淺析超深地下連續(xù)墻接頭處理新技術(shù)

楊超 吳尉 廣東水電二局股份有限公司

1.工程概況

珠江三角洲水資源配置工程設(shè)計(jì)輸水線路總長(zhǎng)約113km，該工程采用地下深埋盾構(gòu)方式，在地下平均40m～60m空間建設(shè)輸水隧洞。其中，某盾構(gòu)井為外徑35.9m圓形豎井，開(kāi)挖深度為64.15m，采用地下連續(xù)墻+砼內(nèi)襯墻支護(hù)方案，基坑開(kāi)挖采用地下連續(xù)墻垂直支護(hù)，盾構(gòu)井內(nèi)襯墻采用逆作法施工，其地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)參數(shù)為：地下連續(xù)墻厚1.2m，嵌入井底，槽深為68.25m和70.75m；工作井地下連續(xù)墻劃分為24幅槽段，Ⅰ序、Ⅱ序各12幅槽，Ⅰ序槽段采用三銑成槽，沿槽段中心線，邊槽長(zhǎng)2.385m，中間槽長(zhǎng)1.970m，槽段共長(zhǎng)6.740m，Ⅱ序槽長(zhǎng)2.8m，Ⅰ序與Ⅱ序槽段在地連墻軸線上搭接長(zhǎng)度223mm。

圖1 地下連續(xù)墻接頭大樣圖

2.地下連續(xù)墻施工工藝

見(jiàn)圖2。

圖2 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖

3.接頭處理工藝

3.1 接頭型式

地下連續(xù)墻單元槽段依靠接頭連接，其兼顧傳力及防滲作用，是地下連續(xù)墻的薄弱部分。成槽施工過(guò)程中，護(hù)壁泥漿會(huì)在槽壁及接頭處形成泥皮，接頭處存在夾泥或連續(xù)泥皮會(huì)削弱接頭強(qiáng)度，并成為滲水通道，影響后續(xù)基坑開(kāi)挖施工。

當(dāng)前，地下連續(xù)墻接頭型式多采用鎖口管連接、工字鋼接頭、銑削接頭等。

由于本工程所處珠三角地區(qū)地下環(huán)境、地質(zhì)狀況異常復(fù)雜，在成槽過(guò)程中需穿越淤泥、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、中粗砂、砂卵石、斷層破碎帶等軟弱土層或不良地質(zhì)帶，且施工槽深較大（工程全線地下連續(xù)墻最大槽深達(dá)77.98m），從技術(shù)先進(jìn)性和施工可行性兩方面進(jìn)行比選，最終選擇銑削接頭作為本工程地下連續(xù)墻接頭型式。

銑削接頭法：采用雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，當(dāng)Ⅱ序槽成槽施工時(shí)，旋轉(zhuǎn)的銑輪將先行形成的Ⅰ序槽段接縫面砼銑削成鋸齒狀（起到類似于新舊砼施工縫中所應(yīng)用到的鑿毛作用），使得后澆筑的Ⅱ序槽段砼與Ⅰ序槽段砼在接縫處形成良好咬合作用。銑削接頭施工示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 地下連續(xù)墻銑削接頭施工示意圖

3.2 銑削接頭優(yōu)勢(shì)

使用雙輪銑槽機(jī)施工地下連續(xù)墻，采用銑削接頭不僅能滿足基坑防滲和圍護(hù)要求，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）應(yīng)力傳遞效果好。因Ⅱ序槽施工時(shí)，旋轉(zhuǎn)的銑輪將先行形成的Ⅰ序槽段接縫面砼銑削成鋸齒狀，露出粗糙的新鮮砼面，使得Ⅱ序槽和I序槽能夠緊密接觸。

（2）接頭處夾泥少。銑輪銑削I序槽接頭處混凝土，同時(shí)將附在I序槽接頭上的泥漿和粘土清除，能有效地減少地下連續(xù)墻接縫處夾泥。

（3）施工槽深不受限制。因?yàn)殂娤鹘宇^沒(méi)有另設(shè)其它接頭裝置（如接頭工字鋼、鎖口管等），所以在超深地下連續(xù)墻施工時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)鎖口管起拔困難或斷裂、鋼筋網(wǎng)片難以下放等情況，采用銑削接頭地下連續(xù)墻，施工槽深不受限制。

3.3 現(xiàn)有工藝簡(jiǎn)介

目前，地下連續(xù)墻接頭處理多采用刷壁器進(jìn)行刷洗，其工作原理是利用刷壁器自重所產(chǎn)生的側(cè)壓力作用在接頭壁上，在外力（起重設(shè)備等）的牽引下，鋼毛刷沿接頭壁做垂直上下運(yùn)動(dòng)，反復(fù)刷洗，以清除地下連續(xù)墻接頭處夾泥，改善接頭處混凝土連接性能。但由于刷壁器重量較輕，槽深較淺時(shí)，尚可適用，槽深較大時(shí)，受槽壁垂直度或孔內(nèi)障礙物影響，易發(fā)生擺動(dòng)，刷壁工序繁瑣，刷洗效果往往不理想，后續(xù)基坑開(kāi)挖時(shí)，地下連續(xù)墻接頭會(huì)存在夾泥、滲水等問(wèn)題，嚴(yán)重影響墻體的整體性及使用功能。

3.4 工藝改進(jìn)

