富水巖層地區(qū)大型錨碇地連墻施工關鍵技術研究

鄭華凱，阮夢飛，唐 俊

(1.江蘇省交通工程建設局，江蘇 南京 210004；2.中鐵大橋局集團第二工程有限公司，江蘇 南京 210011)

0 引 言

1 工程概況

龍?zhí)堕L江大橋為主跨1 560 m懸索橋，北錨碇基礎采用外徑為72 m的現(xiàn)澆擴大基礎形式，圓形地連墻壁厚1.5 m，軸線直徑為70.5 m?；A頂高程為+5.5 m，基礎底面巖層為弱膠結含礫砂巖，基底高程為-16.5 m，基礎深22.0 m，地連墻底標高-28.0m，嵌入基礎底部以下11 m?；A一般構造如圖1所示。

圖1 錨碇基坑布置圖(單位：cm)

2 施工工藝流程

地連墻成槽施工前，先用水泥攪拌樁加固地連墻兩側黏土層，并整平場地，修建施工平臺和排水設施，砌筑導墻確定槽位。地連墻主要采用1臺BC40型和1臺徐工XTC80/85液壓銑槽機進行成槽施工，共劃分50個槽段，槽段連接采用銑接頭。地連墻鋼筋籠在胎架上采用長線法整體加工成型，利用200 t和100 t履帶吊雙機配合抬吊，吊裝下放至槽段內。水下混凝土澆筑采用導管法澆筑，通過料斗和澆筑導管入槽。

地連墻槽段混凝土強度達到設計強度后，在基坑范圍內進行抽水試驗，分析試驗結果確定地連墻帷幕止水阻水效果。基坑抽水試驗期間監(jiān)測周邊水位、地連墻受力變形、土體變形等。

2.1 導墻施工

原設計導墻采用“┑┍”結構，豎墻厚50 cm，頂板厚40 cm，槽寬1.6 m?？紤]到現(xiàn)場地下水較為豐富且水位較高，為保證成槽過程中泥漿面標高高于地下水標高1.5 m，在導墻頂面增設高于銑槽機操作平臺的防溢墻，截面采用“┫”形，如圖2所示。新型導墻高出地面50 cm，可防止人員和雜物滑入槽內和車輛沖入槽內，也能有效防止泥漿外溢污染環(huán)境，槽內泥漿面標高相應加高，加大與地下水位之間的水頭差，提高成槽可靠性。

圖2 新型導墻設計(單位：mm)

2.2 地連墻槽段施工

北錨碇區(qū)域覆蓋層厚約13.5 m，基巖埋深為12.9～18.1 m(高程-10.19～-5.56 m)，槽段均采用雙輪銑槽機“純銑法”施工。Ⅰ期槽長6.559 m，先銑邊槽，再銑中間槽，三銑成槽；Ⅱ期槽段長2.8 m，一銑成槽。

隨著開挖深度增加，連續(xù)不斷向槽內供給新鮮泥漿，保證泥漿液面高度，各項泥漿指標要符合設計和規(guī)范要求，使泥漿起到良好的護壁作用，防止槽壁坍塌，并利于鉆渣的排出。

2.3 泥漿制備和循環(huán)系統(tǒng)

高速回轉式攪拌機用于泥漿制備，制漿順序為：將羧甲基纖維素鈉(CMC)浸泡在水中5 h，讓CMC充分溶化；按配合比填加水和膨潤土，并攪拌3 min；加入CMC溶液，攪拌10 min；在儲漿池內加入攪拌均勻的純堿；循環(huán)池內加入水化膨脹的膨潤土顆粒。新制泥漿配合比和指標控制標準見表1和表2。

