大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工相關(guān)探討

李 歡

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門361021）

地下連續(xù)墻技術(shù)誕生于歐洲，其重點(diǎn)是依照打井以及石油鉆井運(yùn)用到的泥漿和水下澆筑混凝土的方式發(fā)展而來[1]。地下連續(xù)墻可以定義為借助于多種多樣的挖掘機(jī)械，通過泥漿的護(hù)壁力量，在地下開挖出窄而深的溝槽，在其中澆筑上定量的材料，構(gòu)建起富有防護(hù)效果、承重效果的連續(xù)地下墻體。此項(xiàng)目的施工優(yōu)勢在于振動(dòng)較小、整體性優(yōu)良；缺點(diǎn)為在相對(duì)特殊的地質(zhì)條件下，擁有著較高的施工難度，若是采取的施工方式不合理，將會(huì)引起鄰墻無法對(duì)齊的問題，也會(huì)引發(fā)漏水的情況。

1 工程項(xiàng)目的基本概況

該工程項(xiàng)目為廈門地鐵3 號(hào)線工程（大嶝段）雙滬站～空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站共建段明挖區(qū)間，位于吹填造海區(qū)域，在積極的落實(shí)相關(guān)施工技術(shù)的時(shí)候，需要全面的考慮地下連續(xù)墻施工區(qū)域的情況。因項(xiàng)目的地下連續(xù)墻施工區(qū)域中的中上部吹填砂層較厚，下部巖面又存在孤石和基巖，位置及厚度不等，增加施工難度。

圖1 地質(zhì)剖面圖

在實(shí)際沖孔的時(shí)候，沖擊鉆極易出現(xiàn)傾斜的問題，直接的擾動(dòng)底部不穩(wěn)定槽壁，在沖孔的過程中，因?yàn)榈撞繉儆谖L(fēng)化以及中風(fēng)化的花崗巖，所以易出現(xiàn)巖面碎裂不齊的情況，直接的影響到具體的施工效率，還會(huì)導(dǎo)致塌孔、擴(kuò)孔等質(zhì)量問題。綜合分析采取相應(yīng)的潛孔鉆引工藝之后，施工過程發(fā)生卡錘的概率明顯降低，甚至降低了百分之八十，從側(cè)面分析，也適當(dāng)?shù)囊?guī)避了工期延誤的情況。若是設(shè)備資金有限，復(fù)合工藝輔助施工時(shí)，因工序的整體銜接性明顯，工時(shí)可合理的縮減，并不會(huì)讓沖擊鉆及成槽機(jī)長期閑置，提升了機(jī)械設(shè)備的使用效率，縮短了嵌巖施工時(shí)間，減少了施工成本，做到物盡其用。

表1 地下連續(xù)墻入巖施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表

2 大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工

國內(nèi)很多地方開始將地下連續(xù)墻視為深基坑支護(hù)的重要工程之一，但相關(guān)的成槽技術(shù)還需不斷地探索并分析。廈門市軌道交通3 號(hào)/4 號(hào)線土建施工總承包5 標(biāo)3 工區(qū)項(xiàng)目（施工3 號(hào)線部分）位于廈門市翔安區(qū)大嶝島南側(cè)，工程位于吹填造地區(qū)，地下連續(xù)墻槽底存在著數(shù)量龐大的斜低海巖，巖面呈現(xiàn)出左右起伏的狀態(tài)，并且偏差較大，巖面的強(qiáng)度相對(duì)明顯。施工階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就上述提及到一系列情況展開分析，對(duì)存在的主要問題進(jìn)行了詳細(xì)的概括：1.堅(jiān)硬巖層鉆孔進(jìn)尺困難、錘頭磨損率大、吹填區(qū)地層易擾動(dòng)；2.在項(xiàng)目實(shí)踐中，斜面巖地下連續(xù)墻的垂直度控制過程十分復(fù)雜，具有較高的控制難度；3.沖擊鉆孔沖擊成孔過程中遇微風(fēng)化和中風(fēng)化花崗巖堅(jiān)硬巖層等異常情況時(shí)導(dǎo)致施工效率低下等[2]。

