復雜地質(zhì)條件下超深超大地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

陳明春

摘要:武漢市軌道交通二號線江漢路站是武漢市重點交通工程，位于漢口商業(yè)區(qū)，百年老建筑眾多，車流人流密集，而且為武漢市在建地鐵距長江最近的一個站點，地下連續(xù)墻深55～65米，地質(zhì)情況復雜，基坑圍護結(jié)構(gòu)施工難度大，工期緊迫。施工通過技術(shù)創(chuàng)新，針對槽壁預加固、成槽機械選用和組合、泥漿控制、成槽精度控制等，確保了成槽的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞: 復雜地質(zhì)；超深；超大；地下連續(xù)墻；成槽

1.引言

隨著地鐵等軌道交通在各大城市興起，超深連續(xù)墻施工將越來越普遍。江漢路站復雜地層條件下超深超大地連墻的施工為本工程關(guān)鍵工序，連續(xù)墻的施工安全、質(zhì)量、進度是本工程成敗關(guān)鍵，尤其是成槽施工成功完成，為類似工程的施工提供的一種新的思路。該項技術(shù)的應用為其它地鐵及深基坑工程連續(xù)墻建設(shè)作出了應有的參考價值。

2、項目概況

2.1、工程簡介

江漢路車站位于是武漢著名的百年商業(yè)老街——江漢路步行街與中山大道和花樓街合圍地段，是國家級老字號及現(xiàn)代國內(nèi)名牌商品為主體的商業(yè)區(qū)段，人流密集?；訓|北側(cè)為江漢路步行街，建筑物密集，樓高一般5～8層，距基坑邊8～20米，東南側(cè)好樂迪歌廳，基坑西南側(cè)為萬達廣場、王府井百貨大樓，距離基坑50米，基坑西北側(cè)為交通主干道－中山大道，中山大道相鄰為明牌首飾等?；泳嚯x長江約500米。

武漢市軌道交通二號線一期工程江漢站工程，車站左線起訖里程：DK11+560.755～DK11+731.655，全長170.0m，右線起訖里程：DK11+528.155～DK11+731.655，全長203.50m。

江漢路站地下連續(xù)墻墻厚1米，深約為55-64m，軸線延長米501m，墻趾平均入風化泥巖約3.5m，其中做為房屋基礎(chǔ)槽段入中風化泥巖1米，地下連續(xù)墻方量約29825m3。標準幅寬5.5米，砼采用P10C35水下混凝土。為防水抗?jié)B連續(xù)墻。

由于江漢路站位于長江邊，距離長江約500米，地質(zhì)及水紋條件復雜，連續(xù)墻從上至下依次穿越雜填土、素填土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層、粉細砂層、礫卵石、砂礫巖，最后進入泥巖層。

2.2、地質(zhì)及水文情況

根據(jù)地質(zhì)資料，巖土由上往下分別為：1、雜填土；2、素填土；3、淤泥；4、粘土；5、粉質(zhì)粘土；6、粉質(zhì)粘土；7、粉細砂；8、含礫中粗砂；9、礫卵石；10、砂礫巖；11、泥巖。

地下水按埋藏條件主要為上層滯水和層間承壓水兩種類型。上層滯水主要賦存于人工填土層中，水位埋深為0.5~2.0m。承壓水為本區(qū)主要地下水，主要賦存于粉細砂和含礫中粗砂層中，與上覆粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層構(gòu)成統(tǒng)一承壓含水層，頂板埋深7.0～12.5m，底板埋深53.0～58.0m，含水層厚度一般38~42m。長江水和承壓水水力聯(lián)系密切，呈互補關(guān)系。

3、方案選擇

由于江漢路站工期緊任務(wù)重，必須快速有效完成施工任務(wù)。而且，為節(jié)約施工成本，確定采取以下方案:

1、成槽：泥巖以上部分采用SG50成槽機，泥巖以下部分擬采用沖擊鉆引孔成槽。實施過程中根據(jù)施工進度，調(diào)整為:泥巖以下部分采用旋挖鉆機鉆機引孔成槽。

2、根據(jù)地質(zhì)條報告，地面層為雜填土，極不穩(wěn)定，為確保槽壁穩(wěn)定，導墻施工前對雜填土層進行φ600@500mm單管旋噴樁單排或雙排加固。

3、由于江漢路站處在武漢市漢口商業(yè)區(qū)，地下連續(xù)墻距離房屋較近，局部只有6米左右，為確保在成槽過程中房屋穩(wěn)定，對距離房屋較近地下連續(xù)墻成槽前在連續(xù)外側(cè)進行φ800@600mm三重管高壓旋噴樁雙排加固，以確保房屋安全。

