福州地鐵地下連續(xù)墻成槽入巖施工技術(shù)

許劍豐

(中鐵三局第二工程有限公司，河北石家莊 050031)

地下連續(xù)墻是利用各種成槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出溝槽，并在其內(nèi)澆筑適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B(水)、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體，主要適用于軟弱的沖積層、中硬地層、密實的砂礫層，但對巖石地層則存在成槽困難，施工難度大的問題，本文以福州地鐵1號線南門兜站為例，說明其施工要點與關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

福州地鐵1號線南門兜站位于八一七路和古田路交叉口處，為1號，2號線“L”形換乘車站。車站為地下2層結(jié)構(gòu)，埋深15．9 m。主體結(jié)構(gòu)采用半蓋挖法，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚度為800 mm，基本槽段幅寬6．0 m，平均深度約27 m，大部分需嵌入中風(fēng)化巖層(飽和單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)66 MPa)，嵌巖深度為2 m～6 m。車站范圍有14個工程地質(zhì)層，19個工程地質(zhì)亞層，分別是雜填土、粉質(zhì)黏土、淤泥、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)、黏土、粉質(zhì)黏土、中砂、淤泥質(zhì)、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、中砂、淤泥質(zhì)、粉質(zhì)黏土、中砂、圓礫、殘積粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏土、全風(fēng)化花崗巖、散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖。

2 成槽方案

地下連續(xù)墻通常分為樁柱(排)式結(jié)構(gòu)和槽段式結(jié)構(gòu)。本工程為槽段式地下連續(xù)墻，主要工序為成槽→清孔→鋼筋籠加工吊裝→混凝土澆筑→接頭處理。其施工的關(guān)鍵工藝是成槽，目前槽段式連續(xù)墻的成槽方法主要有沖擊鉆進(jìn)法、鉆抓法、抓取法以及銑削法，根據(jù)項目的工程地質(zhì)情況及施工單位的裝備情況選擇。各種成槽方法的設(shè)備有沖擊鉆機(jī)、沖擊反循環(huán)鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)、抓斗和液壓雙輪銑槽機(jī)。由于液壓抓斗的閉斗力大，挖槽能力強(qiáng)，多設(shè)有糾偏裝置，可以保證高效率、高質(zhì)量地挖槽;沖擊鉆機(jī)對地層適應(yīng)性強(qiáng)，在各種土、砂層、礫石、卵石、漂石，尤其是軟巖、硬巖中都能使用?？紤]本工程地質(zhì)情況，地連墻上部(強(qiáng)風(fēng)化花崗巖以上)成槽設(shè)備選用液壓抓斗成槽機(jī)，而嵌入中風(fēng)化巖層則采用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行，并采用相應(yīng)工法進(jìn)行施工。

3 施工工藝

3．1 工藝要點

根據(jù)本工程地質(zhì)情況及任務(wù)特點，地下連續(xù)墻成槽施工采用有糾偏功能的液壓抓斗成槽機(jī)+沖擊鉆施工，沖擊鉆采用多臺跳槽式平行施工作業(yè)成槽，再利用氣舉反循環(huán)和導(dǎo)管法分別進(jìn)行一、二次清孔。

3．2 施工準(zhǔn)備

根據(jù)本工程的任務(wù)特點和施工進(jìn)度，合理經(jīng)濟(jì)的選擇配套機(jī)械，滿足本工程快速、優(yōu)質(zhì)、全面、經(jīng)濟(jì)和均衡生產(chǎn)的要求。施工準(zhǔn)備包括:1)場地準(zhǔn)備:對施工周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，查明施工區(qū)(高空、地面、地下)有無妨礙施工的電纜、管線等障礙物，并對受到施工影響的管線采取必要的遷改或防護(hù)處理措施。按設(shè)計圖紙文件要求完成導(dǎo)墻制作，泥漿池修建及一切有關(guān)機(jī)械全部就位。2)技術(shù)準(zhǔn)備:施工前完成導(dǎo)線網(wǎng)及水準(zhǔn)點的布設(shè)，完成測量放樣數(shù)據(jù)計算及復(fù)核工作。3)機(jī)具準(zhǔn)備:投入足夠數(shù)量的成槽機(jī)、沖擊鉆機(jī)以及方形、圓形鉆頭。配備自卸汽車、泥漿泵等機(jī)具設(shè)備，確保滿足施工需求。各種機(jī)械、設(shè)備在進(jìn)場前進(jìn)行安全檢查，保證處于良好狀態(tài)。4)人員準(zhǔn)備:編寫專項方案，完善組織保證體系，對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，落實技術(shù)與安全交底工作。

3．3 施工程序

1)泥漿制備:不同機(jī)械在地下連續(xù)墻入巖施工時對槽壁穩(wěn)定的要求不同，確保泥漿對槽壁的穩(wěn)定至關(guān)重要。根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，采用膨潤土、純堿、CMC按一定比例配制，拌漿采用泵拌和氣拌相結(jié)合。經(jīng)試驗得出，泥漿性能指標(biāo)要求見表1。施工過程中根據(jù)實際情況，對泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行適時調(diào)整，新拌泥漿貯存24 h后方可使用。

表1 成槽護(hù)壁泥漿性能指標(biāo)要求

2)槽段劃分:根據(jù)設(shè)計圖紙文件，地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)槽段寬度6 m一幅，對拐角等特殊地段，滿足成槽機(jī)最小施工寬度的要求。