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

該類施工技術(shù)的關(guān)鍵之處在于硬巖以及斜面巖的處理，面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件，在該項(xiàng)目實(shí)踐中研發(fā)了一種預(yù)制鋼套管導(dǎo)向裝置輔助潛孔鉆破碎基巖的施工工藝，將多種裝置集合到一起，在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，妥善的解決了堅(jiān)硬巖層施工效率較低的問題，同時(shí)還對(duì)斜面巖層易偏槽及偏孔的情況進(jìn)行了處理。通過公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)的鑒定與分析，將該項(xiàng)工藝技術(shù)評(píng)為符合國內(nèi)領(lǐng)先水平的技術(shù)手段，關(guān)鍵技術(shù)也讓實(shí)用新型專利“一種潛孔鉆處理地下連續(xù)墻基巖導(dǎo)向裝置（ZL 201922221969.2）”研發(fā)出來。

2.2 工法特點(diǎn)

在運(yùn)用相關(guān)的施工技術(shù)時(shí)，著重將多種技術(shù)合理的融合到一起，成功的處理了硬巖進(jìn)尺和鉆頭磨損等各種各樣的問題，入巖的效率以及成孔的成功率等明顯的提高。

此類公法重點(diǎn)是依照地連墻的基本寬度和實(shí)際工效要求加以分析，同時(shí)結(jié)合工程項(xiàng)目設(shè)置出了9 個(gè)預(yù)制鋼套管導(dǎo)向裝置分割施工面，潛孔鉆主要是以較快的速度，及時(shí)的將不同強(qiáng)度的巖石加以破碎，結(jié)合沖擊鉆機(jī)的實(shí)際情況，通過沖孔的方式，完成鑿巖處理，整個(gè)過程的效果十分顯著，保證了成孔的效率和質(zhì)量。同時(shí)導(dǎo)向裝置兼做潛孔鉆鉆頭通風(fēng)孔，均勻成孔的同時(shí)，槽壁擾動(dòng)小、減少塌孔風(fēng)險(xiǎn)。

鋼套管導(dǎo)向裝置底部有可調(diào)節(jié)套管護(hù)體，實(shí)現(xiàn)斜向巖層精準(zhǔn)破碎及鉆頭保護(hù)。鋼套管導(dǎo)向裝置底部設(shè)置一節(jié)可調(diào)節(jié)套管（用一根1m 直徑180mm 鋼套管鎖扣在最下一節(jié)1m 直徑160mm 鋼套管兩個(gè)耳翼位置來作為可調(diào)節(jié)套管），并將鋼套管固定在潛孔鉆孔位上，根據(jù)鋼套管碰到障礙物自動(dòng)伸縮的原理使鉆頭與斜向巖面接觸位置不產(chǎn)生較大偏移，實(shí)現(xiàn)斜向巖層精準(zhǔn)破碎及鉆頭保護(hù)。設(shè)備較簡單，且鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)向裝置可循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益明顯[3]。

本工法相對(duì)于采用旋挖機(jī)、銑槽機(jī)等傳統(tǒng)高效入巖成槽設(shè)備，不僅成本低，而且鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)向裝置可循環(huán)利用。此外，因入巖地連墻成槽質(zhì)量的提高也避免了地連墻槽段因塌孔造成的混凝土超方、后續(xù)鼓包破除等多項(xiàng)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯。

現(xiàn)場操作性強(qiáng)。只要現(xiàn)場施工場地平整，潛孔鉆引孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，普通沖擊鉆成孔緊跟清孔便可以快速、簡單的完成施工作業(yè)。

表2 機(jī)具設(shè)備表

2.3 適用范圍

此工法適用于地鐵線路及房屋建筑等領(lǐng)域的堅(jiān)硬巖層的深孔基礎(chǔ)施工，尤其適用于硬巖、斜面巖等地質(zhì)條件復(fù)雜且?guī)r層分布不均勻，堅(jiān)硬程度不一需破巖成孔、成槽施工。

