雙軸攪拌樁重力壩在大面積基坑中的應(yīng)用

朱喜良

（上海新蒲置業(yè)發(fā)展有限公司 上海 200241）

0 引言

對(duì)于上海軟土地基中開(kāi)挖深度不超過(guò)6m 的基坑，水泥土重力式圍護(hù)墻是一種常用的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，具有施工方便、防滲止水效果好、施工工期短、節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)。但其位移和變形的控制能力較弱，由于本工程周邊環(huán)境不復(fù)雜，遠(yuǎn)離市政道路管線(xiàn)，雙軸攪拌樁重力壩在本工程成功運(yùn)用，安全可靠的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 項(xiàng)目概況

松江南站大型居住社區(qū)C19-22-06 地塊項(xiàng)目位于上海松江區(qū)車(chē)墩鎮(zhèn)，北靠泖亭路，東靠華長(zhǎng)路，西臨陳家浜，南沿規(guī)劃聯(lián)梅路。

本工程基坑開(kāi)挖面積約計(jì)39435m2，總用地面積53146.9m2，總建筑面積約155664.17m2。項(xiàng)目主要由11 棟17 層高層住宅、3 棟商業(yè)、配套公建及若干單層輔助用房組成，地下車(chē)庫(kù)一層，地庫(kù)基坑開(kāi)挖深度4.85m，工程基坑支護(hù)體系采用雙軸攪拌樁重力壩，雙軸攪拌樁采用單樁斷面φ700，普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)42.5 級(jí)，水泥摻量13%（消耗水泥重量和被加固土體重量的百分比），局部暗浜處水泥摻量增加到18%，雙軸樁單樁面積為0.71m2，水灰比0.55，攪拌樁樁體與樁體的搭接200mm。攪拌樁壩體墻頂采用200 厚C20 混凝土壓頂，雙向配筋φ8@250。工程局部距離紅線(xiàn)較近，考慮局部采用攪拌樁內(nèi)插H500×300×11×18 型鋼，以增加壩體剛度。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘探單位提供的勘察資料及工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境，場(chǎng)地內(nèi)和樹(shù)木、動(dòng)遷完成后未清理的基礎(chǔ)及有一條長(zhǎng)約100m 的河流，清理淤泥和土體進(jìn)行了置換工作，土層性質(zhì)如下：

第①層雜填土平均厚度為0.6～3.3m，涉及民宅和道路時(shí)上部為混凝土地坪，局部堆有建筑垃圾，土質(zhì)松散，不均勻。

第②1層粉質(zhì)粘土厚度為0.3～2.5m，很濕壓縮性高。

第②3層粘質(zhì)粉土厚度為0.9～5.2m，呈松散狀態(tài)。

第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土厚度為3.0～8.5m，呈流塑狀態(tài)，高壓縮性。

第④層淤泥質(zhì)粘土層底標(biāo)高-13.21～-14.75m，平均厚度7.40m，透水性差。

第⑤1-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土埋深為-10.5～-13.0m，厚度為4.2～6.1m，在場(chǎng)地內(nèi)均有分布，土質(zhì)相對(duì)較好。

第⑤1-2層粉質(zhì)粘土該層層頂埋深為-14.7～-18.5m，厚度為1.7～8.0m，中等壓縮性，在場(chǎng)地內(nèi)均有分布。

第⑤2層粉砂該層層頂埋深為-16.1～-22.6m，厚度為1.6～17.9m，呈稍密～中密狀態(tài)，屬中等壓縮性。

第⑤3層粉質(zhì)粘土，土質(zhì)不均勻，該層層頂埋深為-22.0～-27.9m，呈軟塑狀態(tài)，屬中等壓縮性。

第⑥層粉質(zhì)粘土層底標(biāo)高-29.16～-29.70m，平均厚度3.39m，壓縮性中等，土質(zhì)較均勻。

3 圍護(hù)方案選擇

本工程地下車(chē)庫(kù)基坑挖深約4.85m，基坑采用攪拌樁重力壩的圍護(hù)型式，基坑開(kāi)挖面積約計(jì)39435m2，周長(zhǎng)967m，圍護(hù)方案選擇如下：

（1）方案一、本工程?hào)|側(cè)、西側(cè)、南側(cè)圍護(hù)采用雙軸攪拌樁重力壩，北側(cè)采用土工法（雙軸攪拌樁內(nèi)插H 型鋼）結(jié)合斜拋撐的圍護(hù)形式，結(jié)合兩排雙軸攪拌樁止水，此方案前期已通過(guò)專(zhuān)家論證，但是在與總包方案討論過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該方案存在工期長(zhǎng)，留設(shè)后澆帶，底板滲水風(fēng)險(xiǎn)大，斜撐施工時(shí)必須底板先澆筑完成，底板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后才能施工底板上混凝土支座，底板和支座混凝土達(dá)到強(qiáng)度后方可實(shí)施斜撐的施工，斜撐需要加工時(shí)間，斜坡上的土不能一次出土，要等到斜撐施工完成后確保安全后方可進(jìn)行挖土，斜撐的位置施工不當(dāng)往往影響地下室墻板的施工且穿越墻板時(shí)要焊接止水鋼板，也是地下室外墻滲水點(diǎn)，此方案給施工和工期帶來(lái)不少的困難和隱患。

