淺談防滲墻在地鐵車(chē)站止水帷幕中的應(yīng)用研究

葉成誠(chéng)

摘 要 本文以濟(jì)南R2線(xiàn)1標(biāo)段任家莊站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)首次采用防滲墻作為地鐵車(chē)站止水帷幕為例。采用拌制水泥漿和開(kāi)槽機(jī)形成的泥漿進(jìn)行混合，形成“固化灰漿”防滲墻，達(dá)到止水帷幕效果。與TRD相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：防滲墻施工成本低、施工速度快，對(duì)復(fù)雜地層的能力適應(yīng)性較強(qiáng)，可獨(dú)立解決大部分復(fù)雜地層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)防滲問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 防滲墻;地鐵車(chē)站;止水帷幕;導(dǎo)桿式開(kāi)槽機(jī)

引言

目前地鐵車(chē)站主要利用連續(xù)攪拌樁（水泥土攪拌樁等）、旋噴樁形成的止水墻作為止水帷幕，用于阻止或減少基坑側(cè)壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續(xù)止水體。但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，攪拌樁或者旋噴樁形成止水帷幕整體效果不是非常理想，車(chē)站基坑開(kāi)挖過(guò)程中和結(jié)構(gòu)施工后，都會(huì)不同程度出現(xiàn)滲漏水點(diǎn)，影響土方施工和結(jié)構(gòu)質(zhì)量。因此采用一些新型、止水較好的止水帷幕施工方法勢(shì)在必行。

防滲墻采用拌制水泥漿和開(kāi)槽機(jī)形成的泥漿進(jìn)行混合，形成“固化灰漿”防滲墻，達(dá)到止水帷幕效果。導(dǎo)桿式開(kāi)槽機(jī)是其中的一種銑槽式開(kāi)槽方法。技術(shù)特征是采用導(dǎo)桿定位給進(jìn)，多軸豎向回轉(zhuǎn)切削原理進(jìn)行開(kāi)槽，由動(dòng)力頭、導(dǎo)桿、成槽器、泥漿泵組成開(kāi)槽系統(tǒng)。動(dòng)力頭通過(guò)內(nèi)置于導(dǎo)桿內(nèi)的鉆桿提供扭矩給成槽器，帶動(dòng)無(wú)巖心鉆頭組轉(zhuǎn)動(dòng);泥漿泵通過(guò)漿液管道、槽孔形成漿液循環(huán)，用于護(hù)壁和排除鉆渣;導(dǎo)桿沿開(kāi)槽機(jī)機(jī)架豎向運(yùn)動(dòng)，對(duì)成槽器進(jìn)行定向、加壓、提升，最終形成規(guī)則的槽孔。灌注水泥漿和泥漿形成 “固化灰漿”防滲墻，達(dá)到止水帷幕效果，墻體無(wú)縫連接。

1工程概況

任家莊車(chē)站含4個(gè)出入口，2個(gè)風(fēng)亭組，1組冷卻塔，1組消防水池，所有基坑均采用明挖順作法施工，主基坑開(kāi)挖深度為18m，采用預(yù)制方樁+防滲墻+混凝土支撐/鋼支撐內(nèi)部支撐體系，附屬結(jié)構(gòu)基坑開(kāi)挖深度為11米，采用鉆孔灌注樁+樁間高壓旋噴樁+混凝土支撐/鋼支撐內(nèi)部支撐體系。

1.1 地質(zhì)水文概況

場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件相對(duì)較好，車(chē)站底板位置：底板埋深約16.8m，位于⑩1粉質(zhì)黏土和⑩2黏土層中。

地下水情況：鉆探水位標(biāo)高30.70～34.60m，即地面以下約11m。本區(qū)地下水主要類(lèi)型為第四系松散孔隙水，碳酸鹽巖巖溶水及巖漿巖裂隙水。由于巖漿巖裂隙水富水性差，本區(qū)地下水主要以第四系松散孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水為主。

