強透水卵石層內(nèi)地下連續(xù)墻成槽技術(shù)研究

徐航

摘要：文章以平南三橋項目為例，系統(tǒng)介紹了強透水卵石層地質(zhì)條件下，地下連續(xù)墻施工工藝流程、特種泥漿制備和使用方法、槽段施工等關(guān)鍵控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：巖土工程;強透水卵石層;地下連續(xù)墻;成槽技術(shù)

中圖分類號：U443.16⁺4 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.021

文章編號：1673—4874（2020）11—0077-04

0引言

地下連續(xù)墻是位于地面以下的連續(xù)墻體結(jié)構(gòu)，常作為建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程中擋土、防滲、截水的輔助結(jié)構(gòu)。由于單位結(jié)構(gòu)尺寸小，墻體剛度大，地下連續(xù)墻的施工過程對周圍地基擾動很小，且噪聲低震動小。地下連續(xù)墻適用于軟弱的沖積層、中硬地層、密實的砂礫層以及泥巖，適用范圍較廣。地下連續(xù)墻也可以組成具有較大承載能力的結(jié)構(gòu)，可以作為構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，在一定程度上替代其他基礎(chǔ)形式。因此，地下連續(xù)墻在地下結(jié)構(gòu)領(lǐng)域用途廣泛。地下連續(xù)墻的施工步驟是利用特殊的成槽設(shè)備，在泥漿護壁的條件下，在基坑周邊開挖出一條狹長的線性溝槽，然后在溝槽中放置鋼筋籠并澆筑混凝土，即筑成一條深入地層的完整連續(xù)的墻壁。在地下連續(xù)墻施工過程中，成槽深度往往很深，這就造成地下連續(xù)墻施工對地質(zhì)條件要求十分講究，對于含有承壓水層的強透水卵石層等復(fù)雜地質(zhì)條件施工難度大，成本高。本文依托平南三橋項目，對強透水卵石層內(nèi)地下連續(xù)墻的成槽技術(shù)進行研究。

1工程概況

地下連續(xù)墻位于平南三橋北岸拱座，外徑60.0m，墻身厚1.2m，地下連續(xù)墻按不等高設(shè)計，嵌入中風(fēng)化泥灰?guī)r≥4.0m，地下連續(xù)墻頂面高程為24.0m，地面高程為-11.0～-5m。墻身高29.0～35m。石層成槽工藝采用抓取成槽法，槽間接頭處理采用“銑接法”。

2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1工程地質(zhì)

橋位區(qū)地處沖積河流階地地貌，地勢較平緩、開闊，地面高程為27.70～38.70m，軟塑型粉質(zhì)黏土層層厚2～15.1m（標(biāo)高為21.48～24.77m），可塑性粉質(zhì)黏土層層厚7.3～13.1m（標(biāo)高為11_48～14。79m），卵石層層厚13.7～19.8m（標(biāo)高為-3.02～一O.31m），中風(fēng)化泥灰?guī)r層厚24.6～30。3m（標(biāo)高為-27.62～32.52m），地下連續(xù)墻基坑底標(biāo)高為-10.5～一5m（見圖1～2）。

2.2水文地質(zhì)

橋位處存在大型水體——潯江，橋位上層區(qū)域的滯水埋藏淺，呈不連續(xù)的帶狀分布，排泄以大氣蒸發(fā)為主，少量垂直滲透，與地面水的水力關(guān)系較弱。北岸卵石層承壓水河床底部高程接近卵石層的頂面，卵石層具有強透水性，卵石孔隙水與潯江的水位互補，與潯江水位密切相連。巖溶裂隙水埋藏深，具備承水性，穩(wěn)定的水位稍高于江水水位，巖溶裂隙水和江水之間的關(guān)系主要由巖溶裂隙發(fā)育程度所控制。

本橋位所處潯江段歷史最高水位為41.46m，2014—2017年橋址區(qū)水位情況見圖3：

3施工方法及工藝

3.1導(dǎo)墻施工

為保證地下連續(xù)墻在穿越卵石層時定位準(zhǔn)確，成槽施工前需沿墻身軸線修筑導(dǎo)墻，施工要求如下：

（1）導(dǎo)墻墻身施工前首先進行開掘?qū)鲜┕ぃ捎猛诰驒C施工，并輔以人工進行基層開挖、修整，清底、整平，夯填。

（2）導(dǎo)墻基坑施工完畢后，之后工序為墻身鋼筋綁扎，組合模板架設(shè)。內(nèi)模及外模采用組合式不銹鋼模板，并以φ48mm黑鐵管腳手架作為支撐。鋼筋骨架接頭一般采用搭接，搭接長度為36d。鋼筋及模板位置偏差需滿足規(guī)范要求。

（3）相鄰兩段導(dǎo)墻接觸面的施工縫鑿毛清理需滿足規(guī)范和設(shè)計要求，并做好相鄰段鋼筋的連接施工;每段導(dǎo)墻都還應(yīng)設(shè)置一個溢流孔。疏導(dǎo)施工泥漿流入排水溝，減少對周邊環(huán)境的污染。

