不良地質(zhì)地下連續(xù)墻槽壁高質(zhì)量施工技術(shù)

陳召桃

摘要：平南三橋北岸拱座區(qū)域存在粉質(zhì)黏土、強(qiáng)透水砂卵石不良地質(zhì)，粉質(zhì)黏土層遇水易坍塌，卵石層穩(wěn)定性不良，基礎(chǔ)地下連續(xù)墻成槽時(shí)槽壁垂直度難以滿足0.25%H的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)采用水泥攪拌樁加固粉質(zhì)黏土層、鈉基膨潤(rùn)土泥漿優(yōu)化配比方案，并輔以基于泥漿凈化器建立的雙泥漿循環(huán)系統(tǒng)、專業(yè)成槽設(shè)備、精細(xì)化施工技術(shù)等控制措施，地下連續(xù)墻全部槽段垂直度均在0.25%H以內(nèi)，成槽過程槽壁穩(wěn)定，且拱座基坑開挖后，地下連續(xù)墻墻體線形順直，外觀質(zhì)量良好。該不良地質(zhì)地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量控制施工技術(shù)，解決了平南三橋高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)成槽的技術(shù)難題，可為類似施工提供參考。

關(guān)鍵詞：平南三橋;地下連續(xù)墻;粉質(zhì)黏土;強(qiáng)透水卵石層;槽壁垂直度

中圖分類號(hào)：U443.16+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.002

文章編號(hào)：1673-4874（2020）11-0006-04

0引言

地下連續(xù)墻一般用于軟土地區(qū)深基坑支護(hù)，作為主體結(jié)構(gòu)較少，對(duì)于槽壁垂直度控制無較高質(zhì)量要求。目前，地下連續(xù)墻成槽穩(wěn)定性機(jī)制研究已較為完善，如袁芬采用三維拉格朗日方法分析確認(rèn)不同施工階段槽壁水平變形和地面沉降特性;Berlon采用數(shù)值模擬分析了地下連續(xù)墻深開挖變形受力特性;夏小剛就富水砂卵地層地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行數(shù)值分析。但對(duì)于不良地質(zhì)的地下連續(xù)墻槽壁垂直度高質(zhì)量控制施工技術(shù)研究和相應(yīng)實(shí)體工程應(yīng)用支撐還相對(duì)缺乏。本文以平南三橋拱座基礎(chǔ)地下連續(xù)墻為工程實(shí)例，就粉質(zhì)黏土、富水砂卵石地層中成槽垂直度控制施工技術(shù)展開研究。

1工程概況

平南三橋北岸拱座基礎(chǔ)地下連續(xù)墻外徑為60.0m，墻身厚1.2m，墻頂標(biāo)高+24.0m。地下連續(xù)墻按不等高設(shè)計(jì)，穿過粉質(zhì)黏土層及卵石層，嵌入中風(fēng)化泥灰?guī)r不小于4.0m。為方便施工，先開挖施工平臺(tái)至+27.0m標(biāo)高再進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，其中粉質(zhì)黏土層厚約16.0m，卵石層（中密狀為主，間隙充填圓礫、細(xì)砂及粉質(zhì)黏土，強(qiáng)透水性，中等～強(qiáng)富水）厚13.7～19.8m。地下連續(xù)墻劃分為44個(gè)槽段，槽段間采用銑接接頭，設(shè)計(jì)垂直度要求達(dá)0.25%H（H為槽深）以內(nèi)，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求高。粉質(zhì)黏土層遇水易坍塌，卵石層穩(wěn)定性不良，成槽穩(wěn)定性及槽壁垂直度高質(zhì)量控制難度大。

2地下連續(xù)墻成槽穩(wěn)定性分析

根據(jù)設(shè)計(jì)鉆探、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，并結(jié)合附近工程資料，綜合確定基礎(chǔ)處巖土層的巖土物理性質(zhì)參數(shù)值見表1。

