钱塘江地区砂质粉土层地基处理效果的探讨

胡增燕

摘要：随着杭州地铁建设的逐步推进，根据水文地质、周边环境条件以及基坑规模等特点，为确保施工的安全和质量，土层加固处理运用越来越多，设计与施工多根据经验采取高压旋喷，但是在粉砂土层效果很不理想，给基坑施工安全和质量带来极大隐患。结合杭州地铁2号线人民广场站的施工经验，对其进行分析和探讨。

关键词：杭州地铁；粉砂土层；地基处理；效果；分析及探讨

Abstract: With the development of Hangzhou metro construction, according to the hydrology geology, as well as the environmental conditions surrounding foundation pit size and other characteristics, in order to ensure the construction safety and quality, soil reinforcement using more and more, according to the experience of design and construction of high pressure jet grouting adopted in silt soil stratum, but the effect is not ideal, for the safety of foundation pit construction and quality bring great hidden trouble. With the Hangzhou Metro Line 2 people's square construction experience, carries on the analysis and the discussion.

Key words: Hangzhou subway; silty sand soil; foundation treatment; effect; analysis and discussion

中图分类号：TU472 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

地基处理即为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。在地铁施工中地基处理主要有基底处理、围护结构接缝止水处理、盾构进出洞土体加固等项目。以下结构杭州地铁2号线人民广场站进行杭州钱塘江地区粉砂土层地基处理效果的探讨。

1工程概况

1.1 基坑概况

人民广场站为杭州地铁二号线和五号线的换乘站，长472.3m，均采用明挖顺筑法施工。车站主体标准段为二层矩形双柱三跨箱形框架结构，人民广场站换乘节点为三层矩形双柱三跨箱形框架结构。人民广场站换乘节点基坑开挖深约25.1m；标准段基坑深度为17.71m，围护结构均采用地下连续墙。

1.2地质概况

本标段位于杭州市萧山区。工程场地内地势平坦，本场地属第四系冲海积相沉积平原，地貌形态单一。场地浅表层为厚1～2m的填土，其下为厚度约15m左右的粉土和粉砂层。埋深17m左右以下为厚度达15m左右的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂，再下部为含砾粉砂和圆砾层。

1.3地基处理设计

人民广场站端头井基坑与换乘节点采用满堂加固，加固范围为基坑底下4m，其中换乘节点在基坑底上的6-1与6-2淤泥质粉质粘土层采用弱加固处理，水泥掺量6~7%。对基坑外侧的被动区阴角部位也采取旋喷加固，范围为地面下2m至基坑底下3m。基坑内标准段采用3m抽条+4m裙边的方式加固，加固范围为基坑底下4m。另外在柔性接头连续墙的接缝处采用三根旋喷桩止水。

由于围护结构施工过程中，连续墙槽段之间接缝为薄弱环节，易产生错缝、夹泥等质量问题，为确保基坑开挖过程的安全，在连续墙锁口管接头处采取加固处理，桩径850mm旋喷桩布置方式见下图1。按照设计图纸要求的范围，对基坑内进行土体加固，旋喷桩布置方式如下图2。

图1 围护结构接头处理示意图 图2 坑内地基处理示意图

2施工工艺及技术参数

2.1施工工艺流程

施工工艺流程见下图3旋喷桩施工工艺流程框图。

图3旋喷桩施工工艺流程框图

2.2主要技术参数

（1）高压喷浆材料：水泥采用32.5R普通水泥，水灰比控制在1∶1左右，视地层吸浆情况，确定是否掺入速凝早强剂，浆液宜在旋喷前1小时内配制，使用时滤去硬块、砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。压缩空气、水泥浆等施工参数见下表。