4、根據(jù)實際地質(zhì)情況，連續(xù)墻主要粉砂互層、粉細砂層，其粉細砂層厚度達23米左右，需選用優(yōu)質(zhì)膨潤土形成良好的護壁作用，以及控制由于成槽過程中粉細砂進入泥漿，致使泥漿含砂率提高，施工過程中泥漿循環(huán)過程中采用濾砂機，降低泥漿含砂率。

4、成槽施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1、導墻施工

由于本工程地面層為雜填土，厚度達1~7.5米，導墻主要底部分位于雜填土層，部分位于素填土層和粘土層，雜填土層極不穩(wěn)定，而且雜填土層連續(xù)墻施工也槽壁容易坍塌，所以，導墻施工分兩種情況分別進行。

4.1.3、導墻外放及凈空尺寸

（1）導墻根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗與規(guī)范要求，外放10cm。

（2）導墻內(nèi)凈空尺寸，根據(jù)成槽機抓斗尺寸，加大5cm。

4.2、連續(xù)墻成槽施工

4.2.1、槽壁加固及近距離房屋防護保護

槽壁加固：主要對地面層處在雜填土進行加固，在導墻施工前進行，即φ600@500mm單管旋噴樁單排或雙排加固。

近距離防護保護措施：

由于江漢路站位于武漢市商業(yè)中心，連續(xù)墻外邊距離房屋最近只有6~7米，為減小連續(xù)墻施工對房屋的影響，對距離最近的房屋，在連續(xù)墻施工前在墻外側(cè)進行φ800@600mm三重管高壓旋噴樁加固，加固深超過基坑底3米。1、結(jié)合墻外側(cè)陰角加固，同時進行。2、單獨加固。

經(jīng)過實踐對比，由于局部導墻下槽壁未設(shè)置單管旋噴樁加固，地面2～7米下雜填土層容易出塌孔。

但是，設(shè)置單管旋噴樁只有7米深左右，垂直容易控制，對于深度達28m深三重管旋噴樁必須控制嚴格控制垂直度，不得侵入連續(xù)墻內(nèi)，否則，影響成槽垂直度，尤其注意一側(cè)加固旋噴樁較深應更加引起重視，如果一側(cè)旋噴樁加固旋噴樁向連續(xù)墻內(nèi)偏斜，將造成成槽傾斜，成槽精度無法控制。

4.3成槽施工

4.3.1、成槽設(shè)備的選用及實際調(diào)整

成槽設(shè)備的選用包括預先根據(jù)地質(zhì)詳勘報告初步確定和實際成槽過程中對預先確定的成槽設(shè)備性能及效率進行統(tǒng)計分析原因后，及時調(diào)整成槽設(shè)備。

成槽設(shè)備首先根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，分析各土巖層情況以及各種成槽設(shè)備性能，然后依據(jù)施工經(jīng)驗確定成槽設(shè)備。選用設(shè)備的過程前還需對本地區(qū)其它已施工地鐵站點基坑支護結(jié)構(gòu)施工選用設(shè)備進行考察，確保能順利施工。本工程連續(xù)墻成槽設(shè)備確定為：SG50成槽機3臺對泥巖上層進行成槽，入巖成槽用采用6臺CJF－20沖擊鉆機配合成槽。

下部巖層的沖擊順序示意圖見下圖。采取兩種辦法：1、采取在左、中、右沖擊鉆引孔，然后用成槽機進行順孔位置成槽；2、當?shù)谝环N方法不行，采取全斷面沖擊鉆沖孔成槽，方鍾洗孔，然后采成槽機清孔。具體為：間隔施工，先沖擊奇數(shù)孔位，后沖擊偶數(shù)孔位，最后沖擊孔位間的棱角部分。待棱角部位沖孔完畢，即開始用方錘洗槽。

實際成槽過程中采用SG50成槽機開挖到50m左右，至地層含礫中粗砂中及以下，礫卵石、砂礫巖、泥巖層時成槽速度緩慢或無法繼續(xù)向下成槽，采用沖擊鉆引孔，但沖擊鉆對礫卵石、砂礫巖、泥巖層同樣效果不佳，采用這兩種設(shè)備配合施工成槽一個標準幅段平均達到10天左右。根本無法滿足施工進度要求。

后立即采用SG50成槽機配合旋挖鉆機進行成槽施工，SG50成槽機開挖到50m左右，然后采用旋挖鉆機進行引孔，然后成槽機清槽，完成一個標準幅段只需4天左右。

最后，先用旋挖鉆機在每幅槽兩側(cè)引孔后，后采用進口德國利勃海爾成槽機可一直成槽到位，完成一個標準幅段只需3天左右。

由此可見，連續(xù)墻成槽與機械設(shè)備的選用有很大關(guān)系，地下超深連續(xù)墻位于地面以下，地質(zhì)情況難以準確確定其性質(zhì)，需在實際成槽過程進一步確定以滿足施工進度的設(shè)備。

