淺析超深、超軟淤泥質(zhì)地層連續(xù)墻施工質(zhì)量控制

邢鐵強(qiáng)

（中鐵隧道股份有限公司，河南 鄭州450001）

近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，建筑行業(yè)也取得了較大成就，連續(xù)墻的應(yīng)用在一定程度上節(jié)約了工程所需造價(jià)、減小了施工危害，連續(xù)墻技術(shù)在我國(guó)不斷地應(yīng)用發(fā)展，在許多方面都取得了良好成效。隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，建筑施工也越來越多，而且施工難度也在不斷增加，連續(xù)墻技術(shù)也出現(xiàn)了一定問題，因此，如何保證連續(xù)墻的施工質(zhì)量也變得更為重要。顧宏偉等編著的《復(fù)雜地層條件下地下連續(xù)墻施工》一文根據(jù)杭州城東、城西和城中不同地層的地下連續(xù)墻施工實(shí)例，分析了粉砂土、淤泥質(zhì)軟土等復(fù)雜地層條件下地下連續(xù)墻施工中常遇到的問題；而魏輝在《泥炭質(zhì)土地層地下連續(xù)墻施工技術(shù)》一文中結(jié)合昆明地鐵3號(hào)線眠山站地下連續(xù)墻施工，針對(duì)泥炭質(zhì)土側(cè)向變形大、觸變性高、含水量大等特性，用實(shí)際工程案例對(duì)在泥炭質(zhì)地層的地下連續(xù)墻施工中泥漿、成槽控制、接頭施工等施工工藝進(jìn)行分析總結(jié)。

由于地質(zhì)條件的千變?nèi)f化，不同的城市更是千差萬別，無法一概而論。就廣州地鐵南沙客運(yùn)港車站工程地下連續(xù)墻施工中遇到的問題及解決措施進(jìn)行分析論述，探討廣州地區(qū)超深、超軟淤泥質(zhì)地層連續(xù)墻施工質(zhì)量的控制方法與心得。

1 工程概況

南沙客運(yùn)港站為四號(hào)線，與遠(yuǎn)期規(guī)劃的十五號(hào)線換乘車站，位于科技大道與港前大道的交叉路口，沿科技大道敷設(shè)。車站采用1m厚地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻底嵌入全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖層，深度為35～40m，基坑共計(jì)148幅地下連續(xù)墻，連續(xù)墻采用三軸攪拌樁進(jìn)行成槽保護(hù)。地層自上而下依次為雜填土、淤泥層、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層、粉質(zhì)粘土層、中粗砂層、殘積土層、混合花崗巖全風(fēng)化帶、混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶，其中淤泥層厚20～25m，淤泥質(zhì)地層含砂量較大，標(biāo)貫值只有1～1.5擊。

2 超深軟淤泥地層連續(xù)墻施工危害

2.1 墻側(cè)土體塌方，地連墻塌槽

在地下連續(xù)墻施工過程中，需利用各種成槽機(jī)械在地下挖出窄而深的溝槽。雖然有泥漿的護(hù)壁作用，但槽壁的穩(wěn)定性一直是地下連續(xù)墻施工過程中存在的主要問題。

地連墻一旦塌槽，會(huì)對(duì)墻體的澆注質(zhì)量、承載能力以及周邊建筑物等產(chǎn)生不利影響，特別是在施工過程中出現(xiàn)土體塌方的狀況，有可能造成成槽機(jī)械的抓斗被卡住等突發(fā)狀況，進(jìn)而影響工程總體質(zhì)量和進(jìn)度。

槽壁塌方、失穩(wěn)可分為整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)兩大類。

1）整體失穩(wěn):盡管開挖深度通常大于20m，但失穩(wěn)常發(fā)生在表層土及埋深約為5～15m內(nèi)的淺層土中，槽壁有不同程度的外鼓現(xiàn)象，失穩(wěn)破壞面在地表平面上會(huì)沿整個(gè)槽長(zhǎng)展布，基本呈橢圓形或矩形。因此，淺層失穩(wěn)是泥漿槽壁整體失穩(wěn)的主要形式。

2）局部失穩(wěn):在槽壁的泥皮形成前，槽壁的局部穩(wěn)定主要靠泥漿外滲產(chǎn)生的滲透力維持。上部存在軟弱土或砂性較重的夾層地層成槽時(shí)，遇到槽段內(nèi)泥漿液面波動(dòng)過大或液面標(biāo)高急劇降低時(shí)，泥漿滲透力無法與槽壁土壓力維持平衡，泥漿槽壁將產(chǎn)生局部失穩(wěn)，引起墻側(cè)超挖現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)灌注混凝土的充盈系數(shù)增大，增加施工成本和難度。

2.2 鋼筋籠卡槽

地下連續(xù)墻在鋼筋籠下放過程中，因槽壁的垂直度等問題會(huì)出現(xiàn)鋼筋籠卡槽問題。鋼筋籠一旦卡槽，會(huì)造成鋼筋籠下放不到位，直接影響地下連續(xù)墻在后續(xù)基坑圍護(hù)過程中的效用。預(yù)防鋼筋籠卡槽是保證地下連續(xù)墻基坑圍護(hù)效果的基本措施。