從思想文化上來說，改革開放四十年來所取得的巨大成就是建立在關于實踐標準的大討論的基礎上的。今天，“實踐是檢驗真理的標準”這句口號不僅始終發(fā)揮著思想解放的作用，而且已經(jīng)在不同程度上融入了我們的精神之中，成為我們各項社會實踐的指南。如果我們把它與西方歷史上所曾經(jīng)發(fā)生的啟蒙運動加以比較的話，那么我們可以毫不夸張地說，這也是中國現(xiàn)代思想史上一次偉大的啟蒙運動。它不僅破除了偶像崇拜，而且作為一種思想原則極大地推動了中國社會主義現(xiàn)代化事業(yè)的飛速發(fā)展。今天，從啟蒙的背景上來思考這樣一場偉大的變革是完全必要的。

表1 新制泥漿配合比(1m3漿液)

表2 泥漿性能指標控制標準

銑削鉆孔時，銑頭中的泥漿泵將孔底的泥漿輸送至地面上的泥漿凈化機，由振動篩除去大顆粒鉆渣后(Ⅰ級凈化)，進入旋流器分離泥漿中的粉細砂(Ⅱ級凈化)，最后經(jīng)臥式泥漿沉降離心機分離粉細黏粒(Ⅲ級凈化)，凈化后的泥漿流回到槽孔內，如圖3所示。

圖3 液壓銑槽機泥漿循環(huán)系統(tǒng)流程圖

經(jīng)較長時間使用，泥漿黏度指標降低時適當摻加新漿進行調整，黏度指標太高時加入分散劑調整，經(jīng)處理后仍達不到標準的泥漿廢棄。

澆注混凝土時，自孔內置換出的泥漿用泥漿泵直接輸送至回收漿池中，用于其他槽段成槽施工?；炷另斆嬉陨? m左右的泥漿一般會受水泥漿的影響而劣化，做廢漿處理。廢漿排至廢漿池臨時存放，通過壓濾機泥漿固化無害化處理，分離出清水與渣餅，清水循環(huán)使用，渣餅用渣土運輸車運至棄土場，做到無污染，零泥漿排放。

2.4 鋼筋籠下放及混凝土澆筑

鋼筋籠采用“鋼扁擔”雙鉤起吊，鋼筋籠內部安裝加勁鋼筋，鋼筋籠頂部縱向主吊點采用加強鋼板制作，防止吊裝過程中因鋼筋籠剛度不夠而移位變形。

混凝土采用水下混凝土拔球法施工，配合專用導管架，便于施工人員進行施工相關操作，也能防止人員和雜物落入槽內；新型導管架的蓋板能有效地固定導管，便于施工人員組裝及拆卸導管，配合使用起重裝置以節(jié)約人力物力，縮短施工時間，提高施工效率。

2.5 抽水試驗驗證

地連墻嵌固深度為11 m，底部位于E-3C-1弱膠結砂層中。根據(jù)前期勘測成果，弱膠結砂巖含水層的滲透系數(shù)介于0.026～0.065 m/d，影響半徑介于6.502～10.949 m，地下水是否能透過地連墻底部弱膠結砂層進入基坑內部需要通過現(xiàn)場抽水試驗確定。

抽水試驗在地連墻閉合后進行，降水井和水位監(jiān)測孔在地連墻施工期間開鉆。采用米字形8個斷面同時監(jiān)測，分段逐個排查檢測地連墻底部的止水效果。每個斷面在基坑內部布置1個抽水井(距離地連墻內側5 m處)，在基坑外部布置1個觀測井距地連墻的外側2 m處。為有效檢測地連墻底部止水效果，故坑內抽水井深度需要低于地連墻底，按36.5 m考慮，坑外觀測井深度同抽水井深度。

圖4 降水井布置圖

抽水試驗過程中若監(jiān)測結果異常，顯示滲水現(xiàn)象嚴重，則根據(jù)監(jiān)測結果判斷滲水位置，采用接縫高壓旋噴樁或基底注漿等應急措施，再次進行抽水試驗驗證地連墻止水效果。本項目抽水試驗結果表明，地連墻底部止水效果和槽段接縫止水效果較好，坑內外滲流對基坑開挖和周圍建筑安全性沒有影響，可進行基坑開挖工作。

