浅谈防渗墙在地铁车站止水帷幕中的应用研究

叶成诚

摘 要 本文以济南R2线1标段任家庄站深基坑围护结构首次采用防渗墙作为地铁车站止水帷幕为例。采用拌制水泥浆和开槽机形成的泥浆进行混合，形成“固化灰浆”防渗墙，达到止水帷幕效果。与TRD相比具有以下优点：防渗墙施工成本低、施工速度快，对复杂地层的能力适应性较强，可独立解决大部分复杂地层的围护结构防渗问题。

关键词 防渗墙;地铁车站;止水帷幕;导杆式开槽机

引言

目前地铁车站主要利用连续搅拌桩（水泥土搅拌桩等）、旋喷桩形成的止水墙作为止水帷幕，用于阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。但是根据现场施工经验，搅拌桩或者旋喷桩形成止水帷幕整体效果不是非常理想，车站基坑开挖过程中和结构施工后，都会不同程度出现渗漏水点，影响土方施工和结构质量。因此采用一些新型、止水较好的止水帷幕施工方法势在必行。

防渗墙采用拌制水泥浆和开槽机形成的泥浆进行混合，形成“固化灰浆”防渗墙，达到止水帷幕效果。导杆式开槽机是其中的一种铣槽式开槽方法。技术特征是采用导杆定位给进，多轴竖向回转切削原理进行开槽，由动力头、导杆、成槽器、泥浆泵组成开槽系统。动力头通过内置于导杆内的钻杆提供扭矩给成槽器，带动无岩心钻头组转动;泥浆泵通过浆液管道、槽孔形成浆液循环，用于护壁和排除钻渣;导杆沿开槽机机架竖向运动，对成槽器进行定向、加压、提升，最终形成规则的槽孔。灌注水泥浆和泥浆形成 “固化灰浆”防渗墙，达到止水帷幕效果，墙体无缝连接。

1工程概况

任家庄车站含4个出入口，2个风亭组，1组冷却塔，1组消防水池，所有基坑均采用明挖顺作法施工，主基坑开挖深度为18m，采用预制方桩+防渗墙+混凝土支撑/钢支撑内部支撑体系，附属结构基坑开挖深度为11米，采用钻孔灌注桩+桩间高压旋喷桩+混凝土支撑/钢支撑内部支撑体系。

1.1 地质水文概况

场区地质条件相对较好，车站底板位置：底板埋深约16.8m，位于⑩1粉质黏土和⑩2黏土层中。

地下水情况：钻探水位标高30.70～34.60m，即地面以下约11m。本区地下水主要类型为第四系松散孔隙水，碳酸盐岩岩溶水及岩浆岩裂隙水。由于岩浆岩裂隙水富水性差，本区地下水主要以第四系松散孔隙水、碳酸盐岩岩溶水为主。

车站顶板覆土：车站顶板覆土厚度约3.0m（顶板叠合，抬升后覆土2.4m）。

1.2 围护结构设计概况

任家庄站车站主体总长210.1m（包括端墙），车站有效站台中心里程CK2+007.185。标准段宽19.3m;站台宽度11m;车站顶板覆土最薄处为2.9m，最厚处3.1m，呈梯形布置，结构标准段底板埋深16.8m（含垫层），端头井深19.3m（含垫层）。车站两端均为盾构始发。

标准段坑底位于第10-1层粉质黏土层中，采用明挖顺作法施工。围护结构选用700mm×700mm@1500mm预制叠合桩+250mm厚防渗墙止水帷幕，单柱段预制叠合桩桩长20.7m，双柱段预制叠合桩桩长22.5m，防渗墙止水帷幕至坑底以下4m。沿基坑深度方向设置三道支撑，其中第一道为钢筋砼支撑，其余均为Φ609（t=16mm）钢管支撑[1]。

1.3 防渗墙设计概况

防渗墙止水帷幕围绕基坑四周形成闭合墙体，设计高程为42.7m，底部伸入到坑底以下4m。防渗墙墙体厚度为不小于25cm，墙体垂直度为<0.5%，墙体采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比≥25%，28天无侧限抗压强度≥1.2Mpa。防渗墙墙身综合渗透系数K≤10-9/cm/s。

2施工工艺流程

3灰浆配比设计

防渗墙原材采用普通硅酸盐水泥与原状土料，并由二者混合形成固化灰浆。水泥用量不小于原地层土干重量的25%，土层平均干密度1.546g/cm?。根据离散系数1.1，1m深度范围内9轴和15轴开槽机单位成槽深度体积（0.5365m?和0.8786m?）的水泥参量113kg/m2和125kg/m2。