4.3.2、泥漿制備與含砂率控制

泥漿采用山東產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鈉土拌制，每100KG鈉土拌制1方泥漿，同時摻入纖維素0.025KG及7KG工業(yè)堿。所拌制的泥漿呈紅色，護壁效果效好，初拌制泥漿比重達到1.1（g/cm3）左右，粘度21～24（s）。

泥漿制備采在泥漿池中進行，泥漿池長40米，寬6米，深2.5米，高出地面0.5米。設(shè)置新漿池、沉淀池和循環(huán)池。

本工程連續(xù)墻穿透達25米厚粉細砂層，泥漿經(jīng)過成槽施工，含砂率11?％以上，為確保泥重復利用，降低含砂率，采用將成槽泥漿先抽排至沉淀池中，然后將沉淀池中泥漿抽至濾砂機中將砂過濾，然后排入循環(huán)池中與新漿相互拌勻后檢測，其各項指標均能滿足要求。通過采用濾砂機過濾砂后，泥漿含砂大量減少，同時，由于泥拌泥漿中加入纖維素，使泥漿中少量含砂懸浮于泥漿中，在經(jīng)過第一次清孔后，至鋼筋籠安裝完成后澆筑混凝土期間，孔底沉碴基本能滿足設(shè)計要求，只需在鋼筋籠安裝完成后在等待澆筑砼期間進行正循環(huán)即可，可減少在成槽后安放鋼筋籠后孔底沉碴較厚（實際上是泥漿中砂下沉）采用反循環(huán)清孔工序。

通過上述措施，泥漿得到有效利用，對環(huán)境影響減少。并且保證了泥漿質(zhì)量，對槽孔形成很好的護壁效果。

4.3.3、成槽垂直度控制

本工程成槽垂直度控制分為：成槽機成槽過程中控制和成槽后檢測兩個方面進行。

成槽機成槽過程中控制主要是利用成槽機操控室內(nèi)有自帶垂直顯示儀對成槽垂直度進行控制。成槽過程中如果垂直度超過規(guī)范要求的0.3％，操控室內(nèi)自帶顯示儀將提示操作者進行糾正。成槽抓斗自帶有糾偏裝置。所以需要操作人員認直負責，及時向負責人員及時反應成槽過程中成槽垂直度情況，當采用成槽機不能及時糾偏時，應立即停止成槽，分析原因后，回填后采用其它辦法進行糾正。

成槽后檢測是利用日本進口MODELDM-604測壁儀檢測設(shè)備進行檢測槽垂直是否滿足規(guī)范要求。檢測設(shè)備通過從槽頂下放探頭從槽頂依次到槽底進行檢測，檢測內(nèi)外槽壁情況，每個槽段同時檢測兩個位置，即槽幅兩端－距兩端各1米位置，當時就能顯示結(jié)果。根據(jù)結(jié)果，如不能滿足要求，立即要求成槽機重新對槽段進糾偏。超聲波檢測設(shè)備檢測結(jié)果能明確反應偏斜部位及長度，江漢路將近對每幅槽段進行了檢測，達到了很好的效果。

基坑開挖后，連續(xù)墻均沒有侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)，且平整度及垂直度滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

5、施工中的一些經(jīng)驗總結(jié)

槽壁預加固等措施，確保了成槽穩(wěn)定和安全，成槽施工周邊商鋪等房屋建筑沒有發(fā)生沉降變化。

施工根據(jù)本工程地質(zhì)情況在成槽過程通過對各種設(shè)備的功效進行考核，采用成槽機加旋挖鉆機相結(jié)合的機械使用成槽辦法，適合和滿足本工程施工進度要求的設(shè)備，滿足了工程需求，而且成本受控。

泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土拌制，并采用濾砂機控制含砂率，不但確保泥漿護壁效果，而且通過濾砂機過濾泥漿過程粉細砂，確保泥漿指標受控。

江漢路站超深地下連續(xù)墻成槽的順利實施，受了業(yè)主及周邊的相關(guān)施工單位的肯定，并且，并借鑒我單位的施工經(jīng)驗和技術(shù)用于同類工程的施工中。

6、結(jié)束語

超深地下連續(xù)墻施工成槽是關(guān)鍵過程，在復雜地質(zhì)條件下施工難度較大，通過成槽前的槽壁旋噴樁的預加固處理、泥漿控制、成槽垂直度過程檢查和成槽后檢測，使連續(xù)墻垂直度得到了保證，符合設(shè)計及規(guī)范要求。為以后類似復雜地質(zhì)條件下超深超大地下連續(xù)墻施工提供了寶貴的經(jīng)驗。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。