復(fù)雜地質(zhì)條件下采用射水法建造地下連續(xù)墻作為止水帷幕的應(yīng)用

【摘 要】 射水法建造地下連續(xù)墻技術(shù)為我國(guó)地下連續(xù)墻的施工開辟了一條新的途徑。本文以湛江市廣州灣時(shí)代廣場(chǎng)基坑止水帷幕施工為案例，探討了復(fù)雜地質(zhì)條件下采用射水法建造地下連續(xù)墻作為止水帷幕的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 射水法；地下連續(xù)墻；施工工藝；質(zhì)量控制；應(yīng)用

前言

近年來，我國(guó)運(yùn)用了較多的地下連續(xù)墻新工法作為軟土層（粘性土、砂土以及沖填土等）基礎(chǔ)和地下工程止水、防滲、承重、擋土的鋼筋混凝土墻體結(jié)構(gòu)，其發(fā)展日臻完善。地下連續(xù)墻具有強(qiáng)度、剛度大，防滲止水性能好，耐久，無(wú)噪聲，震動(dòng)小，成墻垂直精度高、施工布置靈活。其既可用作臨時(shí)性施工圍護(hù)措施，又可作永久性結(jié)構(gòu)，既可獨(dú)立受力，也可與后澆混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合共同受力，適應(yīng)地層范圍廣，可作為各種大型基坑支護(hù)及地下結(jié)構(gòu)；造墻性價(jià)比高等顯著優(yōu)點(diǎn)。將該新技術(shù)應(yīng)用于基坑工程可縮短工期，確保安全，有其特殊的意義。本文結(jié)合湛江市廣州灣時(shí)代廣場(chǎng)基坑工程中的射水法地下連續(xù)墻施工，研究探討該項(xiàng)技術(shù)的施工工藝原理等一系列技術(shù)問題，為類似工程提供借鑒和參考。

1.工程應(yīng)用

1.1 工程概況

廣州灣時(shí)代廣場(chǎng)基坑支護(hù)工程中攪拌樁+高壓旋噴樁止水帷幕施工完成后，根據(jù)抽檢結(jié)果發(fā)現(xiàn)旋噴樁上半部大部分膠結(jié)較好，進(jìn)但入粘土層后水泥量偏少、膠結(jié)較差及水泥分布不均勻或間夾大小2～8cm粘土塊，成型樁長(zhǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)的深度等的施工缺陷，基坑施工的止水帷幕可能達(dá)不到理想的止水效果。

據(jù)鉆探揭露，鉆探深度范圍內(nèi)地基土層劃分為13個(gè)工程地質(zhì)層（亞層）：① 素填土分布于場(chǎng)地地表，層厚0.30～3.00m。② 粉砂頂板埋深0.30～3.00m，層厚0.70～4.80m。③中砂、粗砂頂板埋深2.50～5.20m，層厚2.20～10.30m。④ 粘土、粉質(zhì)粘土頂板埋深5.60～12.00m，層厚0.50～5.75m。⑤ 中砂頂板埋深8.50～13.70m，層厚0.50～5.00m。⑥ 薄層狀粘土頂板埋深8.50～15.60m，層厚21.80～40.80m。⑥-1 中砂、粗砂頂板埋深33.40～44.20m，層厚1.80～15.00m。⑦ 中砂、粗砂頂板埋深40.30～57.90m，層厚1.80～19.90m。⑧ 粘土、粉質(zhì)粘土頂板埋深51.10～60.20m，層厚4.90～14.45m。⑨ 中砂、粗砂頂板埋深62.50～67.10m，層厚2.55～6.50m。⑩ 粘土頂板埋深64.70～71.80m，層厚4.10～15.50m。（11）中砂頂板埋深75.60～80.10m，層厚3.20～6.00m。（12）粘土、粉質(zhì)粘土頂板埋深81.50～85.90m，層厚1.80～4.20m。⒀ 中砂、粗砂頂板埋深83.30～88.00m，層厚12.20～16.90m。場(chǎng)地地下水主要賦存于各松散土層孔隙內(nèi)。鉆探范圍內(nèi)賦存的地下水類型有潛水、承壓水，潛水主要分布于淺層②、③、⑤層砂土中，水量較豐富，承壓水分布于⑥層之下各層砂土中，水量豐富。地下水主要受大氣降水滲入補(bǔ)給，以及地下水側(cè)向逕流補(bǔ)給。野外勘察期間，于各鉆孔測(cè)得混層穩(wěn)定水位埋深為3.70～4.10m；水位受季節(jié)性影響。