4孔位控制

沿施工轴线一侧设置定位测绳，控制孔位定位误差小于3cm;利用仪器矫正槽孔走向与防渗墙轴向的偏差，成槽施工时不应大于0.4%。

5固壁泥浆及泥浆循环

（1）采用成槽设备搅制的泥浆，形成比重不小于1.3g/cm3的循环固壁泥浆。

（2）固壁泥浆循环系统主要由导向槽、泥浆池、正循环机组组成。

（3）泥浆除渣：经过泥浆池过滤沉淀渣土。

6槽孔建造

（1）以设计墙底高程作为每个槽段的预定深度，铣槽设备钻具导杆上进行刻度标注，方便建造槽孔时确定槽孔的成槽深度，成槽深度误差为±20cm。

（2）成槽器成槽最小厚度25cm，成槽槽型满足设计墙厚要求;通过水平尺调整导杆的垂直度以控制成槽垂直度;铣槽机的调平采用水平尺测量设备桅杆及井口板进行，如发生沉降及时调平。

（3）采用跳槽成槽法，确保各槽段之间搭接长度不小于30cm。

（4）清孔：成槽至设计深度后，利用正循环原理泥浆护壁清孔10分钟左右，测量清孔后的孔深及清孔后的质量：槽底沉碴厚度≤100mm。

7灰浆拌制与灌注

（1）水泥浆拌制：采用集中制浆，水灰比按0.8∶1，水泥浆比重1.61（以现场试验为准），初凝时间为4小时，NB-1泥浆比重计进行指标控制。每次拌制浆液约5.6m3，每罐浆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。

水泥和水利用电子秤自动称量投放和固定刻度，并依据防渗墙施工面積储备足量的浆液。

（2）水泥浆输送：水泥浆通过泥浆泵输送至储浆罐。

（3）水泥浆灌注：成槽机台泥浆泵的吸浆管切换至水泥浆罐，利用开槽的循环管路把水泥浆输送至待灌段的孔底，并一次性灌入所需水泥浆，置换出部分槽孔内的泥浆。

（4）灰浆混合：成槽机自孔底边拌和边提升，形成槽内循环2次，确保浆液均匀拌和。

（5）槽内泥浆指标控制：利用泥浆比重计控制槽内泥浆指标，控制比重≥1.3。

（6）灰浆灌注标高控制：为防止灰浆泌水而导致的墙顶质量不合格，故实际灌注标高应高于设计标高30～50cm。

8实施效果

施工时间：2017年7月10日至2017年9月23日。

施工部位：任家庄车站深基坑围护结构止水帷幕。

施工总时间：75天。

基坑开挖后，试验室对已经施工的防渗墙从坑壁（预制叠合桩之间）进行随机取芯，取芯结果明显好于高压旋喷桩，厚度大于250mm，满足要求。后续基坑开挖过程中，基坑止水能力明显提高，无明显渗漏点。

9应用研究前景分析

防渗墙止水帷幕利用原状土和水泥现场搅拌形成水泥土浆液，在围护桩外侧形成一道止水帷幕防渗墙，极大地减小了渗透性系数，提高了止水帷幕强度，降低了水泥用量，减少了对周边环境的干扰，绿色环保。

防渗墙止水帷幕能够在保留叠合墙设计的情况下，很好的解决车站的渗漏问题，能够适当的增加车站防水效果。

由于防渗墙具备前文所述较多优点，并通过试点试验检验，因此具备在城市軌道交通地铁车站深基坑止水帷幕推广应用的基础和前景。

10结束语

任家庄车站使用防渗墙作为止水帷幕之后，自2017年10月10日基坑开挖至2018年4月20日主体结构施工完成过程中，在深基坑开挖过程止水、结构侧墙防渗漏等方面取得了良好的实施效果，总结如下：

（1）防渗墙施工成本低、施工速度快，对复杂地层的能力适应性较强，可独立解决大部分复杂地层的围护结构防渗问题。

（2）防渗墙较高压旋喷桩等止水帷幕厚度较小，同时充分利用现场的原状土能够大大降低水泥用量，节约材料。

（3）防渗墙利用多轴搅拌沉槽设备成孔，噪声小，对周边环境干扰小，绿色环保。

参考文献

[1] 张磊，梁仁旺.塑性混凝土防渗墙在深基坑防水中的应用[J].科学之友，2011，（5）：27-28，30.