超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)

□馬辰翔 張?zhí)珯?quán)

□張?zhí)珯?quán)/天津?yàn)I海新區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司。

超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)

□馬辰翔 張?zhí)珯?quán)

天津?yàn)I海新區(qū)于家堡地區(qū)某深基坑工程均采用61m深地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂等地層。文中論述了地下連續(xù)墻的施工工藝，通過采取合理的對策解決了施工難度較大的問題，確保了工程質(zhì)量。

地下連續(xù)墻；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)；攪拌樁

工程概況

濱海新區(qū)于家堡大型綜合交通樞紐工程分為公交中心工程、樞紐控制中心工程、出租車停車場及公共換乘區(qū)工程、社會(huì)車停車場工程及公共換乘區(qū)工程、軌道交通地下結(jié)構(gòu)工程5部分?；右?guī)模大，全部為地下結(jié)構(gòu)，基坑最深29.5m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1.2m厚，61m深的地下連續(xù)墻。見圖1。

圖1 交通樞紐平面

水文地質(zhì)情況

工程表層為雜填土，5～17m范圍內(nèi)存在軟弱淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，17～25m為淺層承壓水不透水層，30～60 m為粉砂和細(xì)砂層，標(biāo)貫值平均＞50，形成深層承壓水不透水層，61m深地下連續(xù)墻底部位于此，使基坑形成封閉箱體，60m以下為粘土層。本工程是典型的上軟下硬地層，下部為巨厚砂層，易塌槽且標(biāo)貫值大，導(dǎo)致地下連續(xù)墻成槽施工效率低，而上部存在的軟弱淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層在長時(shí)間暴露情況下也容易塌槽。見圖2。

圖2 地質(zhì)條件與圍護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)系

機(jī)械選型

地下連續(xù)墻成槽設(shè)備的選型是成槽施工工藝中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)地質(zhì)情況，開挖槽段大部分為粘土、粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細(xì)砂，在地面下30～60m范圍內(nèi)主要為粉砂和細(xì)砂層，標(biāo)貫值大。選用SG40A及SG50A型液壓抓斗挖槽機(jī)，其具備以下特點(diǎn)。

（1）液壓抓斗配有傾角傳感器和縱向及橫向糾偏裝置，在工作中能夠隨時(shí)對槽壁進(jìn)行前后左右全方位的修整，在軟土層施工中糾偏效果明顯。

（2）液壓抓斗施工效率高，抓斗閉合力大。卷揚(yáng)機(jī)提升速度快，施工的輔助時(shí)間短，閉合力大，有利于進(jìn)行復(fù)雜地層的連續(xù)墻施工。

（3）抓斗旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可使抓斗相對臂架回轉(zhuǎn)，在不移動(dòng)底盤的情況下，完成任何角度的成墻施工，大大提高了設(shè)備的適應(yīng)能力。

（4）先進(jìn)的測量系統(tǒng)。抓斗配備了觸摸屏電腦測量系統(tǒng)，記錄、顯示液壓抓斗開挖的深度和傾斜度，測斜精度可達(dá)0.01°。

（5）可靠的安全保護(hù)系統(tǒng)。駕駛室設(shè)有安全操縱桿并配有多項(xiàng)中央電子檢測系統(tǒng)，可隨時(shí)預(yù)報(bào)各主要部件的工作狀況。

施工工藝

導(dǎo)墻下攪拌樁加固

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在標(biāo)貫值＞30的土層中，液壓成槽機(jī)的成槽效率急劇下降，標(biāo)貫值＞50就很難挖掘。通過試槽情況來看，在采用旋挖鉆打?qū)蚩椎那闆r下，液壓成槽機(jī)在砂層中成槽進(jìn)尺約1m/h，效率很低；雖然通過增大泥漿密度能夠?qū)崿F(xiàn)砂層的穩(wěn)定，但是較長的成槽時(shí)間會(huì)直接導(dǎo)致槽段上部的軟弱土層（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層）發(fā)生坍塌。

