南港泵站復(fù)雜地質(zhì)下地下連續(xù)墻施工技術(shù)

李佩佩

1 工程概況

本工程為天津南港某泵站地下進(jìn)水池項(xiàng)目，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，該地區(qū)為海相沉積層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，場(chǎng)地土質(zhì)自上而下依次為：雜填土、素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土，深基坑作業(yè)必須采取有效的支護(hù)措施［1］。因此一次池的墻壁就設(shè)計(jì)為由地下連續(xù)墻和鋼筋混凝土內(nèi)襯墻組成的復(fù)合墻體，地下連續(xù)墻兼土方開挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)及一次池的墻板2種作用。

一次池由一次鐵皮沉淀池、吸水井和提升泵房3部分組成，其中一次鐵皮沉淀池長(zhǎng)14.7m、寬12m、深13m，吸水井長(zhǎng)14m、寬6.3m、深13m，提升泵房長(zhǎng)14m、寬8.5m、深11m。一次池外圍設(shè)計(jì)有1m厚封閉的地下連續(xù)墻，一次鐵皮沉淀池和吸水井之間為0.6m厚現(xiàn)澆隔墻，吸水井和提升泵房之間設(shè)計(jì)有0.6m厚地下連續(xù)墻。

地下連續(xù)墻底標(biāo)高為-32m、-29m，混凝土為C30 S8，墻厚度為0.6m、1.0m，頂部設(shè)計(jì)有0.8m高冠梁1圈，內(nèi)襯墻板厚度為0.2m、0.5m。一次池底板厚1.5m，設(shè)計(jì)有200mm厚碎石墊層和300mm厚混凝土墊層。

地下連續(xù)墻施工完畢后，在其內(nèi)部開挖土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后施工底板、內(nèi)襯墻及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。一次池地上為排架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有預(yù)制吊車柱、吊車梁及走道板（如圖1，安裝有桁車及抓斗）。

圖1 地下連續(xù)墻剖面圖

2 施工規(guī)劃

本工程計(jì)劃工期為3.5個(gè)月，按施工計(jì)劃先施工地下連續(xù)墻，然后施工地下連續(xù)墻頂部冠梁。在地下連續(xù)墻內(nèi)部挖土，挖至-9.5m處施工地下連續(xù)墻內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，開挖-9.5m以下土方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再施工底板、內(nèi)襯墻板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最后吊裝上部預(yù)制結(jié)構(gòu)。

考慮工期因素，與甲方、監(jiān)理及設(shè)計(jì)院聯(lián)系后，本工程做了如下2個(gè)重要變更：

（1）為防止在土方開挖過程中地下連續(xù)墻因土壓力過大而破壞，地下連續(xù)墻內(nèi)部-9m處設(shè)計(jì)有鋼筋混凝土內(nèi)撐結(jié)構(gòu)。該支撐結(jié)構(gòu)待一次池底板施工完畢后破除，屬臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到100%后才能進(jìn)行土方開挖，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)需要較長(zhǎng)時(shí)間，而工期只有短短3.5個(gè)月。與甲方、監(jiān)理和設(shè)計(jì)院聯(lián)系后，將鋼筋混凝土支撐改為鋼支撐結(jié)構(gòu)。

在施工地下連續(xù)墻時(shí)在墻板內(nèi)側(cè)預(yù)埋鋼板，土方開挖至-9.5m后，將預(yù)埋鋼板鑿出，安裝工字鋼牛腿做為H型鋼圍檁的支點(diǎn)。為保證H型鋼圍檁能與地下連續(xù)墻壁緊密相接，在H型鋼支撐安裝完成后，將H型鋼圍檁與地下連續(xù)墻之間縫隙用高強(qiáng)無收縮灌漿料灌實(shí)。

（2）原設(shè)計(jì)地下連續(xù)墻內(nèi)部土方開挖后，鑿除地下連續(xù)墻鋼筋保護(hù)層，將內(nèi)襯墻板鋼筋拉鉤與地下連續(xù)墻主筋焊接（如圖2）。此工序工作量大，且用時(shí)較長(zhǎng)，與甲方和設(shè)計(jì)院聯(lián)系后，將焊接連接改為植筋，同時(shí)地下連續(xù)墻表面泥土清理沖洗干凈、墻面鑿毛。