（2）方案二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)全部采用重力壩，我與設(shè)計(jì)協(xié)商，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化措施如下：在北側(cè)將攪拌樁寬度調(diào)整到3.7m 寬，在圍護(hù)壩體頂上卸載1.2m 高的土到河邊，經(jīng)優(yōu)化后基坑北側(cè)實(shí)際開(kāi)挖深度僅僅3.2m，此方案優(yōu)點(diǎn)：施工方便，經(jīng)濟(jì)，可以機(jī)械化連續(xù)出土，施工進(jìn)度得到保證。

考慮本項(xiàng)目基坑面積大、開(kāi)挖有一定難度，且利用圍護(hù)壩體壓頂作為車(chē)輛行車(chē)及堆放一定的重物，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和施工成本，故經(jīng)過(guò)方案比較，決定采用方案二，該方案不但能保證基坑止水又能有效的擋土，北側(cè)開(kāi)挖深度減少，基坑土方可以連續(xù)出土，同時(shí)施工進(jìn)度滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)要求節(jié)約成本，技術(shù)上滿(mǎn)足安全的要求。

4 設(shè)計(jì)驗(yàn)算

基坑圍護(hù)采用重力式圍護(hù)墻，基坑開(kāi)挖深度4.85m，局部深度2.2～3.2m，圍護(hù)墻厚度4.2m，樁長(zhǎng)11m.局部攪拌樁內(nèi)插H500×300×11×18 型鋼，計(jì)算考慮地面荷載20kPa。該基坑按三級(jí)基坑、依據(jù)《上海市標(biāo)準(zhǔn)-基坑工程技術(shù)規(guī)范（GG/T 08—61—2010）》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

4.1 抗滑移與抗傾覆驗(yàn)算

雙軸攪拌樁重力壩抗傾覆安全系數(shù)K0值一般不小于（1.0～1.1），在上海的軟土地基按同類(lèi)工程或?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)選取，抗滑移安全系數(shù)Kc值不小于（1.0～1.2），經(jīng)過(guò)計(jì)算和復(fù)核，本工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆安全系數(shù)K0=1.2，見(jiàn)圖1，抗滑移安全系數(shù)Kc=1.23，見(jiàn)圖2。

圖1 抗傾覆驗(yàn)算

圖2 抗滑移驗(yàn)算

4.2 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

攪拌樁重力壩建在軟土地基上，墻前墻后有顯著的地下水位差，壩體的整體穩(wěn)定性計(jì)算采用圓弧滑動(dòng)法，穩(wěn)定安全系數(shù)采用總應(yīng)力計(jì)算，K值不小于1.25，本工程基坑整體穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.68，見(jiàn)圖3。

圖3 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.3 坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》，水泥土重力式圍護(hù)基坑按墻底地基承載力模式驗(yàn)算坑底抗隆起穩(wěn)定性計(jì)算，坑底抗隆起安全系數(shù)不小于1.5，本工程基坑坑底抗隆起安全系數(shù)2.18，滿(mǎn)足要求。

圖4 坑底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算

經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)驗(yàn)證計(jì)算，本次工程設(shè)計(jì)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)全部符合要求。

5 雙軸攪拌樁重力壩施工

5.1 工藝流程

根據(jù)雙軸攪拌樁的施工特點(diǎn)，科學(xué)組織施工，合理安排施工流程，合理安排流水段施工，雙軸攪拌樁施工工藝如下：場(chǎng)地平整→測(cè)量放線(xiàn)→挖溝槽→樁機(jī)定位→預(yù)攪下沉→配置水泥漿→攪拌提升，第一次噴漿→重復(fù)攪拌下沉→重復(fù)攪拌提升，第二次噴漿→重復(fù)空攪下沉→重復(fù)空攪拌提升→沖洗管路系統(tǒng)→樁機(jī)移位。

5.2 水泥漿拌制、成孔鉆進(jìn)及攪拌成樁

雙軸攪拌樁的施工工藝采用“二噴三攪”，即：第一次下沉預(yù)攪，預(yù)攪時(shí)不能帶沖水下沉，提升時(shí)噴漿70%→第二次重復(fù)下沉空攪，提升時(shí)噴漿30%→第三次空攪下沉，空攪提升。水泥漿的配置按設(shè)計(jì)要求的水灰比0.55（重量比）配置，雙軸攪拌樁施工時(shí)先計(jì)算每根樁的水泥用量，現(xiàn)場(chǎng)必須配置磅秤進(jìn)行過(guò)秤，水泥漿液的制備在樁施工時(shí)提前進(jìn)行，并用專(zhuān)業(yè)工具測(cè)試泥漿比重，合格后方可使用，每臺(tái)班抽查二次，認(rèn)真填寫(xiě)每根沉樁記錄以便復(fù)核。

