摇振反应迅速粘质粉土层中槽壁稳定施工技术

马普昌

摘要：杭州地铁建设过程中，在杭州市西湖区转塘区域地连墙施工中遇到②-41粘质粉土层，该地层有机物含量高、渗透系数小、压缩系数大、承载力低，在受到振动后，会产生摇振反应，易液化，导致连续墙成槽过程中，槽壁难以稳定，成槽困难。

这种摇振反应迅速的粘质粉土层目前只有杭州转塘区域才遇到，对地下连续墙施工造成很大的难题，以后很有可能会碰到类似的情况，目前采用最多的方案是槽壁加固和槽段提前降水再成槽，但针对不同地质槽壁加固方案和其他处理措施并不具体详细，通过本次研究，来确定一套有针对性的槽壁处理方案。

关键词：摇振反应;振动液化;粘质粉土;槽壁稳定

1 工程概况

枫桦西路站为地下两层岛式车站，车站长188m，设2组风亭、4个出入口。主体结构标准段宽21.3m，端头井基坑宽25.4m。标准段基坑深16.334m，端头井基坑深17.865～18.216m。0.8m厚地下连续墙共78幅，采用锁口管接头，深27～32.5m。

2 工程地质与水文地質

2.1 工程地质

枫桦西路站开挖地层自上而下分别为①1杂填土、②3-1粘质粉土、②4粘质粉土、②4-1粘质粉土夹粘性土、⑤3-1粘质粉土，结构底板大部分位于⑤3-1粘质粉土层，局部位于（2）4-1粘质粉土夹粘性土层，墙趾位于（30）3中风化石英砂岩、桩底位于（30）2强风化石英砂岩。

2.2 不良地质作用

本工程的主要不良工程地质问题为场地浅部②4层粘质粉土、②4-1粘质粉土夹粘性土等粉砂性土地震轻微液化、流土、管涌、工程振动液化等。

3 施工方案确定与对策实施

3.1 现场调查

经过连续墙成槽槽段的跟踪调查和统计，发现存在以下问题：

1、成槽出土量严重超设计出土量。

2、成槽土质受振动易液化，产生摇振反应。

3、墙体普遍塌孔，且塌孔率较大。

4、成槽过程中，受槽壁塌孔影响，地面有略微沉降和开裂。

5、成槽过程中，拌制泥浆泥皮形成时间较长。

3.2 原因分析

在充分了解项目人员、资源配置的基础上，结合设计图纸和本工程地质勘察报告，对地连墙成槽进行了调查。根据现场调查和试验检测，深入探讨、分析影响连续墙成槽塌孔率的末端因素，确定了如下原因：

主要因素一：浆液粘度过小，形成泥皮时间较长。

主要因素二：成槽机提升、下降速度过快。

主要因素三：土层受振动，产生摇振反应，易液化。

3.3 制定对策

针对上述3条影响地下连续墙成槽塌孔率的主要原因，从有效、可行、经济及可靠等多角度出发，按照如下原则制定了如下对策：

3.4 对策实施

对策实施一：调整浆液配合比，降低成槽塌孔率。

按照设计及规范要求，成槽泥浆配合比控制在膨润土5%～7%。纯碱0.2%～0.4%。CMC 0.05%～0.15%为准。制备泥浆的水选用纯净的自来水。

为降低成槽塌孔率，分别采用三种配合比进行测试。

①、膨润土、纯碱、CMC比例为：5%：0.2%：0.05%

②、膨润土、纯碱、CMC比例为：6%：0.3%：0.1%

③、膨润土、纯碱、CMC比例为：7%：0.4%：0.15%

经现场实验，膨润土、纯碱、CMC配制调整为膨润土6%，纯碱0.3%，CMC 0.1%，粘度为24s时，实际出土量与设计出土量相比较，成槽塌孔率有所下降。

目标检查：严格控制浆液粘度为24s，确保成槽塌孔率降至60%。施工中落实到位。

对策实施二：根据成槽塌孔率，实时调整成槽机下降、提升速度。

由于成槽机下降、提升速度过快，导致槽壁受冲击力较大，槽壁受扰动较大，成槽塌孔率增加。

经现场实验，提升速度≤0.4m/s，下降速度≤0.6m/s，成槽塌孔率明显下降。

目标检查：经过措施二的实施，在严格控制成槽机提升速度：0.4m/s，下降速度：0.6m/s前提下，通过实际出土量与设计出土量比较，塌孔率降至52%。在后期成槽中严格执行并落实到位。

对策实施三：增加连续墙两侧槽壁保护

针对该地层连续墙施工困难，就目前施工状况、地质条件、解决方案进行分析，决定在连续墙内外两侧增加槽壁保护，设置两排φ850@600三轴搅拌桩，且在施工时，内外侧搅拌桩加固各侵入连续墙施工区域50mm。

目标检查：通过对5幅连续墙成槽过程进行观察实验分析，经加固后，成槽壁塌孔率降至20%，槽壁趋于稳定。

4 效果检查

4.1 成墙效果检查

4.1.1 通过增加浆液粘度、减小成槽速度、增加槽壁保护，续墙成槽塌孔率大大降低，槽壁趋于稳定。为后续的主体结构基坑开挖时，降低基坑渗漏水风险、施工质量都得到很好的保证。

4.1.2 通过成槽塌孔率出土量统计，找到了本次施工环境的最佳施工方法，技术人员全过程跟踪指导，制定的对策得到了很好的实施。

4.2 时间效益

4.2.1 通过此次研究，增加槽壁保护，平均每幅连续墙成槽时间减少3小时。4.2.2 通过对增加浆液粘度，较少泥皮形成时间，有效控制成槽塌孔率，确保槽壁稳定，保证了连续墙施工质量。4.2.3 对成槽速度进行调整，有效减少槽壁扰动，保证了施工的连续性。

4.3 经济效益。成槽槽壁稳定的有效控制，成墙质量的提高，单从混凝土消耗方面对成本进行预测，节约成本78.624万元。

4.4 社会效益。成槽槽壁的稳定有效降低，保证了成墙质量，基坑开挖得到保障，在安全生产方面前进了一大步，有利于高速度、高质量、高标准的施工，得到了业主一致好评。

5结束语

通过本次摇振反应迅速粘质粉土层中槽壁稳定施工技术研究，提高了连续墙在该地层施工中的控制水平，增强了施工中运用质量管理方法解决问题的能力。

参考文献：

[1] GB50299-2018，地下铁道工程施工及验收规范[S]。北京：中国计划出版社，2003.

[2] GB50202-2018，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002.

[3] GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.

（作者单位：中铁隧道局集团有限公司市政工程公司）