2.1槽壁護(hù)壁及加固方案選定

為提高槽壁質(zhì)量，采用鈉基膨潤(rùn)土改良泥漿，并采用水泥攪拌樁進(jìn)行槽壁加固。

（1）優(yōu)質(zhì)泥漿配比。鈉基膨潤(rùn)土泥漿具有良好保水性、流變性，膠凝強(qiáng)度高，能顯著改善泥膜質(zhì)量。使用鈉基膨潤(rùn)土、純堿、清水、CMC配置基漿，成槽過程采用重晶石和CMC調(diào)節(jié)泥漿性能，泥漿配比研究基本思路如圖1所示。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，確定最佳性能泥漿配比（質(zhì)量比）為“水：膨潤(rùn)土：純堿：CMC=1000：100：3：0.5”。測(cè)定基漿性能如表2所示。

（2）槽壁加固水泥攪拌樁布置。水泥攪拌樁采用“兩噴四攪”施工工藝，樁徑為60cm，攪拌加固深度至黏土層底部往下1m，樁沿地下連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)布置，樁間距為45cm（見圖2）。水灰比為0.6。

2.2加固方案穩(wěn)定性分析

地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定分析一般采用極限平衡方法，本文采用簡(jiǎn)化平面滑動(dòng)模型（見圖3）分析加固后地下連續(xù)墻槽壁整體穩(wěn)定性。圖中符號(hào)：q為地面荷載，F(xiàn)為泥漿對(duì)槽壁側(cè)壓力，T為水泥攪拌樁水平抗剪力，W為滑動(dòng)體重力，Ⅳ為滑動(dòng)面底部抗力，c為土體粘聚力，H為滑體高度，h1為泥漿液面到地面距離，h2為地下水位到滑腳距離，y1為土體重度，y2為泥漿重度，θ為滑動(dòng)破壞面與水平面夾角。

3施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1水泥攪拌樁兩噴四攪工藝控制

（1）測(cè)量放樣。全站儀和水準(zhǔn)儀樁位放樣，釘好十字保護(hù)樁，做好記錄留查。場(chǎng)地平整與測(cè)量放樣出現(xiàn)交叉時(shí)，在水泥攪拌鉆機(jī)下鉆時(shí)進(jìn)行樁位校核。

（2）施工順序。槽壁兩側(cè)對(duì)稱跳孔施工。

（3）預(yù)攪下沉。固定攪拌樁機(jī)，沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉至加固深度，下沉速度控制在1m/min。

（4）提升噴漿攪拌。攪拌頭鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即開始?jí)簼{，壓漿量>28L/min，壓力>O.4MPa，于樁底攪拌壓漿20～30s后，以0.4～0.6m/min提升速度邊攪拌邊壓漿，至底面。

（5）重復(fù)作業(yè)。再次攪拌到達(dá)樁底并持續(xù)于樁底攪拌15～20s后，以0.4～O.6m/min速度攪拌提升至樁頂。

（6）監(jiān)測(cè)監(jiān)控。施工過程專人對(duì)導(dǎo)向架垂直度、下沉與提升速度、水泥漿配比進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，其中導(dǎo)向架垂直度≤1/150，下沉速度為1m/min，提升速度為0.4～0.6m/min，水泥漿水灰比為O.6。

3.2泥漿凈化循環(huán)系統(tǒng)

泥漿系統(tǒng)包括泥漿池、制漿站、泥漿凈化系統(tǒng)、泥漿循環(huán)管道、廢漿池、臨時(shí)棄渣池。其中設(shè)置2套獨(dú)立泥漿循環(huán)系統(tǒng)，ZR-400泥漿循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)清孔、清渣（見圖4），ZX-200泥漿循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)換漿補(bǔ)漿（見圖5）。

3.3泥漿性能控制

成槽過程中循環(huán)泥漿性能較差時(shí)，優(yōu)先排出廢漿并補(bǔ)充基漿。應(yīng)對(duì)一些塌孔特殊情況需調(diào)整泥漿性能時(shí)，可通過下述方法完成：