針對(duì)本工程的實(shí)際施工情況和地質(zhì)情況，為了使基坑的止水帷幕達(dá)到理想的止水效果，決定改用射水法建造地下混凝土連續(xù)墻對(duì)基坑周邊的止水帷幕進(jìn)行加固?；炷练罎B墻設(shè)于基坑周邊混凝土攪拌樁外側(cè)，設(shè)計(jì)墻厚220mm，分兩個(gè)流水段進(jìn)行施工，Ⅰ工序、Ⅱ工序間隔時(shí)間大于24小時(shí)，每個(gè)流水段長(zhǎng)度2.6m，設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高-6.0m，墻底標(biāo)高為-18.0m。

射水法造墻機(jī)工作原理射水法造墻機(jī)利用高速泥漿水流來切割、破壞土層結(jié)構(gòu)，成型器設(shè)置兩條管道，采用水土混合回流，用管道將泥漿用高壓水泵送入（正循環(huán)）槽底成型器噴嘴，再用抽漿管管道將槽底泥漿抽吸出孔槽（反循環(huán)）的方式清除槽內(nèi)泥土渣。同時(shí)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)成型器上下往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步破壞土層、并由成型器下沿刀具切割、修整孔壁，形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔。槽孔由一定濃度的泥漿固壁。溢出或抽吸出與泥漿混合一起的土、砂、卵石，并流人沉淀池，待土、砂、卵石沉淀后，泥漿水循環(huán)使用。其施工工藝包括：槽段劃分、泥漿制備和使用、成槽及清孔、鋼筋籠制作及吊放、水下混凝土澆筑等，主要概括為造孔成槽和水下砼澆筑兩大技術(shù)部分。造孔成槽主要包括破土、固壁（維持孔壁穩(wěn)定）、出渣和槽孔的連接等四個(gè)關(guān)鍵要素。破土要根據(jù)土體強(qiáng)度確定水壓力等指標(biāo)，固壁則通過控制泥漿性能質(zhì)量指標(biāo)和水流流速來實(shí)現(xiàn)，出渣主要采用正、反循環(huán)兩種方法來實(shí)現(xiàn)，槽孔的連接就是接縫連接。

本工程所選CSF-40射水成墻機(jī)，其成型器長(zhǎng)度為2.60m，寬度0.22m，防滲墻采用跳槽施工。

2. 施工工藝原理及質(zhì)量控制

2.1 槽段劃分

地面清障后，按槽段間距進(jìn)行測(cè)量放樣。槽段劃分結(jié)合目前配備的成型器長(zhǎng)度、地下混凝土連續(xù)墻軸線長(zhǎng)度、I工序和II工序槽孔間預(yù)留縫寬值進(jìn)行確定。

2.2 泥漿制備

泥漿在地下連續(xù)墻射水造孔過程中起到護(hù)壁攜渣、冷卻機(jī)具和切土潤(rùn)滑等。作用根據(jù)地下混凝土連續(xù)墻所處位置的地質(zhì)條件并結(jié)合前期降水井施工過程中的經(jīng)驗(yàn)，在地下混凝土連續(xù)墻造孔過程中根據(jù)本地質(zhì)情況擬定采用自然泥漿固壁，循環(huán)泥漿比重在1.15～1.25之間靈活調(diào)整，粘度18～25s，含砂量≤5%。

