富水圆砾地层地下连续墙成槽施工技术研究

范礼彬 ，许原骑 （中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

1 工程概况

本文以杭州某地铁车站为例，该地铁车站位于富阳金桥北路与高桥西路交叉口，车站为地下两层站标准车站，车站长 196.0m，基坑宽 21.7m，深约16.1～16.7 m；端头井段基坑宽25.8m，深18.01m。本站开挖过程涉及1-1杂填土、1-2素填土、2-1粉质粘土、2-4圆砾、9-4圆砾、21b全、强、中风化花岗岩；车站底板主要位于21-b3强、中风化花岗岩层，围护结构采用800厚地下连续墙，嵌固深度约3m，采用2道混凝土支撑。地墙成槽范围内圆砾层厚度较厚，厚度约为10m，上覆图层杂填土厚度约为3m。

2 工程地质

根据地勘资料表明，该场地属冲湖积平原区（Ⅵ-4）地貌，地貌单元单一，现状地面略有起伏，现状地面高程7.90～10.00m。杂填土：杂色、灰色、灰黄色，松散，干～稍湿。圆砾层：灰黄、褐黄色，饱和，密实。卵砾石含量50%～65%左右，其中卵石含量30%～35%左右，砾石含量20%～30%，粒径一般为0.2～4cm，个别大于8cm，该层层底局部为卵石。磨圆度较好，多呈亚圆形、椭圆状，粘粒含量约5.5%，局部粘粒含量较大，充填物具粘着性，土体级配差，分选性差。工程地质横剖图详见图1。

图1 工程地质横剖图

3 成槽施工方案

该车站圆砾层厚度较厚，厚度约为10m，在地下水位之下，透水性较强，且上覆土层较薄，地墙施工需要穿过厚度10m左右的圆砾层，根据地勘资料该圆砾层卵石含量多、颗粒较大、填充物较少，具有自稳性较差的特点。地墙成槽过程中容易发生塌孔现象，容易导致地墙成槽质量问题[1-3]。

图2 超声波成孔检测结果

针对该地质特点，地墙成槽过程初期，主要采用控制泥浆比重，成槽工艺，主要包括：地墙成槽新浆比重为1.07，粘度25s，再生泥浆的新浆掺量为35%～40%，比重1.2，粘度27s；成槽过程中控制水头的起伏，保持水头不超过30cm；控制抓斗的提升速度，放慢成槽速度，减少槽内泥浆波动，利于槽壁稳定。

现场严格控制成槽泥浆比重和成槽速度，地墙依然存在严重的塌孔情况，详见图2。根据检测结果可知，地墙塌孔范围主要在圆砾层范围内，且表层也存在较严重的塌孔。地墙充盈系数在1.2～1.3之间，充盈系数较大，混凝土超灌严重。

4 槽壁加固方案

针对地墙成槽过程中塌孔情况较为严重，且圆砾层采用搅拌桩加固效果不好的问题，拟采用袖阀管或旋喷桩进行加固，现场对上述2种加固方案进行了试验[4-5]。

采用袖阀管注浆时，为了节约成本采用定量注浆，水泥掺量：圆砾层段加固480kg/m，圆砾层以上段加固200kg/m；水玻璃用量：圆砾层段水泥浆体积的15%，圆砾层以上段水泥浆体积5%；注浆压力0.3～0.5MPa；水灰比1:1。扩散半径：500mm；引孔孔径：φ158mm；相邻间孔距：1000mm；孔中心距导墙边距离：500mm；根据试成槽超声波检测结果可知，采用袖阀管注浆加固时，对槽壁稳定有一定的加固作用，但存在局部的塌孔，详见图3。

图3 袖阀管加固后超声波成孔检测结果

图4 旋喷桩加固引孔

采用旋喷桩加固时，水泥掺量：圆砾层段加固土体重量的25%，圆砾层以上加固土体重量的15%；水玻璃用量：圆砾层段水泥浆体积的15%，圆砾层以上段水泥浆体积5%；泥浆压力25～30MPa；提升速度 20～25cm/min；转速10～15r/min；空气压力 0.7MPa；水灰比1:1。孔径：φ800mm；引孔孔径：φ158mm；相邻间孔距800mm；桩中心距导墙边距离：450mm。由于圆砾层松散不稳定，之间没有粘接力，很容易塌孔，引孔工作在圆砾层段遇到极大的困难，因此施工时必须采用根管引孔的方法进行施工。管材选用脆性较大、喷浆时容易破裂的PVC管（直径110mm），详见图4。

图5 旋喷桩加固后超声波成孔检测结果

根据试成槽超声波检测结果可知，采用旋喷桩引孔槽壁加固时，对槽壁稳定性控制较好，塌孔情况较少，充盈系数为 1.05～1.08，详见图 5。

后期开挖过程中对地墙的鼓包情况进行开挖验证，对于未采用加固的地墙，鼓包情况较为严重，最大鼓包达到2.5m左右，详见图6。对槽壁加固地墙进行开挖验证，进行槽壁加固地墙鼓包普遍减少，墙面较为平顺，存在局部小范围鼓包。

5 结语

针对富水圆砾地层，采用控制泥浆比重、成槽速度以及必要时采用槽壁加固能够有效的保证地墙的成槽质量，确保地墙止水性和安全性，主要小结如下：

①应适当调整泥浆重度，尽量提高泥浆液面的高度，及时补浆以保证槽壁的稳定；

图6 未加固地墙鼓包严重

②单元槽段宽深比的大小影响土拱效应的发挥，宽深比越大，土拱效应越小，槽壁越不稳定，反之，槽壁稳定好；

③周边环境较好时，可采取降低地下水位措施能有效提高成槽槽壁稳定性；

④采用旋喷桩槽壁加固可有效提高富水圆砾地层稳定性，保证成槽质量。