濱海填石層地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)及效益分析

陳鴻

摘要：在濱海填石層這種特殊地質(zhì)情況下施工，地下連續(xù)墻成槽很困難，不容易控制成槽質(zhì)量，目前還沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可循。本文以深圳市地鐵9號(hào)線深圳灣公園站為例，總結(jié)了濱海填石層地下連續(xù)墻的成槽技術(shù)，并進(jìn)行效益分析。

關(guān)鍵詞：濱海填石層；地下連續(xù)墻；成槽；效益分析

中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 引言

濱海填石層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊，既不同于天然土，也不同于天然的巖層，并且地下水豐富，在這種特殊地質(zhì)情況下地下連續(xù)墻成槽困難，極易造成塌槽、擴(kuò)槽、繞流等現(xiàn)象，不易控制成槽質(zhì)量，對(duì)后期基坑防水、基坑支護(hù)、基坑穩(wěn)定性都有較大影響。

在深圳地鐵9號(hào)線深圳灣公園站的地連墻成槽施工實(shí)踐中，探索、總結(jié)出了對(duì)埋深小于5m的填石層直接換填、埋深超過5m范圍以外的填石層采用改良矩形錘頭直接沖擊成槽的施工方法，使得濱海填石層地連墻成槽快速、優(yōu)質(zhì)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)同類工程具有較好的借鑒性。

1 工程概況

深圳地鐵9號(hào)線深圳灣公園站車站設(shè)置在濱海大道北側(cè)、跨海園一路、海園二路，為地下兩層雙島式站臺(tái)車站。車站左線段全長(zhǎng)656.59m、右線段長(zhǎng)449.6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬28.4m，車站頂板平均覆土厚度約3米。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土或鋼管支撐，明挖順作法施工。地下連續(xù)墻共計(jì)351幅，標(biāo)準(zhǔn)段幅長(zhǎng)為4米，幅厚為0.8米，平均幅深為21.55米，詳見圖1。

深圳灣公園站所在地區(qū)為濱海灘地區(qū)，原始地貌為濱海灘地，后進(jìn)行人工填海造地。區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面高程一般在4.0～6.0m之間。據(jù)地勘資料的揭示及現(xiàn)場(chǎng)開槽檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)地下連續(xù)墻施工范圍內(nèi)存在填石層。車站范圍內(nèi)層厚0. 30～10.10m，平均層厚5.32m，層頂深度2.00~8.20m（標(biāo)高-3.60~2.62m），平均層頂深度3.87m。

圖1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2施工工藝介紹

2.1 工藝概況

針對(duì)濱海填石層復(fù)雜地質(zhì)條件下的地下連續(xù)墻成槽施工，根據(jù)場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)填石層的厚度、填石密度等施工參數(shù)差異程度不同，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行成槽施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分為以下兩種情況：

（1）當(dāng)填石層埋深小于5m，采用素土或水泥土直接對(duì)填石層進(jìn)行換填，以達(dá)到“變特殊地質(zhì)為常規(guī)地質(zhì)”，快速、高質(zhì)量成槽。

（2）當(dāng)填石層埋深大于5m，埋深超過5m范圍以外的填石層換填施工難度增大，且經(jīng)濟(jì)適用性降低，故對(duì)這一部分填石層采用改良后的矩形沖擊錘（詳見圖2）直接沖擊成槽，從而提高填石層范圍內(nèi)槽段成槽質(zhì)量。

圖2 矩形沖擊錘

2.2 適用范圍及特點(diǎn)

濱海填石層地連墻成槽施工技術(shù)適用于同類地質(zhì)條件下，海濱城市濱海填石層的地下連續(xù)墻成槽施工。施工特點(diǎn)如下：

（1）施工速度快，成槽效率高

針對(duì)濱海填石層地連墻施工時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)填石層的厚度、填石密度和填石層埋深差異程度不同，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，靈活采用填石層換填成槽施工和利用改良后的矩形沖擊錘直接沖擊成槽施工相結(jié)合，用換填的方式將填石層變成常規(guī)軟弱地質(zhì)，用改良后的矩形沖擊錘有選擇性的直接沖擊成槽，通過風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和成槽方式優(yōu)化選擇，達(dá)到了快速、高效成槽，縮短了地連墻圍閉工期。

（2）提高了濱海填石層地連墻成槽質(zhì)量

無論是填石層換填成槽施工還是利用改良后的矩形沖擊錘直接沖擊成槽施工，都克服和避免了傳統(tǒng)工藝直接成槽易造成地連墻槽段在填石層范圍內(nèi)的塌孔、擴(kuò)孔、繞流等質(zhì)量通病，有效降低了基坑開挖過程中地連墻出現(xiàn)繞流、滲漏水、墻體鼓包、侵限等質(zhì)量問題的發(fā)生率，使地連墻施工質(zhì)量得到了提高。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1施工流程

圖3 濱海填石層地連墻成槽工藝流程圖

3.2填石層成槽要點(diǎn)

3.2.1 填石層換填、等強(qiáng)

（1）對(duì)于埋深較淺（埋深5米以內(nèi)）的填石層，可以采取直接換填處理。

（2）當(dāng)坡高小于3米時(shí)，按1：2的坡率直接放坡刨除填石層中填石，當(dāng)坡高大于3米時(shí)，可視情況采用1：2～1：3的坡率放坡開挖，護(hù)坡坡面進(jìn)行噴漿護(hù)坡，坡頂噴漿寬度不小于1米。坡面上可視情況設(shè)置泄水孔。