車(chē)站頂板覆土：車(chē)站頂板覆土厚度約3.0m（頂板疊合，抬升后覆土2.4m）。

1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

任家莊站車(chē)站主體總長(zhǎng)210.1m（包括端墻），車(chē)站有效站臺(tái)中心里程CK2+007.185。標(biāo)準(zhǔn)段寬19.3m;站臺(tái)寬度11m;車(chē)站頂板覆土最薄處為2.9m，最厚處3.1m，呈梯形布置，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深16.8m（含墊層），端頭井深19.3m（含墊層）。車(chē)站兩端均為盾構(gòu)始發(fā)。

標(biāo)準(zhǔn)段坑底位于第10-1層粉質(zhì)黏土層中，采用明挖順作法施工。圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用700mm×700mm@1500mm預(yù)制疊合樁+250mm厚防滲墻止水帷幕，單柱段預(yù)制疊合樁樁長(zhǎng)20.7m，雙柱段預(yù)制疊合樁樁長(zhǎng)22.5m，防滲墻止水帷幕至坑底以下4m。沿基坑深度方向設(shè)置三道支撐，其中第一道為鋼筋砼支撐，其余均為Φ609（t=16mm）鋼管支撐[1]。

1.3 防滲墻設(shè)計(jì)概況

防滲墻止水帷幕圍繞基坑四周形成閉合墻體，設(shè)計(jì)高程為42.7m，底部伸入到坑底以下4m。防滲墻墻體厚度為不小于25cm，墻體垂直度為<0.5%，墻體采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比≥25%，28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.2Mpa。防滲墻墻身綜合滲透系數(shù)K≤10-9/cm/s。

2施工工藝流程

3灰漿配比設(shè)計(jì)

防滲墻原材采用普通硅酸鹽水泥與原狀土料，并由二者混合形成固化灰漿。水泥用量不小于原地層土干重量的25%，土層平均干密度1.546g/cm?。根據(jù)離散系數(shù)1.1，1m深度范圍內(nèi)9軸和15軸開(kāi)槽機(jī)單位成槽深度體積（0.5365m?和0.8786m?）的水泥參量113kg/m2和125kg/m2。

4孔位控制

沿施工軸線(xiàn)一側(cè)設(shè)置定位測(cè)繩，控制孔位定位誤差小于3cm;利用儀器矯正槽孔走向與防滲墻軸向的偏差，成槽施工時(shí)不應(yīng)大于0.4%。

5固壁泥漿及泥漿循環(huán)

（1）采用成槽設(shè)備攪制的泥漿，形成比重不小于1.3g/cm3的循環(huán)固壁泥漿。

（2）固壁泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由導(dǎo)向槽、泥漿池、正循環(huán)機(jī)組組成。

（3）泥漿除渣：經(jīng)過(guò)泥漿池過(guò)濾沉淀渣土。

6槽孔建造

（1）以設(shè)計(jì)墻底高程作為每個(gè)槽段的預(yù)定深度，銑槽設(shè)備鉆具導(dǎo)桿上進(jìn)行刻度標(biāo)注，方便建造槽孔時(shí)確定槽孔的成槽深度，成槽深度誤差為±20cm。

（2）成槽器成槽最小厚度25cm，成槽槽型滿(mǎn)足設(shè)計(jì)墻厚要求;通過(guò)水平尺調(diào)整導(dǎo)桿的垂直度以控制成槽垂直度;銑槽機(jī)的調(diào)平采用水平尺測(cè)量設(shè)備桅桿及井口板進(jìn)行，如發(fā)生沉降及時(shí)調(diào)平。

（3）采用跳槽成槽法，確保各槽段之間搭接長(zhǎng)度不小于30cm。

（4）清孔：成槽至設(shè)計(jì)深度后，利用正循環(huán)原理泥漿護(hù)壁清孔10分鐘左右，測(cè)量清孔后的孔深及清孔后的質(zhì)量：槽底沉碴厚度≤100mm。

7灰漿拌制與灌注

（1）水泥漿拌制：采用集中制漿，水灰比按0.8∶1，水泥漿比重1.61（以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為準(zhǔn)），初凝時(shí)間為4小時(shí)，NB-1泥漿比重計(jì)進(jìn)行指標(biāo)控制。每次拌制漿液約5.6m3，每罐漿液需用水泥及水重量：