3 槽壁加固外放值的確定

通過查閱資料以及對(duì)以往工程項(xiàng)目的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)槽壁加固施工會(huì)導(dǎo)致加固體整體侵入連續(xù)墻的成槽范圍，也可能導(dǎo)致加固體偏至成槽范圍外，外放值不合適還可能導(dǎo)致成槽后連續(xù)墻的侵限問題，給后期施工留下隱患。

為更好地發(fā)揮槽壁加固效果，有效地輔助控制連續(xù)墻成槽的垂直度及位置，采取做實(shí)驗(yàn)段的措施，即先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)施工2～3幅連續(xù)墻位置的槽壁加固，再根據(jù)具體效果進(jìn)行判斷，確定最終的外放值等參數(shù)。

首先初步確定外放值，經(jīng)過討論、研究，最終確定槽壁加固外放值為內(nèi)側(cè)2cm，外側(cè)5cm，施工時(shí)根據(jù)場(chǎng)地情況調(diào)節(jié)，對(duì)應(yīng)的連續(xù)墻施工完成后進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 槽壁加固外放值檢查表

根據(jù)檢查結(jié)果，制定了下一步的改進(jìn)措施，按照改進(jìn)措施進(jìn)行后續(xù)施工，在后續(xù)的檢查結(jié)果中，證明了調(diào)整后的外放值在超深、超軟淤泥地層中進(jìn)行槽壁加固是合適的，同時(shí)先加固內(nèi)側(cè)槽壁，加固的施工工序也是有效的。

4 反循環(huán)裝置的改進(jìn)

現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，發(fā)現(xiàn)反循環(huán)效果不明顯，含砂量較大，已接近泥漿標(biāo)準(zhǔn)的臨界值，只有增加反循環(huán)時(shí)間才能控制墻底沉渣厚度，反循環(huán)時(shí)間在初期一般在5h以上，效率較低。

為更好地控制含砂量，減少反循環(huán)所需時(shí)間，提高施工效率，對(duì)反循環(huán)裝置進(jìn)行分析，包括對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的分析，通過分析發(fā)現(xiàn)，反循環(huán)的末節(jié)導(dǎo)管進(jìn)出氣口的位置及出氣方向是問題的主要原因。另外，對(duì)應(yīng)1m厚、6m寬、35～40m深（泥漿總方量在200～240m3）的連續(xù)墻，反循環(huán)使用的空壓機(jī)型號(hào)以及慮砂機(jī)型號(hào)都偏小。

根據(jù)分析結(jié)果，空壓機(jī)的型號(hào)從原來3m3的容量調(diào)整到12m3的容量，慮砂機(jī)型號(hào)從原來的ZX－100型調(diào)整為ZX－200型，反循環(huán)導(dǎo)管的設(shè)置也做了詳細(xì)的調(diào)整，具體調(diào)整方式如圖2所示。

圖2 調(diào)整后的反循環(huán)裝置示意圖

經(jīng)過一系列調(diào)整，反循環(huán)時(shí)間大幅縮短，從原來的5h縮短到3h以內(nèi)，提高了施工功效，并且大大減少了泥漿中砂的含量，有效控制了墻底的沉渣厚度。

5 泥漿指標(biāo)的對(duì)比分析

泥漿性能的好壞是控制連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定與否的重要因素，泥漿調(diào)節(jié)、配置不理想，就會(huì)出現(xiàn)塌方、沉渣厚等不良后果，一般情況下使用普通膨潤(rùn)土、純堿及CMC，并按一定比例進(jìn)行調(diào)節(jié)配漿，由于攪拌樁與淤泥的膠結(jié)性差，加固后仍會(huì)有部分淤泥地層的特征。

為了配制出更好性能的泥漿，搜集大量的資料，最終選擇了山東生產(chǎn)的鈉基膨潤(rùn)土，該種膨潤(rùn)土出廠即調(diào)整好配比，且性能相對(duì)優(yōu)越，鈉基膨潤(rùn)土在一定程度上有吸附重金屬離子的作用，有利于泥漿比重的調(diào)節(jié)，除了這些自身的優(yōu)越性以外，現(xiàn)場(chǎng)還通過一系列的泥漿試驗(yàn)選出了最適合淤泥地層（含砂量大）的泥漿配比。

試驗(yàn)中，根據(jù)成槽深度并按照不同地層進(jìn)行泥漿性能測(cè)試，再核對(duì)超聲波檢測(cè)的測(cè)壁結(jié)果，并結(jié)合施工情況（塌方情況）確定最合適的循環(huán)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)而推斷新配泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，由于本工程地層中淤泥層最厚，為20～25m，且均在開挖范圍內(nèi)。因此，通過對(duì)比分析，泥漿比重最終以能滿足淤泥層不塌方為目標(biāo)，使用的新配及循環(huán)泥漿的各項(xiàng)參數(shù)如表2所示。

