎn)工程中使用的特點(diǎn)，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，取得了非常好的效果。7.4特別注意：在采取以上應(yīng)急措施的同時(shí)，必須積極創(chuàng)造條件，盡早鋪筑基底混凝土墊層，特別是靠近基坑邊的混凝土墊層，以提高基坑抵抗土體變形的整體能力。8.信息化施工的設(shè)想及實(shí)施8.1信息化施工監(jiān)測(cè)的必要性及目的8.1.1監(jiān)測(cè)的必要性：地基中地層總是存在一定的變異性和離散性，地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確代表土層的全面、總體情況。在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和變形預(yù)估時(shí)，對(duì)土層和圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身所作的分析模型、參數(shù)選取等，與實(shí)際狀況相比存在一定的近似性。所以在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)及工程樁、土層的受力處于經(jīng)常性的動(dòng)態(tài)變化之中，使得結(jié)構(gòu)荷載作用時(shí)間和影響范圍難以預(yù)料。8.1.2信息化施工監(jiān)測(cè)目的：為基坑開(kāi)挖及基礎(chǔ)連續(xù)施工提供反饋信息、作為施工開(kāi)挖方案修改的依據(jù)、保證基坑附近的工程樁偏位控制在允許范圍之內(nèi)、積累軟土地區(qū)大面積深基坑開(kāi)挖的施工經(jīng)驗(yàn)并提高施工水平。8.2信息化施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容8.2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容：支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向、水平位移觀測(cè)。8.2.2支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：沿支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部每15m長(zhǎng)均勻設(shè)置一處監(jiān)測(cè)點(diǎn)。8.3監(jiān)測(cè)方法8.3.1支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形觀測(cè)：肉眼巡視，巡視基坑四周堆載的變化，坑頂坑底的截水溝排水情況及基坑四周地面裂縫。8.3.2支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移觀測(cè)：儀器選用水準(zhǔn)儀一臺(tái)，選用靠近開(kāi)挖區(qū)域的永久性高程控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，由基準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)豎向位移。觀測(cè)期間，每對(duì)原基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核一次，特別是雨天加強(qiáng)觀測(cè)。8.3.3支護(hù)結(jié)構(gòu)橫向位移觀測(cè)：儀器選用經(jīng)緯儀一臺(tái)或全站儀一臺(tái)（配靶子），根據(jù)控制點(diǎn)進(jìn)行每日觀測(cè)。觀測(cè)精度要求：沉降觀測(cè)中誤差<0.5mm，水準(zhǔn)測(cè)量閉合<±0.8n1/2(mm)，位移觀測(cè)中誤差<5.0mm。8.