采用全套管切除地下連續(xù)墻實(shí)例研究

崔艷濤/CUI Yan-tao（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300130）

采用全套管切除地下連續(xù)墻實(shí)例研究

崔艷濤/CUI Yan-tao
（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300130）

[摘 要]工程采用的全套管設(shè)備通常應(yīng)用于城市地下樁基礎(chǔ)的清除及硬巖地質(zhì)的鉆鑿成孔，在富含地下水的地質(zhì)條件下切除強(qiáng)度較高的鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，既無(wú)案例可循，也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可供參考，工藝要求高、施工難度大，對(duì)施工中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行了仔細(xì)研究，探索出一些經(jīng)驗(yàn)，介紹給各位專家、學(xué)者。

[關(guān)鍵詞]地下連續(xù)墻；切除；全套管

1 工程簡(jiǎn)介

天津地鐵6號(hào)線A站原為地下兩層島式車站，基坑寬20.7m，開(kāi)挖深度16.45m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚800mm、深31.5m，地鐵線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整后新增與10號(hào)線B站T字換乘，換乘節(jié)點(diǎn)為地下3層，開(kāi)挖深度25.06m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚1 000mm、深44m。由于6號(hào)線A站地下連續(xù)墻已完工，新增換乘節(jié)點(diǎn)1 000mm厚地下連續(xù)墻與已完成的800mm厚的地下連續(xù)墻存在交叉(圖1)，經(jīng)綜合考慮后，決定將交叉處已完工地下連續(xù)墻切除，重新施作地下連續(xù)墻。

圖1 新增地下連續(xù)墻與已完成地下連續(xù)墻交叉示意圖

地鐵車站施工范圍內(nèi)地層主要為人工填土層（Qml）、第四系全新統(tǒng)上組陸相沖積層（Q43al）、第四系全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m）及第四系全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41h、Q41al），巖性以粘性土、粉土為主。經(jīng)勘察資料綜合分析判定，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7度時(shí)，本場(chǎng)地埋深20.00m以上飽和粉土屬非液化土層，該場(chǎng)地屬非液化場(chǎng)地。場(chǎng)地地下水水位較高，潛水含水層地下水靜止水位埋深1.50m，第一承壓含水層深16m，承壓水頭深7m，第二承壓含水層深23.5m，承壓水頭深6m，兩層承壓水層間隔有不透水的粉質(zhì)粘土層。

2 方案確定

已完成的地下連續(xù)墻采用C40P8混凝土，主筋為?28HRB335,間距300mm，地下連續(xù)墻切除后的切口作為新建地下連續(xù)墻的基準(zhǔn)面，垂直度要求高，常規(guī)的破除方法難以保證工期質(zhì)量，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研后，決定選用RT-200H型360°全回轉(zhuǎn)全套管鉆機(jī)施工，切除平面如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻切除平面示意圖

3 設(shè)備組成及工藝流程

RT-200H型360°全回轉(zhuǎn)全套管鉆機(jī)及主要配套設(shè)備有：全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)主機(jī)、動(dòng)力站、連接油管、套管、定位鋼板、路基板、反力叉、配重架、配重、履帶式吊機(jī)、重抓斗、十字沖錘等。

工藝流程為：場(chǎng)地平整→測(cè)量定位→安放路基板及定位→安放全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)→安裝套管、鉆頭、校正垂直度→液壓泵站就位、鉆機(jī)調(diào)平→安裝配重、反力叉→啟動(dòng)液壓泵站、正式鉆進(jìn)→套管內(nèi)障礙物清除→土體回填、分層夯實(shí)、拔管→鉆機(jī)移位。

4 工程重難點(diǎn)及所采取對(duì)策

1）將須清除部位舊地下連續(xù)墻全部清除，不殘留鋼筋混凝土，保證后續(xù)成槽施工順利進(jìn)行。針對(duì)31.5m的障礙物深度，本工程進(jìn)場(chǎng)套管41.5m，每孔鉆進(jìn)深度不低于35m，清除深度不低于32m，必須保證套管內(nèi)清除出的土體為地下原狀土體，其中不殘留鋼筋混凝土，認(rèn)真檢驗(yàn)后再回填，以確保清除質(zhì)量。

2）舊地下連續(xù)墻清除鉆進(jìn)過(guò)程中，必須確保鉆進(jìn)垂直度滿足要求，以確保后續(xù)成槽施工及鋼筋籠下放作業(yè)順利進(jìn)行?？孜汇@進(jìn)過(guò)程中，尤其是只切除部分地下連續(xù)墻的孔位鉆進(jìn)過(guò)程中，套筒受力不對(duì)稱，極易歪斜。為確保套管鉆進(jìn)垂直度，采取降低鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，減小鉆進(jìn)壓力和進(jìn)尺，并在每個(gè)行程鉆進(jìn)完成后，將該行程套管重新提出，再次緩慢鉆進(jìn)，以修正首次鉆進(jìn)時(shí)的垂直度偏差。對(duì)于一個(gè)行程無(wú)法完成垂直度修正時(shí)，可提出多個(gè)行程，直至套管垂直度滿足要求時(shí)，再次緩慢鉆進(jìn)并確保鉆進(jìn)垂直度。