水泥：1.61×1/（1+0.8）×5.6=5.0t;

水： 1.61×0.8/（1+0.8）×5.6=4.0t。

水泥和水利用電子秤自動(dòng)稱(chēng)量投放和固定刻度，并依據(jù)防滲墻施工面積儲(chǔ)備足量的漿液。

（2）水泥漿輸送：水泥漿通過(guò)泥漿泵輸送至儲(chǔ)漿罐。

（3）水泥漿灌注：成槽機(jī)臺(tái)泥漿泵的吸漿管切換至水泥漿罐，利用開(kāi)槽的循環(huán)管路把水泥漿輸送至待灌段的孔底，并一次性灌入所需水泥漿，置換出部分槽孔內(nèi)的泥漿。

（4）灰漿混合：成槽機(jī)自孔底邊拌和邊提升，形成槽內(nèi)循環(huán)2次，確保漿液均勻拌和。

（5）槽內(nèi)泥漿指標(biāo)控制：利用泥漿比重計(jì)控制槽內(nèi)泥漿指標(biāo)，控制比重≥1.3。

（6）灰漿灌注標(biāo)高控制：為防止灰漿泌水而導(dǎo)致的墻頂質(zhì)量不合格，故實(shí)際灌注標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高30～50cm。

8實(shí)施效果

施工時(shí)間：2017年7月10日至2017年9月23日。

施工部位：任家莊車(chē)站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕。

施工總時(shí)間：75天。

基坑開(kāi)挖后，試驗(yàn)室對(duì)已經(jīng)施工的防滲墻從坑壁（預(yù)制疊合樁之間）進(jìn)行隨機(jī)取芯，取芯結(jié)果明顯好于高壓旋噴樁，厚度大于250mm，滿(mǎn)足要求。后續(xù)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，基坑止水能力明顯提高，無(wú)明顯滲漏點(diǎn)。

9應(yīng)用研究前景分析

防滲墻止水帷幕利用原狀土和水泥現(xiàn)場(chǎng)攪拌形成水泥土漿液，在圍護(hù)樁外側(cè)形成一道止水帷幕防滲墻，極大地減小了滲透性系數(shù)，提高了止水帷幕強(qiáng)度，降低了水泥用量，減少了對(duì)周邊環(huán)境的干擾，綠色環(huán)保。

防滲墻止水帷幕能夠在保留疊合墻設(shè)計(jì)的情況下，很好的解決車(chē)站的滲漏問(wèn)題，能夠適當(dāng)?shù)脑黾榆?chē)站防水效果。

由于防滲墻具備前文所述較多優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)試點(diǎn)試驗(yàn)檢驗(yàn)，因此具備在城市軌道交通地鐵車(chē)站深基坑止水帷幕推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)和前景。

10結(jié)束語(yǔ)

任家莊車(chē)站使用防滲墻作為止水帷幕之后，自2017年10月10日基坑開(kāi)挖至2018年4月20日主體結(jié)構(gòu)施工完成過(guò)程中，在深基坑開(kāi)挖過(guò)程止水、結(jié)構(gòu)側(cè)墻防滲漏等方面取得了良好的實(shí)施效果，總結(jié)如下：

（1）防滲墻施工成本低、施工速度快，對(duì)復(fù)雜地層的能力適應(yīng)性較強(qiáng)，可獨(dú)立解決大部分復(fù)雜地層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)防滲問(wèn)題。

（2）防滲墻較高壓旋噴樁等止水帷幕厚度較小，同時(shí)充分利用現(xiàn)場(chǎng)的原狀土能夠大大降低水泥用量，節(jié)約材料。

（3）防滲墻利用多軸攪拌沉槽設(shè)備成孔，噪聲小，對(duì)周邊環(huán)境干擾小，綠色環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1] 張磊，梁仁旺.塑性混凝土防滲墻在深基坑防水中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友，2011，（5）：27-28，30.