表1 旋喷桩施工主要技术参数

说明：在施工中，可以根据现场土质情况对以上参数进行适当的调整。

（2）设备安装平稳对正，开孔前须严格检查桩位和开孔角度。

（3）保持引孔泥浆性能，孔壁完整，不坍孔，确保高喷管顺利下至孔底。

（4）高喷管下至距孔底0.5m时，应先送浆，同时旋转下放，下至于孔底(开喷深度)后，再启动高压泵和空压机，各项参数正常后方可提升。

（5）浆液配制必须严格按照配比均匀上料，经常检查测定浆液比重，并做好记录。

（6）高喷作业中，必须注意观察气、浆压力和流量达到设计要求，发现异常，要立即停止提升，查明原因，及时处理。

（7）分节拆卸高喷管时，动作要快，尽量缩短停机时间。

（8）因故停机(卸管或处理故障)时，需将近高喷管下放至超过原高喷深度0.1-0.5m处，重新开机作业，以避免固结体出现新层。

（9）及时回灌，保持孔内浆满。连续施工时可采用冒浆回灌。

(10)为确保固结体强度，冒将浆不得回收和利用。

3效果分析及探讨

3.1加固效果情况

在加固达到28天后，现场对加固天采取了随机取芯检验，上部的填土和淤泥质土中效果较好，而下部砂质粉土较差，有的部位甚至未成桩，给基坑开挖过程带来安全隐患，在后来基坑开挖施工过程也得到验证，开挖过程在地面下14m上下常出现渗漏，基底成桩效果较差，结合几个相邻标段车站施工也出现类似情况。

图4 接缝止水处理抽芯取样 图5 端头盾构加固横向取芯效果

3.2分析及探讨

成桩效果较差部位主要处于下部的6、7砂质粉土层，6、7土层颗粒小，含水量及空隙比、饱和度均较大，土层状态处于流态状。根据现场的施工工艺及地质情况分析6、7砂质粉土层处理效果较差的主要原因如下：

原因一：土层颗粒太细，单液水泥浆渗透能力达不到。

溶液的渗透能力取决于黏度，而悬浊液的渗透能力取决于颗粒大小。根据实验，砂性土孔隙直径（D）必须大于浆液颗粒直径（d）的3倍以上才能注入，即K=D/d≥3

式中：K—注入系数。

目前国内标准水泥粒径为0.085mm，故单液水泥浆只能注入到0.255mm的孔隙或粗砂中。

本工程所加固土层6、7颗径主要分布在0.25mm~0.005mm之间，含量超过95%，而且粒径在0.075mm~0.005mm之间的含量基本50%上下，具体颗粒分布情况见下表2。

表2 6、7土层参数表

根据以上分析可知，单液水泥浆渗透能力达不到6、7土层的要求，

原因二：土层颗粒细小，孔隙率、含水量和饱和度均较大，导致土层基本处于流态状，而水泥浆胶凝时间较长，浆液极易随土层流失，产生缺陷。

土层6、7为砂质粉土，粒径均在0.25mm以下，根据土的粒径分布与塑流化关系图（图6）可知6、7土层流塑性好，加上含水量、饱和度较大，故土层基本处于流态状，从现场开挖过程中围护结构的渗漏和盾构加固横向取芯也可得到验证。

图6 土的粒径分布与塑流化关系图

3.3 改进加固效果的方法和措施

根据以上加固效果较差的原因分析，首先可以更换施工工艺，由高压旋喷改为搅拌桩，在盾构井加固过程中得到了验证，在粉质砂土中加固效果远好于高压旋喷。

但是由于围护结构在施工过程中难免出现塌方，导致围护结构鼓包，故靠近围护结构边的加固处理无法采用搅拌桩，只能采取高压旋喷桩。为了保证处理效果，在施工过程中在砂质粉土部位采用掺和氯化钙，减短水泥浆凝结时间，同时减慢提升速度，并采取多次复喷。

在工程的后期施工中，采取以上措施后，加固效果明显得到了很大改善，基本未发生渗漏情况。

4总结

工程施工中，常规经验固然重要，但是一定要根据工程个性特例进行分析验证以后再加以应用，不可盲目按经验施工。根据本工程的施工经验总结可知，在杭州钱塘江地区砂质粉土层中不可按一般砂质土进行地基处理，必须采取一定措施才能保证处理效果。

参考文献

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2. 梁乃兴、陈忠明 (2000)，【注浆用水泥浆体性能研究】，建筑材料学报，第3卷第3期。

3. 田韶华(2007)，【水泥压密注浆加固地基的运用】，山西建筑，第33卷第25期。