（4）當(dāng)混凝土的抗壓強度達到70%后，方可進行拆模施工，并及時增設(shè)對口撐。支撐方式采用5×10cm的硬木，每間隔1.5m設(shè)置1排，保證上下兩層導(dǎo)墻均被頂牢，直至槽段施工時方可拆除，以免導(dǎo)墻受力變形。

3.2泥漿制備

由于地下連續(xù)墻要求穿過13.7～19.8m的強透水卵石層，相較于黏土層在穿越卵石層時槽壁坍塌的風(fēng)險更大。為了防患于未然決定制備兩種特殊泥漿，即加重泥漿與高粘泥漿。加重泥漿主要用于增加泥漿比重，預(yù)防塌孔;高粘泥漿主要用于增加泥漿黏度，加強泥漿的攜渣能力，清除由卵石產(chǎn)生的大顆粒沉渣。兩種泥漿的配比如表2所示。

制漿站劃分為制漿區(qū)和膨潤土堆場兩個主要功能區(qū)，占地面積需>90m²，膨潤土堆場應(yīng)滿足同時存放超過100t要求。在制漿站上方搭設(shè)鋼棚，并用圍擋封閉四周。泥漿攪拌設(shè)備為2臺NJ-1500型旋流式高速泥漿攪拌機，泥漿運輸設(shè)備為3臺（1臺備用）3PNL型泥漿泵（見表1）。

3.3成槽施工

3.3.1槽孔施工

地下連續(xù)墻施工區(qū)域的覆蓋層主要由粉質(zhì)黏土層、卵石層組成，粉質(zhì)黏土呈可塑～硬塑狀，卵石層為中密。針對此地層特點，采用抓槽機抓取的方式進行成槽施工，以提高成槽效率。若槽孔過寬可采用多次抓槽成槽法，如“三抓成槽法”先施工兩端主孔，之后施工中部副孔，卵石層成槽過程中采用特種泥漿護壁，防止孔壁坍塌。

在每幅槽段開挖前，應(yīng)先用挖掘機將槽段開挖至導(dǎo)墻頂面以下3.0～3.5m的位置，保證抓斗準(zhǔn)確定位。具體施工要求如下：

（1）抓斗施工時，應(yīng)時刻留意孔內(nèi)泥漿液面高程，隨時填補泥漿，保持孔內(nèi)泥漿液面始終穩(wěn)定在導(dǎo)墻頂面以下30cm處，并且還應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定在地下水位以上0.5m，以防止孔壁塌陷。

（2）在成槽過程中，抓斗對準(zhǔn)孔位進行抓槽，利用機載測斜裝置對孔形進行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)偏斜，利用液壓糾偏板進行糾偏。在成槽過程中如發(fā)現(xiàn)偏斜不允許繼續(xù)向下進尺，應(yīng)及時進行糾偏作業(yè)，以保證造孔精度。

（3）液壓抓斗挖槽施工注意事項

①施工前，認(rèn)真檢查泥漿備料情況、管道通暢情況、機械工作性能，確認(rèn)無誤后，方可正式施工。

②施工中，應(yīng)隨工況及地質(zhì)變化，隨時調(diào)整泥漿指標(biāo)參數(shù)（見表3），且時刻留意下掘速度、排渣情況和泥漿消耗量之間的聯(lián)系，準(zhǔn)確判斷是否出現(xiàn)孔壁塌陷、泥漿泄露等不利情況。

⑨施工時，抓槽機施工臂應(yīng)與導(dǎo)墻保持垂直狀態(tài)，離導(dǎo)墻間距維持3m以上，為避免因機械自重過大產(chǎn)生地表下陷情況，需在抓槽機履帶下方鋪設(shè)墊板。

④槽位頂部6m以下的區(qū)域內(nèi)，需減緩成槽速度，且提高槽壁垂直度要求。當(dāng)掘進至卵石層時，也應(yīng)減緩?fù)诓鬯俣取?/p>

⑤施工時，每掘進5m應(yīng)復(fù)核一次泥漿指標(biāo)，并觀察孔內(nèi)是否存在泥漿泄漏的情況，隨時做好泥漿補充和調(diào)整的準(zhǔn)備。

⑥施工中，若因故停工，應(yīng)及時將設(shè)備撤出槽內(nèi)。且在槽孔附近不得停放大型設(shè)備。

3.3.2槽間接頭施工

強透水卵石層含有承壓水，墻身接頭極易發(fā)生滲水現(xiàn)象，槽間處理極為重要，因此本工程槽間接頭處理方式采用“銑接法”，即在兩個先前完工的墻身中間插入另一幅墻身時，用銑槽機銑切掉兩端墻身側(cè)邊混凝土并銑切成鋸齒狀，搭接長度至少為25cm?！般娊臃ā苯宇^施工見圖4。

4結(jié)語

本工程在強透水性砂卵石層地質(zhì)條件下，通過針對性的泥漿配比設(shè)計、合理的成槽方式組合，順利地、安全地、高質(zhì)量地完成了地下連續(xù)墻成槽施工，開創(chuàng)了全國首例以地下連續(xù)墻作為大型拱橋基礎(chǔ)的先例，打破了以往無法在不良地質(zhì)條件下建造大型鋼管混凝土拱橋的陳舊觀念，并為后續(xù)類似工程提供了成功的參考案例。