2.4 工藝原理

工法提出預(yù)制鋼套管導(dǎo)向裝置輔助潛孔鉆處理地下連續(xù)墻堅(jiān)硬巖層技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)協(xié)同各類巖性不同巖石強(qiáng)度的工作方式。針對(duì)高強(qiáng)度硬巖成孔、成槽施工，通過導(dǎo)向裝置分割施工面減小潛孔鉆沖擊頭與巖面接觸面的方式先行破碎不同強(qiáng)度的巖石，再結(jié)合沖擊鉆機(jī)等設(shè)備進(jìn)行鉆孔，以減輕沖擊鉆設(shè)備沖擊錘頭的工作強(qiáng)度，達(dá)到加快施工進(jìn)度和節(jié)約成本目的。針對(duì)斜面巖入巖施工的情況，在鋼套管導(dǎo)向裝置底部設(shè)置一節(jié)可調(diào)節(jié)套管，并將鋼套管固定在潛孔鉆孔位上，根據(jù)鋼套管碰到障礙物自動(dòng)伸縮的原理使鉆頭與斜向巖面接觸位置不產(chǎn)生較大偏移，實(shí)現(xiàn)斜向巖層精準(zhǔn)破碎及鉆頭保護(hù)。

3 大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制措施

3.1 潛孔鉆及其鋼套筒導(dǎo)向裝置

預(yù)制鋼套管的上部以及中部鋼板應(yīng)該進(jìn)行合理的分析，必須保證其與鋼管的連接狀態(tài)符合標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到牢固標(biāo)準(zhǔn)，避免吊裝的時(shí)候出現(xiàn)散架的問題。下部鋼板應(yīng)該注意焊接的尺度，不可將其焊死，通過將鋼套管的最下節(jié)1m 范圍中的可調(diào)節(jié)套管設(shè)置得當(dāng)，使得斜面巖能夠依照地下連續(xù)墻槽孔巖面的深度合理的調(diào)節(jié)相應(yīng)的鋼管長度。在潛孔鉆正式施工前應(yīng)核驗(yàn)槽體的垂直度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)校正，避免因成槽機(jī)操作不當(dāng)造成傾斜，影響后期沖擊成孔效果。導(dǎo)向鋼套筒吊裝入槽后，應(yīng)牢固定位，防止機(jī)械振動(dòng)或鉆桿旋轉(zhuǎn)造成偏孔。潛孔鉆鉆桿應(yīng)豎直，鉆頭中心應(yīng)盡量與鋼管中心重合后再下放鉆頭，避免對(duì)位不準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)時(shí)與鋼管摩擦。鉆孔時(shí)應(yīng)上下提拉幾次鉆頭，使鋼管上下通氣，保證巖沫能被順利排出。鉆孔應(yīng)鉆到設(shè)計(jì)深度下30cm-40cm，防止沖擊鉆沖孔達(dá)不到設(shè)計(jì)深度[4]。

表3 材料表

3.2 沖擊鉆機(jī)

每單元槽配備兩臺(tái)沖擊鉆，從兩側(cè)同時(shí)施工。在標(biāo)準(zhǔn)段6m 寬地連墻上布置主孔和副孔，共設(shè)置5 個(gè)主孔、4 個(gè)副孔，主孔的中心距離為1.6m，副孔中心設(shè)置在主孔中心線的中點(diǎn)。為確保槽段完整性，槽段拐角處鉆孔時(shí)向外側(cè)延伸半個(gè)孔位。在進(jìn)行沖鉆成槽施工時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)沖主孔，在此基礎(chǔ)上再?zèng)_余下的副孔，主副孔之間要求采用間隔布設(shè)、跳孔施工的方式。沖孔過程中應(yīng)遵循“勤送繩、勤掏渣”的原則，確保沖錘的提升高度穩(wěn)定在1m 左右，與此同時(shí)還需要頻繁對(duì)沖錘以及鋼絲繩錘環(huán)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，避免斜孔以及掉錘。沖擊鉆圓錘將槽段沖到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)用方錘銑槽，將殘留在邊角的巖體清理干凈，保證槽段的垂直、平整。

