旋挖鉆機(jī)引孔成槽技術(shù)在地下連續(xù)墻中的應(yīng)用

王亞江

(嘉民管理咨詢(上海)有限公司，上海 200021)

地下連續(xù)墻施工技術(shù)于1959年從日本引進(jìn)我國(guó)，由于其具有墻體剛度大、整體性好、可用于永久性的整體結(jié)構(gòu)、抗?jié)B隔水性好、對(duì)周邊建筑物影響小、施工振動(dòng)小噪聲低、可用于逆作法施工等優(yōu)點(diǎn)，其被國(guó)內(nèi)各系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高層建筑地下室、地下車庫(kù)、地鐵、船塢、防滲止水帷幕等，使得地下連續(xù)墻這一施工技術(shù)在城市建設(shè)中得到了有效推廣。

1 工程概況

北京市南水北調(diào)配套工程某深基坑項(xiàng)目位于北五環(huán)南側(cè)，北京市會(huì)議中心院內(nèi)及院外6 m～8 m范圍內(nèi)，深基坑擴(kuò)大端尺寸為16.9 m ×16.4 m，標(biāo)準(zhǔn)段為18.2 m ×10.6 m。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用地下連續(xù)墻，連續(xù)墻接頭采用剛性接頭，接頭設(shè)置兩根φ600@300止水旋噴樁，旋噴樁有效深度與連續(xù)墻深度一致。地下連續(xù)墻采用C30混凝土，厚1200 mm，深度37.29 m，地下連續(xù)墻嵌入槽底以下12 m。內(nèi)支撐采用1000 mm×1200 mm鋼筋混凝土支撐梁。深基坑地下連續(xù)墻槽段平面圖見圖1。

本工程地質(zhì)從上到下依次有:①填土，③1粉土，③粉質(zhì)粘土，④細(xì)中砂，⑤粉質(zhì)粘土，⑥細(xì)中砂，⑦粉質(zhì)粘土，底部分布有⑧層厚度為2 m～3 m的密實(shí)細(xì)中砂及⑨層厚度為6 m的硬塑粉粘。工程開挖過程中共涉及到三層地下水。水位埋深分別為2.5 m～8.5 m，6.2 m ～10.3 m，19.7 m ～28 m。

圖1 深基坑地下連續(xù)墻槽段平面圖

本工程采用液壓式成槽機(jī)成槽，但是地下連續(xù)墻在成槽過程中，成槽機(jī)抓斗在28 m～34 m之間無法抓進(jìn)，土層堅(jiān)硬，主要為⑨層硬塑粉粘，土層標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)達(dá)到了53，液壓式成槽機(jī)無法繼續(xù)施工。為保證工程順利施工，成槽施工采用旋挖鉆機(jī)引孔與成槽機(jī)抓槽相結(jié)合的工藝。

2 施工技術(shù)

2.1 施工參數(shù)

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告分析對(duì)比，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，每幅地下連續(xù)墻引孔3個(gè)，間距3 m。引孔采用旋挖鉆機(jī)施工，引孔孔徑1.2 m，引孔后使用液壓式成槽機(jī)抓槽，鉆機(jī)引孔深度與地下連續(xù)墻深度一致，鉆孔垂直度需符合地下連續(xù)墻垂直度要求。引孔斷面圖如圖2所示。

2.2 施工工藝

地下連續(xù)墻采取首開、閉合槽交替施工方式，連續(xù)墻接頭采用“H”型鋼接頭方式施工。成槽機(jī)采用液壓導(dǎo)桿式抓斗成槽機(jī)施工。地下連續(xù)墻主要施工順序如下:測(cè)量定位→導(dǎo)墻施工→旋挖鉆機(jī)就位引孔→成槽機(jī)就位→成槽機(jī)成槽→刷壁清孔→清孔驗(yàn)收→吊放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管→澆筑水下混凝土。

圖2 旋挖鉆機(jī)引孔立面圖

2.3 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻埋設(shè)深度1.5 m，墻厚200 mm，C20混凝土。土層為素填土，采用垂直開挖?？紤]到施工工藝及施工誤差，導(dǎo)墻外擴(kuò)50 mm。

2.4 制備護(hù)壁泥漿

本工程采用膨潤(rùn)土制作護(hù)壁泥漿，護(hù)壁泥漿使用主要材料有膨潤(rùn)土、水、分散劑(純堿)、增粘劑(CMC，高粘度、粉末狀)。泥漿配合比如下:1)粘性土:膨潤(rùn)土(%)∶CMC(%)∶純堿(%)=8%～10%∶0%～0.02%∶0%～0.5%。2)砂性土:膨潤(rùn)土(%)∶CMC(%)∶純堿(%)=8%～10%∶0%～0.05%∶0%～0.5%。

護(hù)壁泥漿必須循環(huán)使用，并及時(shí)檢測(cè)其性能指標(biāo)，使用后的泥漿回收時(shí)，需要檢測(cè)其性能指標(biāo)，若不合格需要補(bǔ)充摻入材料進(jìn)行再生處理。再生后的泥漿放入儲(chǔ)漿池中待用。