3）土方回填質(zhì)量的好壞，直接影響后續(xù)地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。土方回填嚴(yán)格采用三七灰土回填，每層填2m并用十字沖錘夯實(shí)，確保回填密實(shí)度。作業(yè)完成后，在回填孔位兩側(cè)采用雙重管高壓旋噴加固，避免新地下連續(xù)墻成槽時(shí)出現(xiàn)塌孔。

4）因清障深度較深，在地下16～30m地層存在承壓水層，如果涌入套管內(nèi)地下承壓水過(guò)多，在十字沖錘和沖抓斗沖擊時(shí)，水面抵消了很大一部分沖擊力，將致使套管內(nèi)的鋼筋混凝土清出困難。針對(duì)該問(wèn)題，采取的措施有：在鉆進(jìn)過(guò)程中，在保證鉆機(jī)正常工作的前提下，盡量在套管內(nèi)多預(yù)留反壓土，避免或減少承壓水涌入造成套筒內(nèi)積水。當(dāng)出現(xiàn)因鉆進(jìn)困難無(wú)法預(yù)留太多反壓土致使承壓水涌入套管內(nèi)時(shí)，也不能抽排套管內(nèi)積水，以免造成地下水土流失嚴(yán)重而出現(xiàn)地面下沉。如果套管內(nèi)水深在2～3m左右時(shí)，可向套管內(nèi)填充適量干燥、吸水量大的灰土，通過(guò)灰土吸收套管的地下水，再將灰土抓出，同時(shí)盡量將套管多鉆入土體，以增加反壓土重量，防止承壓水再次涌入，保證正常作業(yè)。若套管水深超過(guò)3m以上時(shí)，采用上一種措施難以解決，通過(guò)多次試驗(yàn)，采取向套筒內(nèi)注水，提升套管內(nèi)水位，使套管內(nèi)水面高出套管內(nèi)土面8m左右，不將十字沖錘及沖抓斗提出水面，直接在水下沖、抓，雖然沖擊力打了折扣，進(jìn)度放緩，但該問(wèn)題得到解決。

5 其他問(wèn)題及對(duì)策

1）需清除的障礙物強(qiáng)度高，鉆進(jìn)進(jìn)度緩慢，且容易損傷刀頭。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)是鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)與鋼筋混凝土摩擦生熱較大，水分蒸發(fā)快，刀頭長(zhǎng)時(shí)間切削高強(qiáng)度障礙物產(chǎn)生高溫，造成刀頭強(qiáng)度降低，致使鉆進(jìn)切削困難，進(jìn)度緩慢；另外，刀頭高溫加上壓入進(jìn)尺過(guò)大，使刀頭瞬間局部受力過(guò)大，造成刀頭損壞，從而也更增加了鉆進(jìn)難度。針對(duì)該問(wèn)題，采取的措施有：①往套管內(nèi)加入適量的水，加注的量以水面高出套管內(nèi)土面20～30cm左右為宜。一方面通過(guò)水的滲透對(duì)刀頭降溫，防止刀頭高溫及損壞，另一方面潤(rùn)滑套管壁和土體，降低旋轉(zhuǎn)扭矩和鉆進(jìn)摩阻力。②降低鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，減小鉆進(jìn)壓力和進(jìn)尺，防止因壓力和壓入量過(guò)大，造成刀頭瞬間局部受力過(guò)大，損傷刀具。通過(guò)以上措施，從第一鉆孔刀頭損傷16把（總共為33把），到后來(lái)每孔損傷2～8把，有效地緩解了該難題，也加快了施工進(jìn)度。

2）套管損傷問(wèn)題。這主要是因?yàn)樘坠艽怪倍绕钶^大而鉆機(jī)處于水平狀態(tài)，造成套管在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，與兩側(cè)的地下連續(xù)墻產(chǎn)生很大的扭力，套管損傷出現(xiàn)裂縫，通過(guò)控制并不斷修正套管鉆進(jìn)時(shí)的垂直度予以解決。

3）套管接頭松動(dòng)，套管螺栓脫落，甚至出現(xiàn)套管接頭內(nèi)絲螺紋掉落。若套管接頭螺栓脫落到一定程度，很可能造成兩節(jié)套管接頭分離，最后出現(xiàn)套管無(wú)法拔出的嚴(yán)重后果。出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因是連接螺栓沒(méi)有進(jìn)行復(fù)緊，而在鉆進(jìn)過(guò)程中因扭力作用，使原本以為緊到位的螺栓松動(dòng)甚至脫落。針對(duì)這一問(wèn)題，采取的措施有：①將脫落的螺紋全部補(bǔ)齊，保證下次鉆進(jìn)兩節(jié)套管連接的緊固效果；②每節(jié)套管接頭螺栓均嚴(yán)格進(jìn)行3次復(fù)緊，即在鉆機(jī)平臺(tái)上連接的時(shí)候復(fù)緊第一次，套管鉆至副夾緊機(jī)構(gòu)上方30cm左右時(shí)復(fù)緊第二次，接頭鉆入地面以下2m左右時(shí)，再提出地面進(jìn)行第三次復(fù)緊。通過(guò)以上措施，再未出現(xiàn)螺栓松動(dòng)脫落的現(xiàn)象。