針對此情況，導(dǎo)墻下軟弱土層采用φ700mm@550 mm水泥土攪拌樁進(jìn)行加固，見圖3。根據(jù)地質(zhì)資料查看淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層的分布情況，決定攪拌樁樁長均為17m，為避免攪拌樁施工的垂直度偏差造成攪拌樁侵入地下連續(xù)墻槽內(nèi)，攪拌樁邊距地下連續(xù)墻槽壁外放50 cm，但此50cm剩余土體易塌方，施工時(shí)要控制好攪拌樁施工垂直度，使攪拌樁盡量貼近槽壁，減少塌方量。

圖3 導(dǎo)墻及導(dǎo)墻下攪拌樁加固

導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻的質(zhì)量直接影響地下連續(xù)墻的軸線和標(biāo)高，導(dǎo)墻施工的關(guān)鍵要求是必須坐落于原狀土上。其作用除了在成槽中起一定的導(dǎo)向作用外，還起到了以下幾個(gè)作用。

（1）承受施工過程中車輛設(shè)備的荷載，避免槽口坍塌。

（2）存儲(chǔ)泥漿穩(wěn)定液位。

（3）擱置入槽后的鋼筋籠。

（4）承受頂拔接頭管時(shí)產(chǎn)生的集中反力。

根據(jù)場地內(nèi)地質(zhì)條件較軟的性質(zhì)，導(dǎo)墻斷面采用“][”形現(xiàn)澆鋼筋混凝土，滿鋪φ14mm@200mm鋼筋網(wǎng)片，混凝土強(qiáng)度等級為C30，導(dǎo)墻翼面寬度1m，墻厚0.3m，導(dǎo)墻高度1.5～2m，埋深視現(xiàn)場土質(zhì)情況，以墻趾進(jìn)入原狀土≮30cm為宜。

泥漿制備

根據(jù)地層、地下水狀態(tài)、施工條件和附近地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行泥漿配合比設(shè)計(jì)，采用優(yōu)良的鈉基膨潤土、純堿、高純度的CMC、重晶石和自來水作原料，通過清漿沖拌和混合攪拌二次拌和而成。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況，為了保證30m以下的砂層穩(wěn)定，現(xiàn)場適當(dāng)提高泥漿密度和粘度，增大槽內(nèi)泥漿的靜水壓力，提高支撐效果。

成槽施工

現(xiàn)場地下連續(xù)墻施工范圍內(nèi)的地層狀況存在差異，在成槽過程中不能局限于某種單一的挖槽形式，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，實(shí)時(shí)調(diào)整挖槽方法，提高挖槽速度，同時(shí)保證成槽的垂直度。主要采用以下3種方法進(jìn)行現(xiàn)場挖槽施工。

（1）“一鉆兩抓”成槽。打一個(gè)導(dǎo)向孔，然后隔一抓進(jìn)行抓斗成槽，然后再抓取導(dǎo)向孔和抓成槽之間的土體，見圖4。

圖4 地下連續(xù)墻“一鉆兩抓”成槽示意

（2）“三鉆兩抓”成槽。打3個(gè)導(dǎo)向孔，然后用成槽機(jī)抓取導(dǎo)向孔間土體，見圖5。

圖5 地下連續(xù)墻“三鉆兩抓”成槽示意

（3）“三抓”成槽。間隔著抓，中間留80cm以上的“鼻梁土”，最后抓取中間“鼻梁土”，見圖6。

圖6 地下連續(xù)墻“三抓”成槽示意

刷壁

清除繞流附著物后再用刷壁器刷壁，以清除接頭鋼板上的泥皮。刷壁器采用偏心吊刷，以保證鋼刷面與接頭面緊密接觸，達(dá)到清刷效果，見圖7。后續(xù)槽段挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清刷先行幅接頭面上的沉碴或泥皮，刷壁次數(shù)不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上無泥為止。

