超深等厚度水泥土地下连续搅拌墙作槽壁加固在邻近轨交区域施工应用

上海市基础工程集团有限公司 上海 200002

1 工程概况

上海某地块综合开发项目地下围护工程，位于轨道交通10号线和4号线海伦路换乘站。该工程2#基坑的西侧（邻近轨交10号线海伦路站侧）槽壁加固，采用TRD工法进行施工。内外排深度均为48 m（+3.40～－44.60 m），厚度均为850 mm，其中外排为97.07延米，内排为95.49延米，总长度为192.56 m。

外排距离轨交10号线海伦路站，最近处8.8 m，最远处26.9 m。加固区对应的位置为10号线海伦路站的东侧附属结构、7号出入口和换乘大厅。

图1 工程位置平面

工程地质从上至下依次为：①杂填土，②3砂质粉土（＋1.36～－10.34 m），④淤泥质黏土，⑤1黏土，⑤2粉砂（－14.77～－21.27 m），⑤3粉质黏土，⑥3粉质黏土，⑦粉砂（－26.18～－40.58 m），⑧1黏土，⑧2粉质黏土夹粉砂，⑧3粉质黏土，⑨1粉砂夹粉质黏土，⑨2细砂夹中粗砂。等厚度水泥土连续搅拌墙底标高－48.80 m，穿越⑦粉砂层，位于⑧1黏土层。

2 原位试验

原位试验的目的在于通过在项目实地进行试验来确定挖掘液、固化液的配合比和施工速度[1,2]。最后经过检测和监测，得到加固体的抗压、抗渗性能以及施工对周边环境的影响。进而总结和分析检验工法在邻近轨交设施区域施工的可行性。

本工程工法采用先行挖掘（0.5 m/h）、回撤挖掘（4 m/h）、再注入固化液成墙搅拌（1 m/h）的三循环成墙工艺。具体参数如表1、表2所示。

表1 膨润土挖掘液配合比

表2 水泥浆固化液配合比

3 监测情况

3.1 监测概况

测试内容为土体测斜、土体隆沉；测试频率为6 h 1次；测点编号为CX01～CX05（平行于试验槽段6 m处），CX06～CX10（平行于试验槽段3 m处）（图2）。

图2 原位试验段监测点平面布置

于2013年3月21日测取初始值至4月13日8点观测结束，共观测10 次，测点变形曲线如图3～图6所示。

图3 6 m处CX01测点变形曲线

图4 6 m处CX03测点变形曲线

图5 3 m处CX06测点变形曲线

由数据可以看出，累计变形量最大发生在21 m以上部位，经分析和上部地层较松散有关。

图6 3 m处CX09测点变形曲线

3.2 轨交10号线监测数据分析

轨交10号线海伦路站上下行线对应位置沉降监测数据曲线，如图7所示。

图7 轨交10号线海伦路站上下行线监测数据

从上述曲线图中可以看出：上、下行线沉降均表现为隆起，其中上行线最大隆起为2.47 mm，下行线最大隆起为1.31 mm，变形较小。

轨交10号线海伦路站7号出入口和换乘大厅沉降监测数据曲线，如图8所示。

图8 轨交10号线海伦路站出入口和换乘大厅监测数据

从上述曲线图中可以看出：出入口处沉降均为隆起，而换乘大厅均为下沉。其中出入口最大隆起为1.23 mm，换乘大厅最大沉降为－2.65 mm，变形较小。

3.3 监测结论

3.3.1 土体位移

3 m处测孔变形最大为CX09号孔，变形量为－3.91 mm，6 m处测孔变形最大为CX05号孔，变形量为－2.95 mm。

3.3.2 土体隆沉

3 m处测点D1变形量为2.34 mm，6 m处测点D2变形量为1.59 mm。

从监测数据可以看出，在施工过程中，引起的土体位移方向为垂直且远离于试验槽段方向位移，3 m处土体位移量比6 m处明显。从变形最大值来看，3 m处的土体侧向变形没有超过4 mm，深度为地下13 m；6 m处的土体侧向变形没有超过3 mm，深度为地下10 m。3 m处的土体隆起量没有超过3 mm，6 m处的土体隆起量没有超过 2 mm，施工引起的土体隆沉最终为土体向上隆起，隆起量不大。

而从距离试验位置8.8 m的轨道交通10号线海伦路站的7#出入口的监测变形情况来看，也成上抬趋势，最大值为1.23 mm，变化量不大。

由此可分析认为，等厚度水泥土地下连续墙在邻近轨交设施区域内施工对轨交变形影响处于可控范围。

4 检测情况

4.1 抗压强度试验成果

抗压强度试验成果如表3所示。

表3 抗压强度试验成果表

从钻孔取芯情况来看，芯样率较高，水泥土搅拌墙均匀性总体较好，14 d芯样抗压强度基本满足设计要求。

4.2 渗透试验成果

室内渗透试验成果如表4所示，原位渗透试验成果如表5所示。

表4 室内渗透试验成果表

从上述结果分析可知，等厚度水泥土地下连续墙渗透系数基本满足设计要求。通过室内及原位渗透试验与勘察报告中土层渗透系数相比较，对各土层特别是砂层抗渗性提高明显。

表5 原位渗透试验成果表

5 问题及建议

（a）据本工程地质情况，工法加固置换率为60%～70%，置换率相对较高[3]。而且因为掺入了膨润土的关系，弃土固结的时间比较长，如不能保证及时出土，则现场需要有相当容量的堆土场地；

（b）由于设备自重近150 t，设备自重较大。且横向切割的驱动部在设备的前端，因此设备在施工时前船的集中荷载较大，必须对场地进行强化，宜采用配筋道路；

（c）链锯的连接部位相对薄弱，如遇到钢筋、金属管线等，会发生卡链，严重时会发生链锯断裂[4,5]。因此在施工前必须对地下障碍物、管线等情况进行详细准确的排摸。同时，建议每施工30延米对链锯进行检查。

（d）不适合进行曲线段施工或多转角的施工。最小曲线施工半径为60 m，而在转角处则必须将切割箱拔出，调整角度后再重新插入。

6 结语

根据该工程项目的实际应用，超深等厚度水泥土地下连续墙工法做槽壁加固在邻近轨交区域内施工，采用了先行挖掘、回撤搅拌、固化成墙的“三工序”成墙工艺，其抗压和抗渗性能以及连续性，能够满足勘察设计的要求，体现了其加固深度大、连续性好的特点，表明该工法是一条可有效截断或部分截断承压水层与深基坑之间水力联系的可靠途径，在承压水处理方面有推广应用价值。