3 質量控制措施

3.1 機械成槽槽壁穩(wěn)定性

3.1.1 地下水頭控制

為防止槽段坍塌，現(xiàn)場制備足夠優(yōu)質循環(huán)泥漿以保證成槽槽段內泥漿液面始終高出地下水位1.5 m。

3.1.2 泥漿控制

采用優(yōu)質泥漿材料制備泥漿，使泥漿具有良好的物理、化學穩(wěn)定性。成槽施工過程中嚴格控制泥漿各項性能指標，對于不符合要求的泥漿及時調整。在成槽施工中如果泥漿比重超標或者含砂率超過7%時要使用泥漿分離器對泥漿進行調整。

3.1.3 施工振動控制

在槽段成槽過程中，盡量控制大型機械在槽段邊的擾動，槽段邊1 m范圍內不得堆載物體和車輛運載，盡量減少外部施工荷載對槽壁穩(wěn)定性的影響。

3.2 機械成槽止水

地連墻槽段成槽嚴格控制孔斜率，采用銑槽機自帶的測斜管智能觀測設備及時糾偏。槽段施工及時一清和二清，補充優(yōu)質泥漿，形成泥漿循環(huán)。地連墻Ⅱ期槽段成槽清孔換漿后，使用專用鋼絲刷子鉆頭自上而下豎向刷洗Ⅰ期槽段混凝土，保證地連墻接縫完全咬合。

確?；炷恋暮鸵仔裕乐钩霈F(xiàn)導管漏漿事故；盡可能保證混凝土澆筑速度在4 m/h以上；導管埋深控制在2～6 m，槽內各點混凝土面高差在50 cm以內。

3.3 Ⅰ期成槽槽段垂直度

各槽段開孔前，仔細研究地質鉆探資料，掌握各槽段位置的地層狀況，提前準備應對措施，并對現(xiàn)場施工技術人員和操作手進行詳細交底。堅硬巖石采用沖擊鉆破巖施工時，實時檢測、觀察鉆孔偏斜情況，發(fā)現(xiàn)偏斜及時回填、修孔。I期槽段開槽為巖層時，在開槽階段要“吊著銑”，以防止加壓過大，影響垂直度，必要時在一側采取限位措施。Ⅰ期槽段的第三刀銑進時，由于容易偏斜，也要采取減壓銑進，防止偏槽。

3.4 Ⅱ期成槽槽段垂直度

為保證Ⅱ期槽成槽垂直度，在Ⅰ期槽灌注前，采用接頭定位板施工工藝，同時在開孔時采取大扭矩、低轉速的銑切方式。

優(yōu)化鋼筋籠設計，Ⅰ期槽段的鋼筋籠應充分考慮傾斜度的影響，設計合適的保護層厚度，確保從理論上不會影響Ⅱ期槽的銑進。下放鋼筋籠定位時也要精確定位，將扁擔梁抄平，防止因鋼筋籠定位偏差、吊點標高不同影響Ⅱ期槽的銑進。Ⅱ期槽段開槽為巖層時，在開槽階段要“吊著銑”，以防止加壓過大，影響垂直度，必要時在一側采取限位措施。兩側Ⅰ期槽段齡期不宜相差過大，以免因強度差異過大，銑進時向強度低的一側傾斜，因此要做好開槽順序規(guī)劃，避免此種情況出現(xiàn)。Ⅰ期槽接頭板位置要定位準確牢固，間距要滿足Ⅱ期槽段的銑頭順利進入，且垂直度要保證。

4 結束語

在富水巖層地區(qū)采用“純銑法”施工地連墻，對提高槽段接縫質量、垂直度、阻隔水效果明顯，取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。檢測結果表明，地連墻成槽垂直度偏差小于2.5‰，均為Ⅰ類，內壁滲水量極少，泥漿零排放，保證了后續(xù)富水巖層地區(qū)大型錨碇基坑開挖施工工法的順利實施，為富水地區(qū)錨碇基坑開挖提供了一種干法施工選擇，具有可推廣可復制的借鑒意義。施工過程中研究的“導管架”“多功能導墻”“雙管式排水井”“泥漿零排放綠色施工”等發(fā)明和工法成果，可以廣泛應用于其他施工領域。