（1）黏度調(diào)整。加膨潤(rùn)土或加CMC或堿提高黏度，加水降低黏度。

（2）比重調(diào)整。卵石層成槽時(shí)，添加重晶石或加重晶石及膨潤(rùn)土，提高比重。

（3）失水量減少。加膨潤(rùn)土和CMC。

（4）穩(wěn)定性增加。添加膨潤(rùn)土和CMC。

3.4成槽設(shè)備選用

地下連續(xù)墻分I期槽段及Ⅱ期槽段，先進(jìn)行I期槽施工，后進(jìn)行Ⅱ期槽施工。雙輪銑應(yīng)用于較硬到硬，甚至堅(jiān)硬的地層;而液壓成槽機(jī)僅適用于軟地層。為提高成槽質(zhì)量，選用設(shè)備需滿足以下條件：

（1）抓斗或銑頭厚度與地下連續(xù)墻槽壁寬度相適應(yīng)，成槽深度滿足要求。

（2）雙輪銑銑輪中間加裝有擺動(dòng)齒圈，用于絞銑削銑輪中間的突起物。

（3）雙輪銑自帶氣舉反循環(huán)排渣銑頭或泵吸反循環(huán)系統(tǒng)。

（4）具備架體頂部和斗架體糾偏系統(tǒng)，如推板糾偏裝置，自動(dòng)調(diào)整成槽垂直度。

在成槽過程需時(shí)刻監(jiān)測(cè)成槽垂直度，需配備1～2臺(tái)超聲波地下連續(xù)墻垂直度檢測(cè)儀，儀器測(cè)量精度達(dá)O.2%以上，具備四向測(cè)量、實(shí)時(shí)輸出成槽槽壁圖像及檢測(cè)數(shù)據(jù)等功能。

3.5其他控制措施

（1）地下連續(xù)墻施工前，探明地下溶洞情況，采用沖擊鉆鉆孔灌注低標(biāo)號(hào)水下混凝土。

（2）導(dǎo)墻內(nèi)壁偏位嚴(yán)格控制垂直度及內(nèi)壁線偏位，內(nèi)壁偏位不應(yīng)超過±10mm，垂直度不應(yīng)超過1/400。

（3）備足黏土及片石，應(yīng)對(duì)漏漿、塌孔突發(fā)情況，并在導(dǎo)墻向下1～2m設(shè)置泥漿警戒線實(shí)時(shí)觀測(cè)泥漿面。

（4）在地下連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，至少一天2次監(jiān)控周邊土體沉降情況。

（5）成槽檢驗(yàn)合格后，應(yīng)在同一天內(nèi)下放鋼筋籠及澆筑混凝土。

4工程應(yīng)用效果

經(jīng)采用上述施工技術(shù)，平南三橋44個(gè)地下連續(xù)墻槽段成槽垂直度超聲波檢測(cè)均滿足1/400要求（見圖6），成槽過程無明顯塌孔現(xiàn)象，槽壁穩(wěn)定。拱座基坑開挖后，地下連續(xù)墻墻體線形順直，外觀質(zhì)量良好（見圖7）。

5結(jié)語

（1）本文研究確定的地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量控制技術(shù)，較好地解決了平南三橋粉質(zhì)黏土、富水砂卵石不良地質(zhì)地下連續(xù)墻成槽穩(wěn)定性的技術(shù)難題，為類似施工提供參考。

（2）優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿經(jīng)過優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，配合完善的泥漿凈化器雙泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可有效提升地下連續(xù)墻成槽穩(wěn)定性。

（3）覆蓋層為粉質(zhì)黏土的地下連續(xù)墻成槽施工，可通過水泥攪拌樁實(shí)現(xiàn)槽壁穩(wěn)固。

（4）專業(yè)施工設(shè)備的選用，對(duì)地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量有良好促進(jìn)作用。