2.3 造孔

移機(jī)對(duì)中、定位找平：射水造墻機(jī)沿軌道就位、要求造槽機(jī)的機(jī)下定位指針對(duì)準(zhǔn)槽孔標(biāo)記線，緊固定位器，用千斤頂調(diào)平機(jī)架，調(diào)校造槽機(jī)平臺(tái)水平并固定。精調(diào)成槽機(jī)導(dǎo)向架的垂直度，用水平尺橫豎兩方向測(cè)定氣泡居中，以確保垂直度控制在0.3%以內(nèi)。達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，沖洗孔底5～10分鐘、清孔換漿；起鉆后及時(shí)向槽孔內(nèi)補(bǔ)滿泥漿，以保證槽孔內(nèi)水頭壓力，穩(wěn)定孔壁。

2.4 水下混凝土澆筑

采用商品混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；商品砼加入緩凝劑，使砼初凝時(shí)間延長(zhǎng)到6小時(shí)左右。按水下混凝土要求砼塌落度為16～22cm。商品混凝土在進(jìn)場(chǎng)前，均通過檢驗(yàn)合格后才能使用

①混凝土澆筑導(dǎo)管的鋪設(shè)：混凝土澆筑導(dǎo)管采用Φ190mm的鋼管，長(zhǎng)度2.5m左右，在每套導(dǎo)管的上部和底管以上部位設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)度為0.3～1.0m的調(diào)節(jié)短管。導(dǎo)管接頭采用圓形螺旋快速接頭。導(dǎo)管安裝前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況按規(guī)范要求進(jìn)行進(jìn)行配管設(shè)計(jì)，導(dǎo)管安裝按照配管設(shè)計(jì)依次安裝，槽段內(nèi)布設(shè)1套導(dǎo)管，置于槽孔中間部位；混凝土開澆前，導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制200mm～300mm范圍內(nèi)。②混凝土澆注：混凝土由商品混凝土站生產(chǎn)、采用混凝土攪拌罐車運(yùn)輸至射水造墻機(jī)附近，將混凝土用混凝土泵輸送至射水造墻機(jī)混凝土進(jìn)槽口儲(chǔ)料罐，采用導(dǎo)管法水下澆筑混凝土成墻。③澆筑過程的控制a.導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度保持在2～4m之間，以免泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。b.槽孔內(nèi)混凝土面保持均勻上升，高差控制在0.5m以內(nèi)。每車混凝土澆注完測(cè)量一次混凝土面，在開始和結(jié)束階段適當(dāng)增加測(cè)量次數(shù)，根據(jù)每次測(cè)得的混凝土表面上升情況，填寫澆筑記錄，核對(duì)澆筑方量，指導(dǎo)導(dǎo)管拆卸。c.澆筑混凝土?xí)r，孔口設(shè)置蓋板，防止混凝土散落到槽孔內(nèi)?；炷翝仓戤吅蟮捻斆鎽?yīng)用沙土進(jìn)行填埋至地面。④墻體接縫處理：墻體接縫在II工序槽段間進(jìn)行處理，采用安裝在成型器側(cè)面的專用噴嘴及刷子，沖刷、清洗Ⅰ工序槽板側(cè)面的泥漿，以保證接縫可靠。進(jìn)行II序槽孔施工時(shí)，打開成型器的側(cè)向噴嘴，依靠側(cè)向射流反復(fù)沖刷接頭墻面；在成型器肩部對(duì)稱安裝一副鋼絲刷，對(duì)接縫墻面進(jìn)行刷洗，增強(qiáng)接縫處理效果。⑥混凝土墻體檢測(cè)：采用超聲波檢測(cè)方法對(duì)混凝土墻整體性進(jìn)行檢測(cè)，抽檢率為5%。本工程共埋設(shè)做10個(gè)槽段超聲波管。

結(jié)束語(yǔ)

射水法建造的混凝土地下連續(xù)防滲墻具有施工速度快，墻的厚度薄，槽孔壁穩(wěn)定好，防滲效果好，應(yīng)用廣泛等顯著優(yōu)點(diǎn)。在本工程射水法建造地下連續(xù)墻的施工過程中，克服了工程工期緊等困難，通過有效的施工組織管理和質(zhì)量控制措施，保證接縫的質(zhì)量，使地下連續(xù)墻成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，澆筑的混凝土墻面平整，垂直偏差小，整體防滲性能好，有效地遏制基坑開挖時(shí)出現(xiàn)涌水及流砂，使基坑施工安全得到保證。