泥漿的性能指標(biāo)如下:比重:1.1～1.4;粘度:18～25;含砂率:＜5%;膠體率:＞95%;pH 值:7～9。

2.5 連續(xù)墻成槽施工

地下連續(xù)墻成槽施工，采取一臺(tái)旋挖鉆機(jī)先引孔，每幅槽段全部引孔完畢后再進(jìn)行抓槽機(jī)抓土作業(yè)。

地下連續(xù)墻槽段成槽后，需檢查槽段的深度、垂直度以及平面位置的偏差。符合要求后開始清槽換泥漿。成槽過程中要注意抓斗出入導(dǎo)墻口要輕放慢提，防止抓斗碰觸導(dǎo)墻口破壞導(dǎo)墻。同時(shí)需要注意引起泥漿掀起波浪，影響導(dǎo)墻下面、后面的土層穩(wěn)定，導(dǎo)致導(dǎo)墻坍塌。根據(jù)地下連續(xù)墻的垂直度要求，成槽前，利用水準(zhǔn)儀及經(jīng)緯儀調(diào)整成槽機(jī)的水平度及垂直度。同時(shí)為保證其垂直度，需要在抓斗抓土過程中始終保持懸吊機(jī)具的鋼索處于張緊狀態(tài)，這是保證其垂直度的重要條件。挖槽作業(yè)中，操作者要時(shí)刻關(guān)注挖槽機(jī)上測(cè)斜儀器的動(dòng)向，及時(shí)糾正垂直偏差。

2.6 清底換漿

地下連續(xù)墻清底一般在鋼筋籠吊裝前采用成槽機(jī)抓斗撩抓清底，當(dāng)混凝土澆筑前槽底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求不用再清底，如不滿足可采用混凝土導(dǎo)管泵送泥漿清孔。

換漿是置換法清底作業(yè)的延續(xù)，當(dāng)混凝土澆筑前槽底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可停止清底，開始置換槽底部不符合質(zhì)量要求的泥漿。清底泥漿可通過在槽內(nèi)深度每間隔約5 m及槽底部采取泥漿試樣，通過試驗(yàn)檢測(cè)，其指標(biāo)均合格后，清底換漿才算合格。在換漿過程中，控制地下連續(xù)墻內(nèi)泥漿的平衡，防止槽內(nèi)泥漿量過多或過少，控制不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面低到導(dǎo)墻頂面以下500 mm。槽底清理和置換泥漿結(jié)束后，槽底泥漿比重要求小于1.1，沉渣厚度要求小于100 mm。

2.7 槽段鋼筋籠吊裝

槽段鋼筋按照設(shè)計(jì)要求制作完成后，即開始吊裝。鋼筋籠采用雙機(jī)遞送整體一次吊裝的方法。鋼筋籠的幅寬和重量均較大，為防止起吊時(shí)的水平分力對(duì)鋼筋籠造成擠壓，使鋼筋籠產(chǎn)生變形，采用兩幅鋼扁擔(dān)。起吊作業(yè)時(shí)由1臺(tái)300 t主吊車和1臺(tái)150 t副吊配合起吊。其中主吊300 t吊車吊住制作好的鋼筋籠頂部，副吊吊住鋼筋籠中間部位吊起，起吊過程中，先使鋼筋籠離開地面，然后主吊機(jī)升高，輔吊機(jī)配合使鋼筋籠底端不接觸或沖撞地面，直至主吊機(jī)將鋼筋籠垂直吊起，輔吊機(jī)松開，主吊機(jī)將鋼筋籠運(yùn)輸、入槽、就位，用吊梁(槽鋼制作)橫擔(dān)于導(dǎo)墻上將鋼筋籠吊住，穩(wěn)定并調(diào)節(jié)使其在設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，之后將鋼筋籠與導(dǎo)墻頂?shù)念A(yù)埋件焊接，防止其上浮。

2.8 混凝土澆筑

每幅槽段混凝土澆筑應(yīng)從底到頂連續(xù)澆筑，中途不得長(zhǎng)時(shí)間間斷。混凝土應(yīng)澆筑密實(shí)，振搗到位，防止出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象。槽段進(jìn)行水下澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)采取措施防止混凝土擠入相鄰槽段內(nèi)。地下連續(xù)墻采取跳槽施工，先期槽段混凝土達(dá)到80%強(qiáng)度以上，才能進(jìn)行相鄰槽段的成槽及下一步施工。

槽段鋼筋入槽后至澆筑混凝土?xí)r，總停置時(shí)間不應(yīng)超過4 h。灌注過程中，導(dǎo)管應(yīng)始終埋入混凝土中2 m～4 m，采用兩根及以上導(dǎo)管澆筑時(shí)，相鄰兩導(dǎo)管內(nèi)混凝土高差應(yīng)小于50 cm?；炷翝仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，混凝土面上升速度不宜小于3 m/h，最長(zhǎng)允許間隔時(shí)間不宜超過30 min。

3 結(jié)語

地下連續(xù)墻是一項(xiàng)施工難度較大的工程，特別是在地質(zhì)情況復(fù)雜，土層較堅(jiān)硬的情況下施工。采用旋挖鉆機(jī)引孔成槽技術(shù)可以在原有使用的成槽機(jī)不更換的基礎(chǔ)上使用旋挖鉆引孔輔助成槽，減小了施工難度，使得施工順利進(jìn)行。同時(shí)，在地下連續(xù)墻施工中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注不同地質(zhì)條件下成槽機(jī)的選擇，并在施工過程中控制好槽段的垂直度、清底泥漿施工、鋼筋籠吊裝、混凝土澆筑等步驟。

［1］李耀良，袁 芬.大深度大厚度地下連續(xù)墻的應(yīng)用與施工工藝［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005(4):615-618.

［2］朱婉莉.某地鐵車站地下連續(xù)墻施工［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012，31(4):9-11.