一種新型泥漿固化止水帷幕施工技術

李小東 田世寬 張強

摘要：通過對目前常規(guī)的止水帷幕施工技術進行分析，結合涪江五橋主墩基坑止水帷幕施工的實際情況進行技術創(chuàng)新和試驗，因地制宜地利用現場廢舊泥漿的固化處理開發(fā)出一種新型的止水帷幕施工技術；并對該新技術的泥漿固化配合比設計及具體的施工工藝進行論述。實踐證明，這種新型泥漿固化止水帷幕施工技術有效隔斷了地下水的滲流，防止基坑開挖出現涌砂，是一種實用的環(huán)保型止水帷幕施工工藝，具有較好的社會效益和推廣價值。

關鍵詞：止水帷幕；泥漿固化；配合比；施工工藝

中圖分類號：U443.1 文獻標志碼：B

Abstract： Combining the analysis of current conventional construction technology of waterproof curtain with the innovation and experiment in the waterproof curtain construction of foundation pit of the main piers of Fifth Fujiang River Bridge， a new construction technology of waterproof curtain was proposed based on the curing of on-site waste mud. The mix proportion and specific construction techniques were discussed. Practice has proved that this new construction technology of waterproof curtain based on slurry curing effectively cuts off the flow of groundwater and prevents the emergence of sand during the excavation. It's a practical and environmental-friendly construction technology that is of social benefit and promotional value.

Key words： waterproof curtain； slurry curing； mix proportion； construction technology

0 引 言

某橋梁設計為（155+155）m的H型曲線獨塔斜拉橋，主墩樁基采用18根直徑2.5 m（長40 m）的鉆孔灌注樁，主墩設有2個承臺，中間通過系梁連接形成為啞鈴型結構，承臺、系梁的整體平面最大尺寸為541 m×15 m，深度為7 m，基坑開挖最大平面尺寸為75 m×35 m。河床地質情況從上至下依次為4 m厚的砂卵石層、3 m厚的強中風化泥巖層、中弱風化泥巖層和砂巖層，基坑開挖前需圍繞砂卵石透水層進行基坑四周坑壁止水帷幕施工。

由于主塔必須在汛期前完成樁基、承臺及塔身出水面，因此要求承臺施工在枯水期完成。根據當地氣候、水文情況，承臺最好的施工時間為1～3月份，工期緊、任務重，其中基坑開挖止水圍幕的施工控制是承臺能否順利完成的關鍵所在，因此必須選用一種合理、快速、有效的止水帷幕施工技術。

1 常用的止水帷幕施工技術

目前工程中常用的止水帷幕施工方法較多，大致可以劃分為三類：深層攪拌法、高壓旋噴樁以及地下連續(xù)墻。其中高壓旋噴樁的施工技術應用較為廣泛。

1.1 深層攪拌法

深層攪拌法是以水泥作為主要固化劑，通過深層攪拌機械將軟土或沙等與固化劑強制拌和，攪拌后使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的隔水體。這種方法主要用于軟基處理，對淤泥、砂石、淤泥質土、泥炭土、粉土等土質效果顯著，處理后可形成樁、墻等。

深層攪拌法包括干法和濕法，濕法使用水泥漿與軟土攪拌形成柱狀固體（稱為攪拌樁），干法使用水泥粉體與軟土攪拌形成柱狀固體（稱為粉噴樁）。

實際施工過程中，在土壓力、孔隙壓力、噴漿壓力以及攪拌葉片旋轉力的作用下，易使攪拌樁體內壓力增大，水泥漿沿轉桿上冒甚至溢出地面，導致大量水泥漿浪費。同時，由于中國攪拌機械的性能及施工監(jiān)控系統(tǒng)比較落后，再加上管理環(huán)節(jié)薄弱、操作人員技術水平不高等因素，使深層攪拌法不能完全滿足施工需求，施工工藝尚待進一步完善和提高，在本工程的基坑止水帷幕施工中不宜采用。