圖2 原設(shè)計(jì)內(nèi)襯墻拉鉤鋼筋與地下連續(xù)墻主筋焊接

該變更在很大程度上縮短了工期，且有效地降低了工作量，確保了工程能按工期計(jì)劃順利完成。

一次池主要工序施工流程如下：

定位放線→導(dǎo)墻施工→地下連續(xù)墻分段施工→破除導(dǎo)墻→冠梁施工→土方開挖、地下連續(xù)墻面鑿毛、植筋→開挖至-9.5m、鋼支撐結(jié)構(gòu)施工→開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高、施工200mm厚碎石墊層及300mm厚混凝土墊層→底板施工→鋼支撐結(jié)構(gòu)拆除→內(nèi)襯墻壁、現(xiàn)澆隔墻一次施工→內(nèi)襯墻壁、現(xiàn)澆隔墻二次施工→內(nèi)部平臺(tái)及擋水板施工→上部預(yù)制柱、吊車梁及走道板吊裝→注漿。

3 主要施工方法及技術(shù)措施

3.1 地下連續(xù)墻施工

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，地下連續(xù)墻采用液壓抓斗成槽機(jī)成槽，鋼筋籠現(xiàn)場(chǎng)制作，整體吊裝入槽，采用導(dǎo)管灌注水下混凝土。

地下連續(xù)墻底標(biāo)高為-32m、-29m，墻厚度為0.6m、1.0m，將地下連續(xù)墻按標(biāo)高和墻厚不同，分為A、B、C3種類型共20個(gè)槽段。

（1）成槽。

成槽采用液壓抓斗成槽機(jī)，該抓斗機(jī)起吊能力大，成槽精度高，工效高，其成槽深度可達(dá)55m，成槽厚度為0.6～1.2m，每抓長(zhǎng)度2.8m。槽段開挖采用跳槽法施工，即先施工1、3、5……槽段，再施工中間的2、4……槽段。開始挖槽以前，要在槽孔位置的導(dǎo)墻內(nèi)注滿泥漿，同時(shí)在泥漿池內(nèi)要預(yù)先準(zhǔn)備好足夠一個(gè)單元槽段使用的泥漿。地下連續(xù)墻槽段接頭采用鎖口管接頭形式［2］。

成槽時(shí)，首先將抓斗中心對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)墻上所標(biāo)志的挖槽中心位置，固定成槽機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置，慢慢將抓斗放入導(dǎo)墻內(nèi)，待抓斗在其自重壓力之下吃入土層之后，通過液壓裝置使抓斗閉合抓土。抓斗閉合后即將抓斗提出地面，排出斗內(nèi)泥漿，旋轉(zhuǎn)起重臂將土排出。挖出的土應(yīng)及時(shí)全部運(yùn)走，不得堆在連續(xù)墻周圍，以防增加側(cè)壓，造成槽壁塌方［3］。

成槽達(dá)到設(shè)計(jì)深度要求后，進(jìn)行一次清槽，用液壓抓斗將槽底沉碴抓干凈，才能進(jìn)行鋼筋籠的吊放。在安裝好鋼筋籠和澆灌砼前，再測(cè)一次沉碴厚度，如果沉碴厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行第二次清碴。清碴采用泥漿循環(huán)或氣舉反循環(huán)的方法進(jìn)行，達(dá)到要求后方可澆注混凝土［4］。

（2）鋼筋籠的制作與吊放。

鋼筋籠主筋與水平筋采用點(diǎn)焊。鋼筋籠四周2道加勁撐與其它鋼筋交點(diǎn)全部點(diǎn)焊，鋼筋籠鋼桁架主筋與水平鋼筋交點(diǎn)以及水平加強(qiáng)鋼筋與縱向鋼筋交點(diǎn)也全部點(diǎn)焊，其余縱橫交點(diǎn)采用50%梅花式交錯(cuò)焊，焊點(diǎn)必須牢固。

