东航技术应用研发中心项目FCW五轴搅拌桩工程

工程概况

工程地质

（一）地形、地貌特征

拟建场地位于上海市青浦区青浦出口加工区沪青工11-036地块，北青公路北侧、中心路及横一路东侧。场地北侧、西侧分布有河流，场地内有大面积的暗浜及暗塘分布、局部有工程桩分布。

场地地势较平坦，勘探点孔口高程一般为+2.82～+3.45m。

根据野外钻探、原位测试及室内土工试验资料分析，场地地基土按成因类型、形成时代、工程性质并参照上海市《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）附录A自上而下可分为8层。

1、第四系全新统上段（Q43）：本场地钻及第①、②层

（1）第①层 杂填土：灰色，松散，主要由碎石、粘性土等组成，含少量植物根茎；一般厚度为0.90～4.00m，平均厚度1.73m，层底标高+2.25～-0.87m，平均+1.34m；暗浜、暗塘地段分布较厚。

（2）第②层 灰黄～青灰色粉质粘土：滨海～河口相沉积，可～软塑，中压缩性，含氧化铁及铁锰质结核，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度0.50～2.10m，平均1.46m，层底标高+0.96～-0.10m，平均+0.31m；暗浜地段缺失，暗塘地段分布较薄、局部缺失。

2、第四系全新统中段（Q42）：本场地钻及第③层

第③层根据土性可分③1、③2和③3层三个亚层

A、第③1层 灰色淤泥质粉质粘土：滨海～浅海相沉积，流塑，高压缩性，含云母、有机质，局部夹薄层粉性土，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度1.70～8.70m，平均5.84m，层底标高-1.75～-8.37m，平均-5.53m；在拟建场地均有分布。

B、第③2层 灰色粘质粉土：滨海～浅海相沉积，松散～稍密，中压缩性，含云母，夹薄层粘性土，土质不均匀，局部砂性较重，摇振反应：中等，无光泽，干强度、韧性低；一般厚度0.70～9.00m，平均4.73m，层底标高-3.81～-12.48m，平均-9.17m；分布不均，在拟建场地北侧、南侧缺失，其分布范围详见《勘探点平面布置图》。

C、第③3层 灰色淤泥质粉质粘土：滨海～浅海相沉积，流塑，高压缩性，含云母、有机质，局部夹薄层粉性土，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度1.70～14.10m，平均7.05m，层底标高-7.44～-20.47m，平均-14.49m；在拟建场地Z2、Z5、Z48、Z52、Z54、J16、J38、J47、J101～J103、J106～J108孔区域附近缺失。

3、第四系上更新统上段（Q32）：本场地钻及第⑥层、第⑦层、第⑧层

（1）第⑥层根据土性可分⑥1、⑥2、⑥3和⑥4层四个亚层

A、第⑥1层 暗绿～灰绿色粉质粘土：河口～湖沼相沉积，可偏硬塑，中压缩性，含氧化铁条纹、腐植质、铁锰质结核，夹薄层粉性土，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度0.80～6.40m，平均2.79m，层底标高-4.78～-20.49m，平均-14.42m；分布不均，受古河道切割的影响，局部缺失或埋藏较浅。

B、第⑥2层 草黄～灰黄色砂质粉土：河口～湖沼相沉积，稍～中密，中压缩性，含云母、氧化铁条纹，土质不均，夹薄层粘性土，局部粘性较重，摇振反应：迅速，无光泽，干强度、韧性低；一般厚度0.80～14.20m，平均5.02m，层底标高-17.61～-22.79m，平均-19.36m；分布不均，受古河道切割的影响，局部缺失或埋藏较浅。

C、第⑥3层 灰色粉质粘土：河口～湖沼相沉积，软塑，中偏高压缩性，含云母、腐植质，夹薄层粉性土，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度1.10～8.40m，平均4.44m，层底标高-18.94～-27.71m，平均-23.53m；在拟建场地Z2、Z8、Z9、Z11、J5、J13～J15、J22、J25、J26、J38、J39、J42、J46、J71、J77、J81、J84孔区域附近分布。

D、第⑥4层 暗绿～灰黄色粉质粘土：河口～湖沼相沉积，硬塑，中压缩性，含铁锰氧化物、腐植质，摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度1.00～5.00m，平均3.46m，层底标高-20.92～-25.95m，平均-22.53m；在拟建场地Z8、Z9、Z11、Z12、Z14、Z15、Z36、J5、J13～J15、J22、J25、J26、J29、J34、J38、J39、J42、J46、J67、J68、J70、J81、J83、J84、J88孔区域附近缺失。

（2）第⑦层根据土性可分⑦1和⑦2层两个亚层

A、第⑦1层 灰绿～灰黄色粘质粉土：河口～滨海相沉积，稍～中密，中压缩性，含云母、氧化铁条纹，夹薄层粘性土，摇振反应：中等，无光泽，干强度、韧性低；一般厚度0.50～4.00m，平均1.59m，层底标高-23.51～-26.12m，平均-24.04m；在拟建场地Z2、Z8、J1、J5、J13～J15、J18、J22、J25、J26、J38、J39孔区域附近缺失。

B、第⑦2层根据土性可分⑦2-1和⑦2-2层两个次亚层

第⑦2-1层 草黄～灰黄色砂质粉土：河口～滨海相沉积，中密，中压缩性，含云母、氧化铁条纹，夹薄层粘性土，摇振反应：迅速，无光泽，干强度、韧性低；一般厚度2.00～6.10m，平均4.85m，层底标高-27.54～-29.99m，平均-28.88m；在拟建场地J38、J39孔区域附近缺失。