1.2 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是利用鉆機形成鉆孔，使注漿管深入孔底，通過高壓旋轉的噴嘴將水泥漿噴射出去切割土體，使?jié){液與土體攪拌混合，隨著注漿管的提升旋轉而形成圓柱形樁身，水泥漿與原土體固結成樁；此外，通過旋噴樁自身之間的相互咬合，形成一道連續(xù)的止水體，可有效隔斷地下水的滲流，達到支護、止水的作用。

該方法施工設備簡單、操作方便、占地少、振動小、噪音較低，但施工造成的后續(xù)污染影響大，且成本較高，對于特殊的不能使噴出的漿液凝固的土質不宜采用。

高壓旋噴樁技術主要適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土、砂土、黃土、素填土、流塑或可塑粘性土等地質情況。但對于基巖和碎石土中的卵石、塊石、飄石呈骨架結構的地層，或地下水流速過大和已涌水的地基工程，由于地下水具有侵蝕性，砂質土在含水多或干燥的情況下易流動，從而會破壞樁孔的完整性，造成樁基缺陷，所以對本基坑的止水也不適用。

1.3 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻技術是利用各類挖槽機械，借助泥漿護壁作用，沿著深開挖工程的周邊在地下挖出一條狹長的深溝槽，并在其內澆筑適當材料（一般是水泥混凝土）而形成一道具備防滲、擋土和承重功能的連續(xù)地下墻體。endprint

該方法施工振動小，墻體剛度大，整體性好，施工速度快，可用于密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工的情況，適用于絕大多數地質，包括砂性土層、砂礫層等。但對于某些特殊地質條件，如很軟的淤泥質土、含漂石的沖積層和超硬巖石等，施工難度很大，如果施工方法不當可能出現相鄰墻段不能對齊或漏水的問題。

由于受到施工機械的限制，地下連續(xù)墻的厚度具有固定的模數，不能像攪拌樁、旋噴樁那樣靈活地根據實際情況調整其形成的止水帷幕厚度。因此，地下連續(xù)墻只有在具備一定深度的基坑工程或在某些特殊條件下才具備經濟性并彰顯其特殊優(yōu)勢，主要適用于工程量大、耗時長、投資大、周邊場地復雜的大型建筑。雖然地下連續(xù)墻適用于本基坑止水，但地下混凝土連續(xù)墻施工工期長、成本高，不滿足本工程的工期和成本節(jié)約要求。

2 新型泥漿固化止水帷幕施工技術

本基坑橋位處河床河卵石層中大卵石較多，若采用常規(guī)注漿圍幕法，則鉆孔困難，漿液消耗大，漿液滲流后止水效果存疑；若采用鋼板樁圍堰施工技術，同樣存在插打困難等問題。因此，必須選用一種合理、快速、有效的止水帷幕施工技術，才能保證本基坑的施工進度和止水效果[1-2]。

根據施工現場實際情況，結合深層攪拌樁和地下連續(xù)墻兩種方法的優(yōu)勢，通過技術創(chuàng)新，利用樁基施工產生的廢泥漿，并摻加水泥、水玻璃、粉煤灰，充分攪拌后，形成一道具有防滲（水）、擋土功能的地下連續(xù)止水墻體。同時也摸索出一種新型泥漿固化止水帷幕施工技術，這種新技術實施簡便、成本經濟、施工快速、環(huán)保合理、技術先進。

3 泥漿固化配合比現場試驗

確定采用新型泥漿固化止水帷幕施工技術后，考慮到該止水帷幕主要是利用樁基施工產生的廢泥漿作為止水帷幕主要原材料，選擇了普通硅酸鹽水泥作為泥漿固化劑主料，配以適量的水玻璃（礦粘合劑）、粉煤灰（水硬性膠凝材料）等助凝劑、調凝劑。通過現場的多次試驗對比，對止水帷幕進行配合比篩選和調整，最終選擇出一組效果好、經濟性好的配合比用于實際施工。