鋼筋籠采用1臺(tái)100t履帶起重機(jī)及1臺(tái)50t汽車起重機(jī)配合吊放。100t履帶起重機(jī)直接用鋼絲繩起吊鋼筋籠頂部的吊點(diǎn)，50t汽車起重機(jī)直接用鋼絲繩吊鋼筋籠中部配合抬起，且盡量起吊桁架處鋼筋。鋼筋籠起吊垂直后50t汽車起重機(jī)松鉤，由100t履帶起重機(jī)將鋼筋籠吊放到槽中，緩慢下放到位，插扁擔(dān)擱在導(dǎo)墻上放穩(wěn)鋼筋籠，并卸掉扣件和鋼絲繩［5］。

（3）地下連續(xù)墻水下混凝土澆筑。

鋼筋籠安裝合格后，在導(dǎo)墻上安放澆灌平臺(tái)，然后用起重機(jī)安放φ250mm的導(dǎo)管，其單節(jié)長(zhǎng)度有1m、2m、2.65m、2.8m、3m等多種規(guī)格長(zhǎng)度，根據(jù)孔深組合使用不同長(zhǎng)度導(dǎo)管。再安裝漏斗，每個(gè)槽段安放2套導(dǎo)管。

混凝土采用商品混凝土，混凝土的施工參數(shù)如下：混凝土強(qiáng)度C30，抗?jié)B等級(jí)S10。水灰比應(yīng)小于0.5，水泥用量不宜少于370kg/m3，塌落度為180mm～220mm，粗骨料最大粒徑不應(yīng)大于30mm。

混凝土澆灌時(shí)，每個(gè)槽段檢查坍落度不得小于2次。每車混凝土從投料加水起，最好在1h以內(nèi)澆灌完，超過1h時(shí)應(yīng)進(jìn)行坍落度檢查，不合格時(shí)不得使用，不得任意加水?；炷寥氩蹠r(shí)的坍落度宜為180～220mm，擴(kuò)散度宜為340～380mm。每作業(yè)班抽檢混凝土坍落度不少于2次，并作好記錄。

單元槽段澆灌速度應(yīng)盡量快，澆灌上升速度應(yīng)大于2m/h。每一單元槽段的混凝土澆灌要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，直至澆灌完畢。

混凝土在澆灌過程中，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)混凝土下灌不暢通時(shí)，可用吊車將導(dǎo)管上下提動(dòng)，但不得將導(dǎo)管提出混凝土表面，上下抽動(dòng)范圍不得超過1m，混凝土澆灌過程中，導(dǎo)管不能作橫向運(yùn)動(dòng)，否則會(huì)把沉渣和泥漿混入混凝土中。

混凝土澆灌過程中應(yīng)隨時(shí)掌握澆灌高度及混凝土表面高度。混凝土澆灌高度除由混凝土澆灌量估算外，還需用測(cè)錘隨時(shí)多點(diǎn)測(cè)定混凝土高度和上升情況以及它們的高差。

為了保證墻頂部混凝土的質(zhì)量，混凝土按設(shè)計(jì)標(biāo)高要求超灌500mm。

（4）應(yīng)急預(yù)案。

成槽：本工程槽段較深，成槽過程中若發(fā)生抓斗卡在槽中，不得強(qiáng)行提抓斗，可下打撈勾，利用100t起重機(jī)提起抓斗或沖錘。

混凝土澆筑：在地下連續(xù)墻混凝土澆筑過程中，若發(fā)生導(dǎo)管提空時(shí)，此時(shí)不能直接澆筑混凝土，需在料斗內(nèi)放入混凝土塞，然后注滿混凝土，將導(dǎo)管底口提至離混凝土面0.5m處，再將混凝土塞剪斷，繼續(xù)將混凝土放入料斗內(nèi)，同時(shí)將導(dǎo)管插入混凝土中即可連續(xù)澆筑混凝土。

