超深土体加固工艺在软土地区深基坑工程中的试验研究

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1、超深土体加固工艺在软土地区深基坑工程中的试验研究张羽同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司摘要：近年來，随着经济的快速发展以及人口的大量涌入，上海地区地下空间开发规模及深度都越来越大。位于软土地区城市中心密集建筑区域内的超深基坑而临的技术难题越来越多的聚焦在深层承压水控制及周边环境保护上。超深基坑的围护结构除了挡土及控制潜水渗流的作用外，更需要承担截断或部分截断坑内外承压水层的水力联系，控制由于基坑降水引起的地面沉降，确保基坑和周边环境的安全。为满足控制深层承压水的工程需求，一些超深土体加固工艺在上海超深基坑工程中得到了初步的研究和应用。依托近年来上海地区超深基坑的工程实践,通过现场

2、及室内试验分析了不同超深土体加固工艺的加固效果以及对周边环境的影响，总结归纳了不同超深土体加固工艺的止水效果、施工效率、经济性及其适用性，为海相沉积平原类似工程提供借鉴。关键词：软土;超深土体加I占I;施工工艺;现场试验;止水;近年来，随着上海城市建设的高速发展，包括地铁车站、隧道和高层建筑地下室等地下构筑物迅速增加，且规模和深度也随着城市的快速发展而不断扩大。由于上海成层土层具有软弱性和透水性的特点，因此在基坑工程中采用土体加固方法来改良软弱土性，并提高土体抗渗性能，以保证基坑工程的顺利实施及周边环境安全。同时，为满足地下空间开发越来越深的工程需求，超深土体加固工艺在上海深基坑中开

3、始逐步推广，主要运用于深基坑的止水帷幕。本文结合上海超深基坑的工程实践，利用现场及室内试验研究分析了不同超深土体加固工艺的加固效果以及对周边环境的影响，并总结归纳了不同超深土体加固工艺的止水效果、施工效率、经济性及其适用性，从而为进一步合理应用这些超深加固工艺提供指导和参考。1上海软土地区常用超深土体加固工艺根据加固原理，目前上海地区常用的土体加固方法可分为三种类型：（1）水泥土搅拌桩加固，包括双轴水泥土搅拌桩、三轴水泥土搅拌桩、五轴水泥土搅拌桩、TRD工法及CSM工法；（2）高压旋喷桩加

4、古

5、,包括传统的单管高压旋喷桩、双重管高压旋喷桩、三重管高压旋喷桩，以及近年来在传统高压旋喷桩

6、基础上通过工艺及监控手段升级后的RJP工法及MJS工法；（3）注浆加固，包括单液注浆和双液注浆。其中，适用于超深土体加固的工艺主要有：（1）三轴水泥土搅拌桩；（2）TRD工法；（3）CSM工法；（4）RJP工法；（5）MJS工法。1.1三轴水泥土搅拌桩工法传统三轴水泥土搅拌桩是通过搅拌头搅拌土体，同时掺入水泥浆固化剂，并使土体与浆液搅拌混合，浆液凝固后便在土体中形成柱状加固体。但传统的三轴搅拌桩受桩架高度限制，施工深度局限在30m以内。超深三轴水泥土搅拌桩工艺在传统三轴桩的基础上，通过加接钻杆或加高机架，并根据加固深度、土体强度加强了搅拌桩的动力设备，使搅拌桩深度突破至60叽1.2T

7、RD工法TRD工法由日木神户制钢所1993年开发的一种等厚度水泥土地下连续墙工法，其工作原理为将链锯型切削刀具植入地基，掘削至墙体设计深度，然后注入固化剂，并横向掘削、搅拌推进，与原状土体充分搅拌混合，构筑连续的等厚度水泥土地下连续墙。该工法将水泥土搅拌墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌（柱式咬合），改变为水平轴锯链式切割箱沿墙深垂直整体搅拌（等厚度方式）。TRD工法在一般土层中施工的最大深度己达61m,壁厚450mm^850mm,而目前上海软土地区加固深度最深为55m。1.3CSM工法CSM'11法（CutterSoilMixing）是一种新型、高效、环保的等厚度水泥土

8、搅拌墙施工技术，乂称双轮铳深层搅拌技术。该技术从地下连续墙液压铳槽机的施工原理发展而来的，其主要原理是通过导杆或钢丝绳下端的一对液压铳轮，对原地层进行铳、销、搅拌，同时掺入水泥浆固化液，与被打碎的原地基土充分搅拌混合后，形成具有一定强度和具有良好止水性能的水泥土连续墙。采用钢丝绳悬挂系统的CSM工法加I古I深度最深可达80米，采用导杆式设备的加I古I深度最深可达55米，目前CSM工法在上海软土地区的运用深度己达到48mo1.4RJP工法RJP工法是在三重管高压旋喷桩工法的基础上开发岀来的，它仍使用三管，分别输送水、气、浆。与三重管高压旋喷桩工法不同的地方是，RJP工法的水泥浆与水均采

9、用高压喷射，通过对土体进行两次切削破坏，第一次利用上段超高压水与压缩空气复合喷射流体先行切削土体，第二次利用下段超高压浆液与压缩空气复合喷射流体扩大切削土体，从而形成更大直径的桥体；另外，由于加固成桩直径扩大，气升作用明显，切削吋的能量可顺利地将产生的泥浆排岀。目前上海软土地区RJP工法加固深度可达60m,直径达到2.2~2・8mo2各类超深土体加固工艺试验为研究超深土体加固工艺特点，本文依托近年来上海地区超深基坑的工程实践，针对不同的超深土体加固工艺（超