超硬裂隙地層地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

賀望宇

(中鐵十六局北京軌道交通工程建設(shè)有限公司, 北京 101100)

地下連續(xù)墻在各類地下結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用越來越廣泛[1-3]，目前軟土地層中的設(shè)計施工等較成熟，但在超硬裂隙地層中的應(yīng)用尚有待進一步研究，如成槽施工技術(shù)等。昆明地鐵五號線圓通公園站位于圓通山動物園以北，鼓樓路與一條連通鼓樓路與盤江西路的巷道(無名路)交叉口處，車站采用地下兩層島式站臺車站，主體建筑面積為8 269.70m2，附屬建筑面積為2 060.30m2，總建筑面積為10 330.00m2(其中地下建筑面積為10 330.00m2)，外包總長為132.30m，標(biāo)準(zhǔn)段總寬為19.90m，主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約為18m，設(shè)地下連續(xù)墻共計64幅，墻深21.425～32.568m。地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)幅寬為5.0m，厚0.8m，采用H型鋼接頭，采用成槽施工技術(shù)。

1 地下連續(xù)墻成槽施工難點

根據(jù)地質(zhì)超前鉆勘測結(jié)果顯示，本站地層主要由素填土、粉質(zhì)黏土、石灰?guī)r構(gòu)成，平均入巖深度為8.5m，其中石灰?guī)r地層硬度大、裂隙溶洞較多(圖1)。通過巖石抗壓強度測試，其自然狀態(tài)抗壓強度達(dá)到了40MPa，為典型的超硬裂隙發(fā)育地層。

圖1 圓通公園超前鉆地質(zhì)情況

施工前期，根據(jù)地質(zhì)超前鉆勘測結(jié)果，采用了“巖溶注漿+成槽機+雙輪銑”的施工工藝。利用前期超前鉆的孔洞，采用水泥漿用注漿機對巖層裂隙溶洞進行注漿處理，然后采用成槽機抓取上部土層，最后用雙輪銑銑槽至槽底。但在施工過程中發(fā)現(xiàn)，由于巖層裂隙極發(fā)育，注入的水泥漿會隨著裂隙流失掉，從而導(dǎo)致注漿效果并不理想。在后續(xù)成槽過程中，由于巖層硬度較大，雙輪銑加壓至最大時仍無法達(dá)到理想工效，耗時一月仍無法完成成槽，同時由于注漿效果不理想，成槽過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，導(dǎo)致成槽效率極低，也大大增加了后期混凝土的澆筑方量。因此地下連續(xù)墻的成槽施工難點主要在于巖層硬度大且裂隙溶洞極發(fā)育。

2 地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

2.1 超硬巖層及裂隙溶洞的應(yīng)對措施

由于巖層裂隙溶洞極發(fā)育，使得巖溶注漿的效果不理想，同時巖層硬度大，對于雙輪銑的銑槽工效也產(chǎn)生了較大影響，所以在地下連續(xù)墻成槽過程中，采取了以下應(yīng)對措施：首先采取旋挖鉆進行超前導(dǎo)洞施工。利用旋挖鉆完成的超前導(dǎo)洞，再結(jié)合前期超前鉆探所確定的溶洞位置，采用C10水下混凝土對溶洞進行填充。這樣做的好處在于，一方面利用超前導(dǎo)洞可以充分地對溶洞進行填充，解決了巖溶注漿效果不理想的難題，能有效預(yù)防后期雙輪銑施工過程中可能出現(xiàn)的塌孔現(xiàn)象；另一方面使用C10水下混凝土填充，相當(dāng)于與巖層進行了置換，C10水下混凝的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖層硬度，這也將大大加快后期雙輪銑的施工工效。

因此，地下連續(xù)墻的成槽工序流程為：測量放樣→導(dǎo)墻施工→配制泥漿→導(dǎo)墻內(nèi)灌入泥漿→旋挖鉆機到位→引孔施工完成→C10水下混凝土灌注，填充裂隙溶洞→成槽機就位，抓至巖層→土層施工完成→雙輪銑槽機就位→成槽→細(xì)抓清底→成槽完成，吊裝鋼筋籠及混凝土澆筑

2.2 旋挖鉆引孔及裂隙溶洞填充

現(xiàn)場導(dǎo)墻施工完成后，開始旋挖鉆引孔施工。現(xiàn)場地下連續(xù)墻槽段分為首開幅、連接幅和閉合幅三種形式。根據(jù)槽段的形式、接頭的形式和抓斗的寬度(一般取2.8m)，確定旋挖鉆的引孔位置。