5.3 施工質(zhì)量保證措施

認(rèn)真復(fù)核樁位和樁機(jī)的平整度，雙軸攪拌樁樁位偏差不大于50mm，同時(shí)用J2 經(jīng)緯儀測(cè)量復(fù)核裝機(jī)垂直度，偏差不大于1/150。

雙軸水泥攪拌樁的施工應(yīng)嚴(yán)格按照“兩噴三攪”的施工工藝，嚴(yán)禁施工單位采用攪拌下沉?xí)r帶水沖，操作時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的工序施工，第三次空攪下沉和空攪提升的工序施工單位往往忽略，所以要認(rèn)真旁站檢測(cè)，其重要性是使雙軸攪拌樁樁體均勻。

水泥漿噴漿時(shí)控制泥漿泵的壓力，不定期的檢查壓力表，指針在允許的壓力范圍內(nèi)跳動(dòng)。

為了使攪拌樁的土體均勻拌制，雙軸水泥攪拌樁的下沉和提升速度不宜大于50cm/min，攪拌樁應(yīng)連續(xù)不斷施工，現(xiàn)場(chǎng)可以配備柴油發(fā)電機(jī)以備斷電。

雙軸攪拌樁樁體和樁體的搭接按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，一般搭接20cm，若樁體施工時(shí)搭接時(shí)間超過(guò)12h，必須征得設(shè)計(jì)同意下在接頭周?chē)a(bǔ)樁進(jìn)行封閉，以防攪拌樁產(chǎn)生施工冷縫造成壩體有滲水現(xiàn)象發(fā)生。

為了防止配置的漿液發(fā)生離析現(xiàn)象，在施工中要求施工單位認(rèn)真配置好每一罐水泥漿用量，按照設(shè)計(jì)要求的水灰比計(jì)算出每一根攪拌樁的水泥用量，水泥漿液用泥漿比重儀測(cè)試，合格后方可施工。

6 效果驗(yàn)證

6.1 滲漏水情況

從基坑開(kāi)挖到地下室結(jié)構(gòu)施工完成，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏點(diǎn)。

6.2 基坑圍護(hù)變形

從基坑開(kāi)挖到地下室頂板完成，委托第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)本工程基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，基坑的水平位移和沉降位移都處在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，見(jiàn)表1，本工程基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)要求如下：墻頂垂直及水平位移報(bào)警值：日變量≥±3mm，累計(jì)量≥±40mm；墻體及坑外土體深層位移值，日變量≥±3mm，累計(jì)量≥±40mm；坑外地下水位下降值報(bào)警值：累計(jì)量≥±1000mm；地表垂直位移報(bào)警值：日變量≥±3mm，累計(jì)量≥±40mm。

表1 基坑監(jiān)測(cè)

本工程沉降觀測(cè)點(diǎn)位和位移觀測(cè)點(diǎn)總共設(shè)置102 個(gè)，值點(diǎn)號(hào)C，沉降觀測(cè)點(diǎn)位有7 個(gè)點(diǎn)位下沉比較大，累計(jì)沉降量最大值29.84mm 沒(méi)有超出設(shè)計(jì)要求；水平位移點(diǎn)號(hào)W 有7 個(gè)點(diǎn)位壩體向基坑內(nèi)移動(dòng)，位移最大值33.6mm，累計(jì)變化量沒(méi)有超出設(shè)計(jì)要求，變形和位移在受控范圍內(nèi)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本安全。

6.3 鉆芯取樣

圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后，雙軸攪拌樁經(jīng)過(guò)28 的養(yǎng)護(hù)，檢測(cè)單位對(duì)不同部位的雙軸攪拌樁樁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，根據(jù)本工程圍護(hù)樁的數(shù)量現(xiàn)場(chǎng)按規(guī)范抽取5 根樁，5 組數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算實(shí)際強(qiáng)度分別為0.85MPa、0.84MPa、0.86MPa、0.85MPa 和0.88MPa，滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的樁體抗壓強(qiáng)度大于0.80MPa。

7 結(jié)論

本文主要介紹了雙軸攪拌樁的施工工藝和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和深化并驗(yàn)算，經(jīng)過(guò)科學(xué)的管理和實(shí)施，確保了基坑的安全，節(jié)省了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的造價(jià)，保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，值得在大面積基坑圍護(hù)施工中推廣，也可以給同類(lèi)項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。