（3）清除填石后用水泥土（素土摻入5%水泥）回填，回填施工時(shí)分層回填碾壓，每層回填厚度20～30cm，用18t壓路機(jī)碾壓，壓實(shí)后放置7d以后再進(jìn)行成槽施工。

圖4 填石層換填開挖、回填示意圖

3.2.2成槽施工

由于填石層較厚，每個(gè)錘擊點(diǎn)采用多次錘擊，多次清渣的方法直至穿過填石層，然后采用成槽機(jī)開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（1）改良矩形錘直接沖擊過填石層成槽施工

埋深較深的填石層（埋深5米以上），換填施工較為困難，采用沖擊鉆機(jī)成槽時(shí)，將傳統(tǒng)的圓形重錘改良為矩形沖擊錘，這樣就有效的解決了圓形沖錘的死角問題（見“圖5 沖擊錘孔位布置圖”中黑色部分），降低了卡錘、擴(kuò)孔、塌孔的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 沖擊錘孔位布置圖

（2）成槽機(jī)成槽施工

①成槽采用液壓抓斗（SG50 成槽機(jī)）按照“跳一挖一”的順序進(jìn)行施工，在挖土過程中，通過液壓抓斗導(dǎo)向桿來調(diào)整抓斗的位置，對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)墻的中心抓挖，單槽段成槽應(yīng)按先兩端后中間的順序開挖，先挖兩端，后挖中間，使抓斗兩側(cè)受力均勻，確保成槽垂直度。

②由于該段地質(zhì)為填海填石層，填石厚度為0. 30～10.10m，平均層厚5.32m。施工過程中沖擊錘無法一次沖破填石層，需采用兩次或以上沖擊開挖成槽。

圖6 濱海填石層地連墻成槽步序圖

4效益分析

4.1 成槽質(zhì)量

通過對(duì)矩形沖擊鉆頭穿越填石層施工的地下連續(xù)墻進(jìn)行聲測(cè)管檢測(cè)分析，為Ι類地下連續(xù)墻。目前該車站部分施工段基坑已經(jīng)開挖完畢施工車站主體結(jié)構(gòu)，開挖過程中僅發(fā)現(xiàn)穿越填石區(qū)部分的地下連續(xù)墻平整度不好，無地下連續(xù)墻滲漏水現(xiàn)象，效果較為理想。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

（1）傳統(tǒng)工法施工時(shí)，在濱海填石層地層中塌孔率較高，一般塌孔率在10%左右，而采用本工法施工時(shí)，在填石層范圍成槽時(shí)，除現(xiàn)場(chǎng)前5幅試驗(yàn)段槽段中有1幅出現(xiàn)塌孔，其余槽段均一次成槽，成功的解決了填石層成槽易塌孔、擴(kuò)孔、繞流的技術(shù)難題。雖然對(duì)填石層進(jìn)行換填增加了填石層土石方開挖清運(yùn)費(fèi)用和水泥土回填碾壓費(fèi)用，但綜合最終成槽效果僅對(duì)比傳統(tǒng)工法塌槽后，需對(duì)槽段重新進(jìn)行回填，再重新成槽這一項(xiàng)費(fèi)用，在紅樹灣站、深灣站和深圳灣公園站地連墻成槽施工中累計(jì)節(jié)約了94.4萬元成本。

（2）同時(shí)新工法使成槽質(zhì)量得到了保證，地連墻施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，因塌槽、擴(kuò)孔造成的地連墻墻體鼓包得到了有效控制，減少了后期基坑開挖過程中地連墻鼓包、侵限的處理時(shí)間，為后續(xù)工序施工提供了便利。傳統(tǒng)工法與新工法施工對(duì)比見表1。

表1 傳統(tǒng)工法與新工法施工對(duì)比表

采用

工法 傳統(tǒng)沖擊鉆機(jī)直接沖擊過填石層成槽+成槽機(jī)成槽 換填+改良矩形沖擊錘直接沖擊過填石層成槽+成槽機(jī)成槽

對(duì)比項(xiàng)目 塌孔率 塌孔率高，塌孔率在10%左右 在施工過程中無塌孔發(fā)生

質(zhì)量控制 塌孔率高，槽段質(zhì)量不易控制 地連墻成槽質(zhì)量高

工效工期 按照填石層厚度6m計(jì)算工效，需2臺(tái)沖擊鉆同時(shí)施工，4～5天才能穿過填石層。 換填后變特殊地層為常規(guī)地層，同時(shí)降低了填石層層厚，成槽機(jī)可直接快速成槽，節(jié)約了工期。

小結(jié) 運(yùn)用此工藝施工通過風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和成槽方式優(yōu)化選擇，達(dá)到了快速、高效成槽；質(zhì)量得到保證，無停工返工現(xiàn)象，在工期緊張的時(shí)期,取得寶貴時(shí)間基礎(chǔ)。

4.3 社會(huì)效益

（1）通過運(yùn)用該工法，使紅樹灣站地連墻施工工期得到了縮短，且工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，提高了我單位在深圳地鐵市場(chǎng)的信譽(yù)，企業(yè)實(shí)力得到了建設(shè)單位的認(rèn)可。

（2）為以后濱海填石層地連墻成槽施工提供了成熟完善的施工技術(shù)，樹立了典范。

5 結(jié)論

通過工程實(shí)踐，該施工技術(shù)能夠解決填石層中成槽困難的技術(shù)難題， 獲得了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。施工過程中安全、質(zhì)量及進(jìn)度均得到了有效保證，施工期間未發(fā)生質(zhì)量安全事故，得到了各方的認(rèn)可。該施工技術(shù)在濱海填石地層中值得推廣。

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