4）套管連接時(shí)摘鉤問(wèn)題。在拔除樁基礎(chǔ)施工中，可以將套管一次鉆入地面以下，人工可以直接在鉆機(jī)平臺(tái)上摘鉤。但在本工程中，因地下障礙物強(qiáng)度高，無(wú)法一次鉆入地面，往往需要把工人提升到一定高度后在高空摘鉤，這增加了作業(yè)難度同時(shí)，也存在很大的安全隱患。針對(duì)該問(wèn)題，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的研究分析、推敲，委外加工了一種簡(jiǎn)易的自動(dòng)脫鉤器，這樣套管連接好后，作業(yè)人員不再高空摘鉤，直接在地面拽鎖扣繩和脫鉤繩即可摘鉤，既降低了作業(yè)難度，也消除了安全隱患。

5）吊車鋼絲繩斷裂造成重物掉入套管內(nèi)的問(wèn)題。由于吊車鋼絲繩在施工作業(yè)中頻繁承受拉伸沖擊，損耗很大，曾出現(xiàn)吊車鋼絲繩斷裂造成重物掉入套管內(nèi)，不僅給施工帶來(lái)很大的難度，也存在極大的安全隱患。為此我們要求在每班作業(yè)前，對(duì)吊車鋼絲繩及使用的吊索具進(jìn)行嚴(yán)格檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換，以避免該問(wèn)題的發(fā)生。

6）地面振動(dòng)影響大。受工藝本身的限制，套筒鉆進(jìn)后需用十字沖錘將套筒內(nèi)的大塊鋼筋混凝土擊碎后，再用沖抓斗抓出，十字沖錘沖擊時(shí)造成的振動(dòng)影響較大，振動(dòng)影響與十字沖錘提升高度直接相關(guān)，可采取降低十字沖錘提升高度、低錘密擊的方法，減小對(duì)已完成地下連續(xù)墻的不利影響。

6 效果分析

1）垂直度 切除完成后經(jīng)垂直度檢驗(yàn)，垂直度滿足設(shè)計(jì)3‰要求，新地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)，刷壁、吊放鋼筋籠進(jìn)展順利。在后續(xù)的車站土方開(kāi)挖中，切口順直，切口縫無(wú)明顯夾泥。

2）振動(dòng)影響 十字沖錘作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)?800鎖扣管柔性接頭形式的地下連續(xù)墻縫有較明顯的影響，在完成地下連續(xù)墻切除后，對(duì)作業(yè)點(diǎn)周圍半徑30m范圍內(nèi)、所有的已完成地下連續(xù)墻墻縫進(jìn)行了單高壓旋噴樁止水帷幕施工，但在后續(xù)的開(kāi)挖過(guò)程中仍發(fā)現(xiàn)多處地下連續(xù)墻縫存在濕漬、滲水現(xiàn)象，說(shuō)明振動(dòng)對(duì)墻縫有一定的不利影響。該滲水無(wú)壓力，用堵漏材料聚氨酯簡(jiǎn)單處理后即解決。

雖然切除舊地下連續(xù)墻與附近1 000mm厚的新地下連續(xù)墻同步施工，但對(duì)工字鋼柔性接頭形式的1 000mm厚地下連續(xù)墻幾乎沒(méi)有任何影響，在后續(xù)的開(kāi)挖過(guò)程中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)工字鋼接頭處出現(xiàn)濕漬，說(shuō)明振動(dòng)并不影響工字鋼接頭形式的地下連續(xù)墻質(zhì)量。

3）工期 第一鉆孔鉆機(jī)受力均衡對(duì)稱，但阻力較大，工期約15天，第二鉆孔鉆機(jī)受力不對(duì)稱，垂直度調(diào)整頻繁，工期約10天。

7 結(jié) 語(yǔ)

較之樁基礎(chǔ)拔除施工，切除地下連續(xù)墻施工有很大的不同，施工難度較大，技術(shù)要求高，但相對(duì)于整個(gè)工程，安全質(zhì)量有良好保證，在節(jié)約施工工期的同時(shí)，也降低了施工成本。本工程的順利完工，為切除高強(qiáng)度地下連續(xù)墻、地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷縫及無(wú)法封堵的滲漏水問(wèn)題的解決提供了新思路、新方法。

[參考文獻(xiàn)]

[1] GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] YB 9258-97,建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].

(編輯 張海霞）

［中圖分類號(hào)］U455.45+2

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366(2015)03-0051-03

［收稿日期］2015-02-11

Case research of underground continuous wall resection by the whole casing