3.3 泥漿護(hù)壁

泥漿應(yīng)該重視實(shí)際的比例，保證選擇性能指標(biāo)相對(duì)理想的膨潤土和純堿等作為主要的原材料。泥漿本身的配合比經(jīng)過試驗(yàn)的驗(yàn)證之后，根據(jù)性能指標(biāo)科學(xué)的配置，膨潤土以及純堿、水等需要接受具體的試驗(yàn)加以確定。運(yùn)用成槽機(jī)開挖施工的過程中，應(yīng)該通過循環(huán)池持續(xù)向著開挖槽段合理的注漿，堅(jiān)持邊開挖邊注入的原則，使得泥漿的液面高度可以合理的控制起來，應(yīng)該重視其與導(dǎo)墻面保持著0.2m 的距離，還需超出地下水位1m 的距離[5]。入巖和清槽的過程中，需要完成泵吸反循環(huán)的處理，這個(gè)過程中的泥漿往往是由循環(huán)池注入到槽內(nèi)，存于槽中的泥漿已經(jīng)轉(zhuǎn)移到沉淀池中。混凝土灌注施工的階段，還需重視上部泥漿的情況，當(dāng)其進(jìn)入到沉淀池中時(shí)，應(yīng)該關(guān)注實(shí)際的高度，當(dāng)超出了混凝土頂面4m 的距離時(shí)，上部區(qū)域中的泥漿能夠及時(shí)的進(jìn)入到廢漿池中，針對(duì)于這部分材料需要采取科學(xué)化的廢棄處理方案。積極的關(guān)注泥漿原材料的實(shí)際質(zhì)量情況，在科學(xué)配合比的情況下，完成合理化的配制。當(dāng)進(jìn)行泥漿制作的時(shí)候，還需及時(shí)的安排專業(yè)人員參與到質(zhì)量檢測工作中，泥漿這類材料應(yīng)該在放置超過二十四小時(shí)之后投入使用。

3.4 入巖施工過程管控

為確保入巖施工更加順利的落實(shí)，需要針對(duì)于槽段以及沖擊孔位積極的踐行編號(hào)處理，保證將測量放線任務(wù)扎實(shí)推進(jìn)，促使數(shù)據(jù)信息的記錄工作更加及時(shí)。鉆機(jī)入巖施工階段，應(yīng)該在完成了400～600mm 進(jìn)尺后對(duì)鉆孔的垂直度展開合理的檢驗(yàn)，同時(shí)將糾偏細(xì)節(jié)加以分析。針對(duì)于需要入巖的轉(zhuǎn)角幅和異性幅地連墻，還需積極的提升成槽的基本速度，也就是適當(dāng)?shù)臏p少?zèng)_擊鉆作業(yè)的具體時(shí)間。為了謹(jǐn)防沖擊鉆長時(shí)間的處于振動(dòng)的狀態(tài)中，使得轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)了大面積坍塌的情況，應(yīng)該將部分細(xì)節(jié)性的處理落實(shí)到位[6]。為保證地連墻的地基承載力明顯的提升，應(yīng)該及時(shí)的將清孔工作積極的落實(shí)，合理的運(yùn)用正、反循環(huán)方法，使得槽底的沉渣能夠及時(shí)的清除干凈。運(yùn)用超聲波設(shè)備，可以對(duì)槽壁垂直度的檢驗(yàn)及時(shí)的推進(jìn)，同時(shí)獲取到成槽偏斜曲線圖，根據(jù)相關(guān)的圖紙信息，確保工程技術(shù)人員可以準(zhǔn)確的分析和管控。

3.5 超聲波檢測地連墻

通過超聲脈沖發(fā)射源于砼內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，借助于高精度接受系統(tǒng)，詳細(xì)的記錄好脈沖波在實(shí)際傳播波動(dòng)特征。若是砼內(nèi)存在不連續(xù)的界面，缺陷面一般會(huì)形成波阻抗界面，在波到達(dá)至相應(yīng)界面的時(shí)候，波會(huì)出現(xiàn)透射和反射的情況，降低透射的能量。砼內(nèi)若是存在著蜂窩和松散的問題，則會(huì)出現(xiàn)波的繞射和散射情況。依照波的初到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特征、頻率變化情況等進(jìn)行分析，可以獲取測區(qū)范圍中砼的實(shí)際密實(shí)度參數(shù)。

4 結(jié)束語

大厚度吹填砂地質(zhì)條件下的地下連續(xù)墻施工工作難度較大，需要針對(duì)于項(xiàng)目的基本情況展開合理的分析。在施工之前，需要針對(duì)于大厚度吹填砂地質(zhì)條件之下的地連墻施工特點(diǎn)和難點(diǎn)展開詳細(xì)的判斷，依照組織技術(shù)和操作要求加以分析，通過深入的研究和探討，針對(duì)成槽以及混凝土澆筑兩個(gè)關(guān)鍵工序的基本特征，制定出科學(xué)合理的質(zhì)量控制方案。通過本文的概述，旨在為廣大的同行業(yè)者提供有效的參考信息，對(duì)相關(guān)施工技術(shù)的運(yùn)用提供可靠的借鑒意見。