(1)對于首開幅。槽段兩側(cè)均需要外放，根據(jù)規(guī)范，外放后槽段的總長度必須大于成槽機抓斗寬度的2倍+連接器的厚度。正常情況下，首開幅幅寬大于2倍抓斗寬度，此時首開幅需引孔4處。假設(shè)首開幅幅寬為w，厚度為h，則引孔平面位置按圖2確定。

圖2 首開幅引孔位置

(2)對于連接幅，槽段一側(cè)需要外放一個接頭箱的厚度,再考慮外放，以w寬、h厚的連接幅為例，由于首開幅一端已經(jīng)引孔，連接幅需引孔兩處，引孔平面位置按圖3確定。

圖3 連接幅引孔位置

(3)對于閉合幅，槽段不需要外放，閉合幅寬w、厚h，由于閉合幅兩端均已引孔，只需引孔一處，平面位置見圖4。

圖4 閉合幅引孔位置

當(dāng)鉆機就位后，首先檢查樁位是否準(zhǔn)確，利用全站儀檢查鉆機的水平情況，一旦調(diào)試垂直后，及時將旋挖機垂直度顯示儀器數(shù)據(jù)調(diào)零，便于及時檢查旋挖垂直度，同時還應(yīng)保證在鉆進過程中鉆機穩(wěn)固和水平，不產(chǎn)生位移或沉陷。

當(dāng)鉆機就位準(zhǔn)確，垂直度良好，泥漿制備合格后即開始鉆進。鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在槽口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進行糾正，而且必須保持一定高度的泥漿，以增加壓力，保證護壁的質(zhì)量。

引孔完成后，結(jié)合前期超前鉆探所確定的溶洞位置，采用C10水下混凝土進行澆筑填充。每個超前導(dǎo)洞設(shè)置一個導(dǎo)管，管徑φ250mm，采用法蘭連接，導(dǎo)管下端距超前導(dǎo)洞底距離控制在0.3～0.5m范圍內(nèi)。在填充混凝土的過程中，需要經(jīng)常量測混凝土灌注量和上升高度，當(dāng)混凝土填充至最上層溶洞頂時結(jié)束填充。

2.3 液壓抓斗成槽機挖槽

待旋挖鉆引孔、裂隙溶洞填充結(jié)束后，使用液壓抓斗成槽機對槽段內(nèi)上部的土層進行抓取。根據(jù)引孔樁位，合理調(diào)整成槽機的位置，讓成槽機張開的斗齒能夠放在孔位里，同時檢查成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置是否能正常工作。成槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。成槽機掘進時，采用三抓成槽法開挖成槽，即每幅連續(xù)墻施工時，先抓兩側(cè)土體，后抓中心土體，如此反復(fù)開挖直至巖層位置為止。同時抓取過程中必須做到穩(wěn)、準(zhǔn)、輕放、慢提，并用全站儀雙向監(jiān)控鋼絲繩、導(dǎo)桿的垂直度，確保成槽垂直度不大于1/300。當(dāng)成槽機抓土至達(dá)到巖層上方1～2m時停止施工，改成雙輪銑銑槽施工。

2.4 雙輪銑銑槽

銑槽施工前，應(yīng)先調(diào)整好銑槽機的位置，銑槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。銑槽機掘進時，必須做到穩(wěn)、準(zhǔn)、輕放、慢提，并用全站儀雙向監(jiān)控鋼絲繩、導(dǎo)桿的垂直度。雙輪銑施工至成槽深度滿足設(shè)計的要求，同一槽段內(nèi)槽底深度必須一致且保持平整。同時保證槽段垂直度的要求。挖完槽后用超聲波測壁儀進行檢測，確保成槽垂直度不大于1/300。

地下連續(xù)墻成槽施工時，為使每一個施工槽段有充分的時間達(dá)到強度要求，同時又不影響工程整體進度，成槽施工采用單元跳躍式進行。

3 結(jié)論

(1)超硬裂隙地層地下連續(xù)墻成槽過程中，宜首先采取旋挖鉆施做超前導(dǎo)洞，再結(jié)合前期超前鉆探所確定裂隙位置，指導(dǎo)注漿作業(yè)。

(2)首開幅槽段兩側(cè)均需要外放，外放后槽段總長度須大于成槽機抓斗寬度的兩倍與連接器厚度之和。連接幅槽段一側(cè)需要外放一個接頭箱的厚度。閉合幅槽段則不需要外放。

(3)地下連續(xù)墻成槽施工采用單元跳躍式，需設(shè)2個開口槽段，2個開口槽段之間間隔2個以上的槽段，槽段隔2孔跳躍式成槽。