3)開挖寬度:單元槽段成槽前，先根據(jù)本幅槽段的分幅寬度b，加安鎖口管接頭寬度c，考慮成槽時左右垂直度的偏差外放200 mm，則先施工幅的開挖寬度為(b+2c+400)mm。這樣以保證成槽結(jié)束后鎖口管和鋼筋籠能順利下放到位。同時盡量避免單元槽段之間的接頭位置設(shè)在轉(zhuǎn)角處。

4)成槽施工:a．入巖前抓槽順序。對于不入巖的槽段，施工直線型槽段采用“三抓”開挖，即先挖兩端最后挖中間(主要步驟如圖1所示，按Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ順序開挖)，使抓斗兩側(cè)受力均勻;在轉(zhuǎn)角處部分槽段因一斗無法完全挖盡時或一斗能挖盡但無法保證抓斗兩側(cè)受力均勻時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況在抓斗的一側(cè)下放特制鋼支架來平衡另一側(cè)的阻力，防止抓斗因受力不勻?qū)е虏郾谧笥覂A斜。b．入巖后沖槽順序。待上部成槽完成后，改用沖擊鉆對下部巖層進(jìn)行沖擊，沖擊順序如圖2及圖3所示，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，即開始用方錘銑槽。c．成槽垂直度控制。成槽前，利用車載水平儀調(diào)整成槽機(jī)水平。成槽過程中，抓斗入槽、出槽應(yīng)慢速、穩(wěn)當(dāng)，利用成槽機(jī)上的垂度儀表及自動糾偏裝置來保證成槽的垂直度。成槽垂直精度不小于設(shè)計要求。d．槽段測量及控制。根據(jù)槽段的實際寬度，每幅測2個～3個點，保證深度滿足設(shè)計要求。e．刷壁。為提高地連墻接頭處抗?jié)B和抗剪性，需在槽段連接處進(jìn)行刷壁處理。f．清孔。為提高地連墻地基承載力，需將槽段底部沉渣處理干凈。采用正、反循環(huán)方法，將槽底沉渣清除。

圖1 入巖前抓槽

圖2 入巖后沖槽

圖3 沖擊順序

4 注意事項

1)適時調(diào)整泥漿比重。成槽施工時，泥漿受到土體(尤其是中砂)、混凝土和地面雜質(zhì)等污染，其技術(shù)指標(biāo)將發(fā)生變化，容易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。因此，從槽段內(nèi)抽出的泥漿依據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)，將泥漿分別回送至循環(huán)漿池和廢漿池內(nèi)?；炷翝仓^程中同樣采用PY-80型直立式泥漿泵進(jìn)行回收泥漿，回收泥漿性能符合再處理要求時，將回收泥漿抽入循環(huán)池，當(dāng)泥漿性能指標(biāo)達(dá)到廢棄標(biāo)準(zhǔn)后，將回收泥漿抽入廢漿池。成槽過程中采用直立式泥漿泵向槽內(nèi)送漿，挖槽結(jié)束及刷壁完成后，分別取槽內(nèi)上、中、下三段的泥漿進(jìn)行比重、粘度、含砂率和pH值的指標(biāo)測定驗收。

2)適當(dāng)準(zhǔn)備備用泥漿。由于地質(zhì)情況復(fù)雜，在泥漿可能漏失的土層中成槽時，儲備足夠的泥漿，以備堵漏之需。

3)確保成槽垂直度。垂直度對后期鋼筋籠的下放及連續(xù)墻整體質(zhì)量有直接性影響，在成槽過程中，需要時刻觀察成槽機(jī)上垂度儀表，隨時進(jìn)行糾偏。特別是入巖槽段，需要每單元槽配備兩臺沖擊鉆，從兩側(cè)同時施工。標(biāo)準(zhǔn)單元槽段分9孔，采用跳打的方法，保證錘頭受力均衡，垂直度不至出現(xiàn)較大偏差。沖擊鉆圓錘將槽段沖到設(shè)計深度后，用方錘銑槽，保證槽段的垂直、平整。

4)及時進(jìn)行槽段刷壁。刷壁對于接頭處抗?jié)B性能起著決定性的作用，因此刷壁是至關(guān)重要的一道工序。刷壁時，鋼刷上下反復(fù)刷動，直至鋼刷上無泥為止。

5)及時清理底部沉渣。由于沖擊錘將巖層沖碎，泥漿中含砂率較大，影響進(jìn)度與質(zhì)量。本工程采用氣舉反循環(huán)法，即將壓縮空氣通過導(dǎo)管打入槽底，利用壓強(qiáng)差將底部沉渣抽到濾砂機(jī)里進(jìn)行濾砂，可有效的將槽段中的砂過濾出來。

6)注意轉(zhuǎn)角幅及異性幅。對于需入巖的轉(zhuǎn)角幅、異性幅，加快成槽速度，即盡量減少沖擊鉆作業(yè)時間。防止由于沖擊鉆長時間振動，造成轉(zhuǎn)角處大面積坍塌。

5 結(jié)語

通過采用液壓抓斗式成槽機(jī)+沖擊鉆施工地下連續(xù)墻，有效的解決了福州地鐵1號線南門兜站施工場地極為狹小、施工機(jī)械作業(yè)半徑受限等不利因素條件下地連墻入巖的問題，取得了較好的效果。用沖擊鉆入巖施工替代了大型、特種機(jī)械，沖擊錘在現(xiàn)場進(jìn)行改裝，有方形及圓形兩種鉆頭形式。施工過程中可大面積、多個工作面同時施工，縮短了工期，降低了施工風(fēng)險，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為后續(xù)類似工程的施工積累了經(jīng)驗。

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