針對(duì)現(xiàn)有工藝中的缺陷，結(jié)合本工程超深地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制相關(guān)要求，專門(mén)設(shè)計(jì)制作一種接頭沖洗裝置，并提供其具體施工方法。其實(shí)施過(guò)程無(wú)需額外占用其他設(shè)備資源，槽底清理與刷壁兩工序同步進(jìn)行，大大縮短工序銜接時(shí)間，對(duì)所有接頭型式的地下連續(xù)墻均適用，且施工槽深不受限制，最大限度降低施工成本。接頭沖洗裝置大樣圖及其安裝示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 接頭沖洗裝置大樣圖及其安裝示意圖

接頭沖洗裝置包括高壓沖洗裝置、移動(dòng)式高壓管架臺(tái)車(chē)及高壓泵，其中，高壓沖洗裝置包括高壓噴嘴、水管分流器、連接支座及連接螺栓。高壓沖洗裝置設(shè)置在刀架外側(cè)下部控制翻板上，其安裝角度可靈活調(diào)整，當(dāng)高壓噴嘴噴水方向與水平夾角為25°～30°時(shí)，接頭沖洗效果最佳。

根據(jù)所施工的地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)參數(shù)（如墻厚、工字鋼翼板間距等），加工制作高壓沖洗裝置，其中，高壓噴嘴選用直徑為1.5～1.9mm的合金噴嘴，水管分流器采用外徑42mm，壁厚7mm的鑄鋼管加工制作，將高壓噴嘴與水管分流器進(jìn)行焊接連接，噴嘴數(shù)量、布置間距等參數(shù)，事先通過(guò)模擬試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以確保沖洗區(qū)域能最大限度覆蓋槽壁，提高接頭沖洗效果。

該套裝置加工制作所用材料均為常見(jiàn)材料，市場(chǎng)上易獲取，且局部配件可以直接選用廢舊材料組拼，選材方便，制作簡(jiǎn)單，造價(jià)低。

地下連續(xù)墻接頭沖洗施工，具體包括如下步驟：

第一步：成槽設(shè)備完成成槽作業(yè)后，停止銑進(jìn)，將刀架提升至孔口；

第二步：在刀架下端安裝高壓沖洗裝置，其安裝方向向下傾斜；

第三步：將高壓沖洗裝置通過(guò)高壓管與高壓泵連接；

第四步：?jiǎn)?dòng)高壓泵，將刀架緩慢、勻速下放至槽底，經(jīng)高壓泵輸送的水流通過(guò)高壓管至高壓沖洗裝置處的高壓噴嘴，噴出的高壓射流沖洗附著在接頭處的渣泥及泥皮，使其脫落，并懸浮于護(hù)壁泥漿中；

第五步：根據(jù)出渣量大小及護(hù)壁泥漿性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，判斷槽段清孔作業(yè)效果；

第六步：快速將刀架提升至孔口，關(guān)閉高壓泵，待管內(nèi)壓力消散后，拆除高壓沖洗裝置，完成接頭沖洗作業(yè)。

為進(jìn)一步提高接頭沖洗效果，通過(guò)多組試驗(yàn)比對(duì)，當(dāng)泵送壓力調(diào)整至0.8MPa～1.0MPa，流量小于75L/min，該工況條件下，槽底泥漿性能參數(shù)指標(biāo)接近最優(yōu)，接頭沖洗效果最佳，且形成的高壓水流對(duì)地下連續(xù)墻墻體本身不會(huì)產(chǎn)生負(fù)作用。且步驟六中：在刀架提升至孔口過(guò)程中，可對(duì)槽壁進(jìn)行二次沖洗。

常用接頭型式?jīng)_洗施工俯視示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 常用接頭型式?jīng)_洗施工俯視示意圖

4.效果檢測(cè)

接頭沖洗工藝已對(duì)地下連續(xù)墻剛性接頭、銑削接頭進(jìn)行過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證。通過(guò)采用聲波透射法、鉆孔全景數(shù)字成像、彈性波CT三種檢測(cè)方法對(duì)地下連續(xù)墻墻身及接頭處進(jìn)行檢測(cè)，墻身砼波速穩(wěn)定，接頭處砼膠結(jié)較好，地下連續(xù)墻墻體整體完整性較好，接頭處理效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

相較于刷壁器刷洗工藝，接頭沖洗實(shí)施過(guò)程中，完美地將槽底清理與刷壁兩道工序合二為一，縮短了工序銜接時(shí)間；充分利用先進(jìn)設(shè)備優(yōu)勢(shì)，使得作業(yè)全過(guò)程更顯智能化。且不論槽段深淺、何種接頭型式，本工藝均可適用。另外，本工藝采用高壓水作為介質(zhì)，既節(jié)能又環(huán)保，且清洗效率高，成本低，不腐蝕設(shè)備，也不污染地下空間環(huán)境，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

5.結(jié)語(yǔ)

超深地下連續(xù)墻接頭沖洗工藝已成功應(yīng)用于珠江三角洲水資源配置工程和陽(yáng)江抽水蓄能電站工程。目前，盾構(gòu)井基坑均已完成開(kāi)挖施工，其開(kāi)挖深度最大達(dá)73.48m，地下連續(xù)墻接頭處砼膠結(jié)較好，防滲止水效果好，其關(guān)鍵技術(shù)得到進(jìn)一步驗(yàn)證，值得推廣應(yīng)用。