3.2 地下連續(xù)墻內(nèi)部土方開挖

地下連續(xù)墻-9m處設(shè)計(jì)有鋼支撐，-9m以上土方可采用挖掘機(jī)開挖，-9m以下因鋼支撐及開挖深度，土方開挖困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一次池-9.5m以上的土方開挖采用長(zhǎng)臂挖機(jī)挖土，-9.5m以下采用小型挖機(jī)在鋼支撐底部挖土，人工配合清底。開挖的土方堆放在地下連續(xù)墻一側(cè)，采用伸縮臂抓斗倒運(yùn)到自卸汽車運(yùn)走。

3.3 底板施工

土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，聯(lián)系甲方、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及勘測(cè)單位驗(yàn)槽后即進(jìn)行200mm厚碎石墊層及300mm厚混凝土墊層施工。施工地下連續(xù)墻時(shí)預(yù)留有底板插筋，將地下連續(xù)墻保護(hù)層鑿除，鑿出插筋后拉直，與底板鋼筋綁扎。底板與地下連續(xù)墻之間按設(shè)計(jì)放置有擠塑苯板。為防止?jié)B水，底板與內(nèi)襯墻板施工縫埋設(shè)3mm厚鋼板止水帶，施工縫設(shè)置在地板上300mm處。

3.4 內(nèi)襯墻板施工

內(nèi)襯墻板從-13m～-0.8m，高12.2m，分2次施工，第1次施工至-6m，第2次施工-6m以上，施工縫埋設(shè)3mm厚鋼板止水帶。墻板模板采用螺桿對(duì)拉，對(duì)拉螺桿與內(nèi)襯墻板Φ14螺紋鋼拉鉤焊接。

地下連續(xù)墻頂部冠梁施工時(shí)預(yù)留有內(nèi)襯墻板插筋，考慮內(nèi)襯墻板頂板與冠梁間混凝土不容易澆注密實(shí)，在施工冠梁時(shí)預(yù)留有混凝土下料孔（如圖3）。

在內(nèi)墻板上部預(yù)留有混凝土振搗孔，待混凝土澆注至預(yù)留振搗孔時(shí)，將預(yù)留孔封閉，從下料孔振搗混凝土，同時(shí)用小錘在模板外擊打振搗，直至混凝土振搗密實(shí)。

圖3 預(yù)留有混凝土下料孔

4 結(jié)束語

在地下連續(xù)墻施工中，針對(duì)本工程特點(diǎn)，合理的安排了流水作業(yè)施工，加快了施工進(jìn)度。地下連續(xù)墻分20段，一個(gè)槽段土方開挖完成，即進(jìn)行鋼筋籠吊裝，緊接著晚上澆筑混凝土，同時(shí)進(jìn)行下一個(gè)槽段鋼筋籠焊接工作。現(xiàn)場(chǎng)工人分2班作業(yè)，用了短短1個(gè)月時(shí)間完成地下連續(xù)墻施工，平均1天班完成1段。因場(chǎng)地狹小，在澆注混凝土的同時(shí)不能進(jìn)行下一個(gè)槽段的土方開挖工作，否則施工進(jìn)度還可加快。本工程最終如期完成，并有效解決了地下連續(xù)墻施工中常見的成槽過程中坍槽、基坑開挖后墻體滲水等現(xiàn)象，得到甲方及監(jiān)理的好評(píng)。

［1］ 劉從友. 江蘇某港口碼頭地下連續(xù)墻泥漿槽壁穩(wěn)定性研究［J］. 城市住宅，2017（02）：34-36.

［2］ 陸世彪，楊杰. 地下連續(xù)墻技術(shù)在多布水電站軟基開挖中的應(yīng)用［J］. 西北水電，2017（02）：77-79.

［3］ 蘇孝敏，毛靳周. 粉砂土地基淺埋式地下連續(xù)墻無泥漿固壁施工技術(shù)研究［J］. 中國(guó)水能及電氣化，2017（06）：23-24.

［4］ 蓋士飆. 泵站深基坑施工中地下連續(xù)墻的技術(shù)研究［J］. 民營(yíng)科技，2017（08）：56-58.

［5］ 劉海樂，楊林.地下連續(xù)墻在南水北調(diào)工程中的運(yùn)用［J］. 中國(guó)水利，2017（14）：51-52.