李 壮
中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266000
摘 要：文章以青岛市地铁4号线工程土建11工区沙子口车站为例，针对富水砂层中地下连续墙导墙基坑开挖和成槽施工过程中槽壁坍塌、失稳问题，采用水泥搅拌桩对槽壁周边地层加固后再进行开挖施工，希望通过本文的研究能够为富水砂层地带地下连续墙的施工起到一定的指导借鉴作用。
关键词：富水砂层 地下连续墙 水泥搅拌桩 地层加固
引言
追溯世界居所几千年的演变史，逐水而居，向来都是层峰共识。许多城市毗邻海岸、河岸地段的轨道交通修建过程中经常会遇到富水砂层地质，丰富的地下水及较厚的砂层地质条件给地铁车站施工带来了诸多困难与不利影响。由于砂层地质遇水后极易失稳，所以车站围护结构采用地下连续墙时，导墙的开挖及成槽施工面临极大的坍塌失稳风险，因此采用水泥搅拌桩对基坑两侧土体先行加固，为稳定导墙基坑坑壁和后续地下连续墙成槽施工提供有利条件变得尤为重要。
1 工程概况
沙子口站为青岛地铁4号线第22座车站。车站位于规划的夕港路与规划道路交叉路口，跨夕港路路口呈西南-东北走向布置。车站采用明挖法施工，沙子口站主体围护结构因地质原因由咬合桩变更为地下连续墙施工，地下连续墙厚800mm，工字钢接头，地下连续墙墙深26.86～29.36m，共76幅，围护结构平面图见附图1。地下连续墙成槽施工前需先施工导墙，导墙槽深2m，宽1.5m。导墙横断面见附图2
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图1围护结构平面图
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图2导墙横断面示意图
沙子口站为滨海堆积地貌，地形较平坦，地面高程2.45～4.48m。勘察期间导墙基坑位于第四系潜水中，水位埋深2.0～4.6m，水位标高-0.87～1.43m。
根据钻探揭示，本站场区范围内第四系厚度较大，厚度为25.5～30.0m，主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、全新统粗砂（Q4m）、含淤泥中细砂（Q4mh）、中、粗砂(Q4pl+al)及上更新统粉质黏土（Q3al+pl）、粗、砾砂与碎石土（Q3al+pl），为标准的富水砂层地带。
2 施工中存在的问题
2.1导墙基坑开挖过程中出现坑壁失稳，坍塌
场区地面下3m范围内大部分为人工杂填土及中粗砂，透水性好。当导墙基坑开挖至地面下1.5~2m时，丰富的地下水不停渗入坑内，破坏了坑壁的稳定性，导致基坑两侧土体不停向坑内坍塌，存在较大的安全风险，且对后续的钢筋混凝土施工带来了极大的困扰。
2.2 成槽施工时泥浆外渗，槽壁失稳
虽然地下连续墙成槽施工时会伴随泥浆护壁的运用，但是在富水砂层地质中，地下水位较高且砂层的胶结性较差，普遍存在槽壁坍塌情况，后续会引发混凝土超方，围护结构结构尺寸侵限等诸多难题，部分地段槽壁坍塌严重时甚至会引起槽孔的整体失稳，有较大的安全风险及质量隐患。
3 水泥搅拌桩先行加固措施
3.1桩身施工参数
本站地连墙槽壁采用直径Φ650@450三轴搅拌桩进行地面加固，加固深度为地面以下6.0m，加固范围为槽壁两侧各一排搅拌桩。搅拌桩加固的相关技术参数：水泥掺入量16%~18%，水泥浆的水灰比1：1，下沉搅拌速率0.6~0.8m/min，提升搅拌速率0.5~0.6m/min，喷浆压力易控制在0.6~0.8Mpa，采用四喷四搅施工工艺，搅拌桩技术参数应根据周边环境和附近地质情况，经现场试验效果确定，并在施工过程中根据监测反馈信息进行优化。见图5槽壁加固示意图
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3.2水泥搅拌桩的施工工艺
3.2.1钻机就位
首先在钻机井架上设置标准显著的深度标志尺。钻机就位时必须进行调平，用水平尺来测定搅拌机械的水平姿态，用经纬仪测定钻机井架垂直姿态以确保成桩的垂直度。
3.2.2桩孔钻进
启动搅拌机的电机，放下起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架开始搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测控制。工作电流不得大于70A。
3.2.3水泥浆的制备
待搅拌机下沉到一定深度时（根据标高控制），即开始按设计确定的配合比制备水泥浆，桩孔压浆前将水泥浆倒入集料中。
3.2.4提升喷浆搅拌
搅拌机下沉到设计深度时后，开启灰浆泵将制备好的水泥浆压入地基中，边进行喷浆边进行旋转，同时严格按照0.8m/min的提升速率。
3.2.5“四搅四喷”
重复上述步骤，直到达到“四搅四喷”的要求。
3.2.6桩机移位。
3.3水泥搅拌桩的优势
水泥搅拌桩成桩速度快，根据现场施工经验，在场地及机械物资保障条件都具备的条件下，每天能完成50根桩长6m，桩径650mm的水泥搅拌桩。
水泥搅拌桩桩体强度上升快，采用P.O42.5的水泥，严格控制水泥掺入量，成桩24小时后桩体强度便可满足导墙基坑开挖需要，加固后的土体具有很好的均质性、自立性，导墙基坑开挖及成槽过程中，土体有足够的稳定性，避免了坍塌、失稳情况的发生。
4 结语
在富水砂层地质中施工地下连续墙，根据青岛地铁4号线沙子口站施工经验，使用水泥搅拌桩将地层先行加固，在施工中有效节省导墙塌方工期约一个月，节省成槽塌孔工期约三个月，降低混凝土超耗约300方，避免了后期地下连续墙侵限，节省后期侵限处理工期两个月。有利于导墙基坑开挖过程中坑壁及成槽施工中槽壁的稳定，避免地下连续墙侵限后期处理中对地下连续墙整体强度及止水性能的扰动。水泥搅拌桩在青岛地铁4号线沙子口站中的实践应用中起到了良好的效果，有效的保证了地下连续墙施工的安全与质量，为后续的围护结构施工提供了经验和技术保障。
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作者简介：李壮，男，30岁，助理工程师，交通土建专业本科，2013年加入中铁二十局第四工程有限公司，任隧道专业技术员，工程部副部长。