止水帷幕配合比試驗選擇在現場進行，自然固結風干。采用改裝后的水泥凝結時間測定儀進行固結程度測試，減少測針質量，以50 g為標準。在相同時間內，對固結物進行固結程度測定。以測針在固結物插入深入不大于1 mm作為固化臨界值。試驗過程中，泥漿（密度13 kg·L-1）以體積計算，水泥、粉煤灰等固體固化劑摻量以質量計算，即質量百分比，水玻璃等液體處理劑按體積計算，即體積百分比。泥漿固化試驗結果如表1所示。

經過現場試驗得出以下結論：單獨使用水泥作為泥漿固化劑，其凝固時間與水泥摻量成正比，但成本較高；在以水泥為固化劑主劑的前提下，摻加部分助凝劑（水玻璃、粉煤灰等），可縮短凝固時間，提高固結能力，減少水泥摻量，更具經濟性；水泥是固化的主要影響因素，水玻璃起到促凝作用，粉煤灰起到促凝早強作用。

根據上述結論，綜合考慮經濟性和時效性，最終采用水泥∶水玻璃∶粉煤灰=7∶3∶1的配合比用于現場施工。將現場樁基作業(yè)產生的廢泥漿（密度為13 kg·L-1左右）按確定的配合比摻加適宜材料攪拌，然后引入已經開挖好的止水帷幕溝槽內進行固化處理，形成深基坑新的止水帷幕。

4 新型泥漿固化止水帷幕施工工藝

在需要進行止水的結構四周的合適距離（本止水帷幕只起止水作用，不參與基坑壁支護結構受力，故止水帷幕溝槽距基坑邊距離需通過計算確定）開挖基槽，基槽開挖寬度根據具體滲水層所需的止水帷幕厚度計算確定。在開挖好的基槽內傾倒樁基施工所產生的廢棄泥漿，同時配以一定比例的水泥、水玻璃、粉煤灰，經過充分攪拌，待其固化后，即可具備良好的止水效果。

4.1 基槽開挖

采用人工或機械沿需要進行止水的結構四周開挖基槽，挖穿河卵石透水層，并開挖至強風化泥巖地層，地層及止水帷幕設置斷面如圖1所示。

4.2 泥漿及摻和料攪拌

向基槽內傾倒入樁基施工產生的廢棄泥漿至高于滲水層一定高度，按照配比摻入水泥、水玻璃、粉煤灰，經過充分攪拌，待固化即可。

4.3 固結狀態(tài)及止水效果

原流動態(tài)的廢泥漿固化后結構緊密，外觀呈土狀，具備一定強度，可承受人體重量，無塌陷，固結后形成的止水帷幕表面可行走，并具有良好的阻水效果。

5 結 語

本文所開發(fā)的止水帷幕新技術利用樁基廢棄泥漿摻合混合料攪拌處理，形成一道連續(xù)的防水墻，有效隔斷了地下水的滲流，防止基坑開挖出現涌砂，屬于一種實用的環(huán)保型止水帷幕施工工藝。其適用范圍包括地下水量豐富、降水周期長以及土質為粘土、砂土、粉土、卵石層等易于與水泥漿凝固的工程，特別在底基層粒徑不太大、透水性不太強的工地適用性很強。同時，該止水帷幕施工工藝操作簡單、施工速度快、效率高，經濟效益明顯，施工安全可靠，對環(huán)境的后續(xù)污染小，后期的環(huán)境恢復工作量小，具有較好社會效益和推廣價值。

參考文獻：

[1] 費 立，朱宗培.廢泥漿的固化及合理利用[J].探礦工程，1994（4）：40-42.

[2] 錢 午，蘇景中.深基坑工程止水帷幕設計概要[J].土工基礎，1998（3）：8-13.

[責任編輯：王玉玲]endprint