第⑦2-2层 灰黄色砂质粉土：河口～滨海相沉积，密实，中偏低压缩性，含云母、氧化铁条纹，夹薄层粘性土，摇振反应：迅速，无光泽，干强度、韧性低；一般厚度9.00～11.60m，平均9.97m，层底标高-38.44～-39.50m，平均-38.88m；在拟建场地均布。

（3）第⑧层根据土性可分⑧1和⑧2层两个亚层

A、第⑧1层 灰色粉质粘土：滨海～浅海相沉积，可塑，中压缩性，含云母、腐植质；摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；一般厚度3.30～4.50m，平均3.92m，层底标高-42.37～-43.25m，平均-42.85m；在拟建场地均布。

B、第⑧2层 灰色粉质粘土夹粘质粉土：滨海～浅海相沉积，可塑，中压缩性，含云母、腐植质，土质不均，夹薄层粘质粉土；摇振反应：无，稍有光泽，干强度、韧性中等；本次勘察至50.75m未钻穿。

基坑围护设计参数一览表                      表1.2

注：（1）根据工程经验，上述指标的使用与施工情况有关，设计宜根据实际施工工况慎重使用。

（2）表中渗透系数根据室内渗透试验及上海市《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）。

（二）场地水文地质

1、地下水

浅部地下水为孔隙潜水，其主要赋存在第①～③层地基土中。

勘察期间测得场地内静止地下水埋深一般为0.90～1.90m，相当于标高+1.13～+2.41m。

地下水位变化主要受大气降水、地面蒸发及地表迳流控制。

上海潜水水位埋深，一般离地表面约0.30～1.50m，受降雨、潮汛、地表水的影响有所变化，年平均水位埋深一般为0.50～0.70m。

设计时地下水埋深值可根据设计项目不同，从不利因素和安全角度考虑，高水位埋深值取室外设计地坪下0.50m，低水位埋深值取室外设计地坪下1.50m。

2、土层渗透性

各土层渗透系数建议值详见表10。

3、地下水、地基土对混凝土的腐蚀性

据调查场地周围无污染源，根据水质分析报告及上海《地基基础设计规范》DGJ08-11-2010有关条款及经验认定，在Ⅲ类环境中，地下水对混凝土有微腐蚀性，在长期浸水的状态下对混凝土中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替的状态下对混凝土中的钢筋有弱腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。

本场地地下水位较高，地基土在地下水位之下基本呈饱和状态，场地及周围无地下水污染源，根据上海市类似工程经验，地基土对混凝土有微腐蚀性。

水、土对建筑材料腐蚀的防护，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046的规定。

（三）不良地质作用

1、经勘察，拟建场地分布多条对本工程有影响的暗浜、暗塘，其分布范围详见《勘察点平面布置图》；暗浜地段填土分布较厚，第②层灰黄～青灰色粉质粘土在暗浜地段缺失，暗塘地段分布较薄、局部缺失；填土主要由粘性土组成，含碎石等杂质，最厚为4.00m，相应标高为-0.87m；为本场地的不良地质现象。

暗浜、暗塘分布状况详见《勘察点平面布置图》及有关《工程地质剖面图》。

2、外业勘察时，在拟建航空技术管理区域与宿舍楼之间、10#航空机务维修工厂二的东南角发现有已经施工的工程桩，据了解，其桩长约30米左右；工程桩的大致分布范围详见《勘察点平面布置图》。

3、根据场地土层分布状况分析，场地有古河道分布，古河道平面摆动范围广泛。受古河道切割作用影响，⑦2-2层以上土层均有不同程度的缺失。

基坑支护设计方案

实施情况

喷浆搅拌时钻头的下沉速度为：1m～2m/min，提升速度为：1～1.5m/min。。

钻机在钻孔下沉和提升过程中，匀速下钻、匀速提升。五轴水泥土搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液。

经常进行现场实测压浆泵的流量、泥浆比重、浆液配合比与电脑数据相比较，使理论数据与实测数据相吻合，确保桩体的成桩质量。

应用证明

FCW工法   

技术基本原理

无置换五轴水泥土搅拌桩（墙）采用上下喷浆式工艺，将水泥与土体原位强制搅拌，提高搅拌的均匀性，避免加固土体上下流动；搅拌下沉时下喷浆口喷浆，搅拌上升时上喷浆口喷浆；搅拌下沉过程中通过土层平衡系统超前按置换率取出原状土体，实现加固土体水土压力的平衡；一下一上（两次搅拌与两次喷浆同步）完成一幅桩墙施工；依次搭接或套打施工，直至完成全部桩墙。

技术特点

1、 采用5根并排钻杆的布置形式，提升了一次作业功效，有效减少搭接冷缝的出现；

2、采用钻杆内喷浆方式，可在下沉掘进的同时进行搅拌，提升搅拌功效；

3、配备变频电机的送浆系统，可人为控制不同深度变量喷浆，随时调节浆量；

4、桩架具有步履式或履带式的自动行走功能，降低了劳动强度，提升了作业功效；

5、采用桩土非置换模式，较双轴搅拌桩节省施工时间，较三轴搅拌桩造价更低，环境污染小。

6、钻进深度可达45m（普通双轴搅拌桩机只能钻进约18m）。

适用范围

可用于水闸、泵站等水利工程地基处理（正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无地下河的饱和松散砂土等）。技术规模化可应用于水利工程基坑的止水帷幕、地下连续墙槽壁加固、围护墙（内插芯材）、软土地基加固等。