表2 泥漿性能控制指標(biāo)

6 成槽機(jī)型號(hào)的選擇

在施工前期，隨著工作面的逐步展開，現(xiàn)場(chǎng)使用的成槽機(jī)也在增加，型號(hào)各不相同，主要采用SG40、SG50兩種型號(hào)。SG50型液壓連續(xù)墻抓斗機(jī)是上海金泰機(jī)械有限公司在充分調(diào)研我國(guó)地質(zhì)情況，融合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的機(jī)電液一體化技術(shù)的前提下，經(jīng)過進(jìn)一步的消化、吸收以及再創(chuàng)新，在不斷完善原有SG30、SG35型液壓連續(xù)墻抓斗的基礎(chǔ)上，獨(dú)立研制開發(fā)的擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代液壓連續(xù)墻抓斗。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SG50型成槽機(jī)除了功效高、抓斗重的顯著特點(diǎn)外，對(duì)應(yīng)形成的槽段垂直度也比SG40型偏差小。通過對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)主要有以下三個(gè)因素。

1）淤泥地層軟，重型抓斗更容易進(jìn)尺；

2）由于有槽壁加固這道工序，或多或少存在水泥漿進(jìn)入槽段現(xiàn)象，SG50型的重型抓斗可以更好地保證垂直度，預(yù)防偏斜；

3）重型抓斗相對(duì)SG40型的普通抓斗，可以一次成型到位，減少了修槽這道工序，也降低了槽段內(nèi)出現(xiàn)塌方的風(fēng)險(xiǎn)。

最終根據(jù)分析結(jié)果，將SG40型成槽機(jī)更換抓斗后調(diào)整至有工作面的附屬結(jié)構(gòu)（墻厚0.6m，深度20～25m）施工，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻均采用不小于SG50型的成槽機(jī)施工，不僅垂直度的偏差能夠控制在1／300以內(nèi)，而且塌方的減少也減小了混凝土的浪費(fèi)，施工工期有所縮短。

7 大料斗的使用

在地下連續(xù)墻進(jìn)行超聲波檢測(cè)過程中，常出現(xiàn)連續(xù)墻底部信號(hào)弱，混凝土有空洞，甚至無混凝土的不良后果，后期處理困難。產(chǎn)生的主要原因是首灌混凝土方量小，不能形成整體進(jìn)入導(dǎo)管底部擠壓并排走沉渣的作用，沖擊力小，且無法一次性封底。

對(duì)此，施工中采用了大料斗，將通常使用的約為0.5～0.8m3的料斗更換為可容納1.5～2m3的大料斗，首灌混凝土?xí)r先將大料斗放滿混凝土，同時(shí)提起封口蓋，使兩組大料斗同時(shí)釋放混凝土，不僅能夠增大混凝土的沖擊力，而且可以將基底沉渣更加徹底地從兩側(cè)排擠到首灌混凝土上方，總計(jì)需要3～4m3的混凝土可以一次性封住導(dǎo)管底部，提高了連續(xù)墻底部的混凝土效果。

8 結(jié) 論

在連續(xù)墻施工過程中，嚴(yán)格按照施工工藝，對(duì)每道工序施工完畢后，必須先由班組自檢，認(rèn)定達(dá)到優(yōu)良等級(jí)后填單，然后由質(zhì)量員初驗(yàn)，認(rèn)定達(dá)到優(yōu)良等級(jí)后再由項(xiàng)目專職質(zhì)檢員會(huì)同建設(shè)單位的代表和施工監(jiān)理正式驗(yàn)收，只有認(rèn)定達(dá)到優(yōu)良等級(jí)后才可進(jìn)入下道工序。

目前該工程正在進(jìn)行基坑開挖，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)開挖完成的連續(xù)墻表觀質(zhì)量實(shí)際檢驗(yàn)，連續(xù)墻表面光滑，泥皮均勻，存在少量的混凝土鼓包，無斷墻和夾泥帶等現(xiàn)象，墻體滲漏較少，基坑內(nèi)水壓和水量均較小，且連續(xù)墻混凝土的使用量能夠控制在合理范圍內(nèi)，墻體垂直度也在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)，說明在施工過程中分析問題的方法正確，解決的手段可行，對(duì)類似的淤泥地層和施工工況具有實(shí)際指導(dǎo)作用和應(yīng)用價(jià)值。

受現(xiàn)場(chǎng)條件、地質(zhì)情況、施工方法的限制，本文主要論述在工程實(shí)際應(yīng)用中的分析方法和解決手段，而理論量化的分析和研究還不夠完善，有些結(jié)論存在偏差。我國(guó)地下工程起步較晚，沒有系統(tǒng)、完備的理論體系，同時(shí)由于地下工程的復(fù)雜性，許多問題只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷，或者借鑒類似工程的理論和經(jīng)驗(yàn)。

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