圖7 地下連續(xù)墻刷壁器偏心吊刷示意

鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋籠整體制作一次成型，由于鋼筋籠質(zhì)量較大，超過80t，所以對吊車選用、吊點(diǎn)加強(qiáng)、吊環(huán)強(qiáng)度、鋼絲繩強(qiáng)度、重心選擇和吊點(diǎn)布置等進(jìn)行重點(diǎn)計(jì)算并安排專人對吊點(diǎn)、吊具、吊車進(jìn)行檢查，

接頭回填

針對61m超深地下連續(xù)墻，接頭箱如果強(qiáng)行下放到底，勢必難以起拔。施工過程中將接頭箱下放到開挖面以下10m位置，接頭箱長約35～40m，接頭箱下部用袋裝砂石進(jìn)行填充并用吊車懸吊重物（接頭箱或自制鐵塊）進(jìn)行夯實(shí)，見圖8。從施工過程看，只要砂袋填充密實(shí)，能夠給止水鋼板提供足夠的支撐反力，能夠有效控制混凝土繞流。同時(shí)上部接頭箱的起拔應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場預(yù)留試塊進(jìn)行判斷，避免早拔或晚拔，造成接頭箱拔不出或產(chǎn)生混凝土繞流。

圖8 地下連續(xù)墻接頭回填示意

水下混凝土灌注

在鋼筋入槽后4h澆灌混凝土，澆灌前先檢查槽深，判斷沉渣是否過厚、有無坍孔并計(jì)算所需混凝土方量，導(dǎo)管底部與槽底相距300～500mm?；炷脸豕嗔繎?yīng)經(jīng)過計(jì)算或試驗(yàn)，混凝土漏斗應(yīng)滿足導(dǎo)管首次埋置深度和填充導(dǎo)管底部需要。2根混凝土導(dǎo)管進(jìn)行澆灌時(shí)注意同步性，保持混凝土面呈均勻狀態(tài)上升，高差≯500mm，管間距≯1500mm，以防止因混凝土面高差過大而產(chǎn)生夾層現(xiàn)象，見圖9。對混凝土澆注過程做好記錄并繪制混凝土澆注曲線，以供判斷導(dǎo)管埋深和接頭箱起拔時(shí)間。

圖9 地下連續(xù)墻水下混凝土灌注示意

接縫防滲漏施工

工字鋼內(nèi)側(cè)在接縫工字鋼內(nèi)側(cè)地下連續(xù)墻施工完成后，在分幅接縫處基坑外側(cè)打2根φ800mm@600mm的咬合高壓旋噴樁，對接縫進(jìn)行處理，見圖10。

圖10 地下連續(xù)墻分幅接縫防滲漏做法

結(jié)論

（1）針對上軟下硬地層采取上部打攪拌樁穩(wěn)定軟弱地層，下部增大泥漿密度和粘度來穩(wěn)定砂層的方法是可行的，基本杜絕了塌槽事故的發(fā)生。

（2）超大超重鋼筋籠吊裝風(fēng)險(xiǎn)較大，應(yīng)做好原材料進(jìn)場復(fù)試和現(xiàn)場管理，提前對鋼筋籠吊裝進(jìn)行安全性計(jì)算并報(bào)專家評審，保證技術(shù)上的安全性。

（3）工字鋼接頭回填全部用接頭箱風(fēng)險(xiǎn)較大，易造成接頭箱起拔困難，采用下部填砂袋，進(jìn)行夯實(shí)，上部回填接頭箱的方法可以有效保證混凝土灌注過程中鋼筋籠不移位并能夠有效控制混凝土繞流的發(fā)生。

（4）刷壁是施工中的重要環(huán)節(jié)，將工字鋼清理干凈可以有效的防治接頭夾泥導(dǎo)致的接縫滲漏水現(xiàn)象。

TU476+3

C

1008-3197（2010）03-67-03

2010-04-12

馬辰翔/男，1976年出生，工程師，天津?yàn)I海新區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，從事建設(shè)工程管理工作。

□張?zhí)珯?quán)/天津?yàn)I海新區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司。