外海復(fù)雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工技術(shù)

王合莊,劉 東

(中交一航局第二工程有限公司,山東 青島 266000)

因其結(jié)構(gòu)之完整及其抗?jié)B性能之可靠,地下連續(xù)墻在工程中得到廣泛的應(yīng)用。隨著理論研究的豐富和實踐經(jīng)驗的積累,地下連續(xù)墻從設(shè)計到施工的各項工作方法均較為成熟,但部分工程的地下連續(xù)墻施工條件復(fù)雜,在特殊地質(zhì)條件下易出現(xiàn)地下連續(xù)墻變形、滲漏水等問題[1]?；诖?仍需深入研究地下連續(xù)墻施工技術(shù),確定技術(shù)應(yīng)用方案,在特殊地質(zhì)條件下有效建設(shè)地下連續(xù)墻[2]。

1 工程概況

在核電工程的取水口工事中,采取的圍堰防滲方法為沿東西方向平行于內(nèi)護岸的布置,總長度達到了1 343 m,系由砂樁地基處理技術(shù)與拋石堆載新建圍堰的結(jié)合。這種做法延長了新建圍堰的總長度,達到了580 m。在東西兩側(cè)的防護墻,則是先通過爆破擠壓淤堤,再在此基礎(chǔ)上進行施工,總長度345.4 m,墻壁厚度0.8 m,深度達到30.7～42 m,頂端標高+5.0 m,底部要求進入弱透水層,且下沉深度不小于2 m。

在展開研究之前,要明確該地點的風向類型。在此地區(qū),主風向為SE方向,其次為ESE方向,兩方向出現(xiàn)的頻次分別為18%和11%。風力最強的風向分別為NW方向和ESE方向,最大風速可達28 m/s和18 m/s;次強風力風向為SW方向和W方向,最大風速分別為17 m/s和16 m/s。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),8級以上的大風主要在熱帶風暴季節(jié),即7-9月該地區(qū)表現(xiàn)顯著。該地年平均波高在1.2～1.7 m,年最大波高下限值不低于4.5 m,多數(shù)年份波高在6～7 m。歷年7-10月,最大波高大多數(shù)處于5～6 m。受臺風影響,波高可高達7 m以上。當臺風在該地附近登陸并正面沖擊時,波高可增至12～15 m。

2 施工難點

在開挖山石堤并進行圍堰施工的過程中,留下了較多的空隙且平均潮差達到了6 m,由于動水效應(yīng)的顯著性,在開槽過程中可能會出現(xiàn)漏漿及槽孔的大面積塌陷。為確保防滲墻開槽施工的安全性,必須構(gòu)建一個穩(wěn)固的施工平臺,具體的處理措施包括：

(1)合理劃分槽段,盡量小槽段施工,增大泥漿比重和強度,防止漏漿塌孔[3]。

3 防滲墻主體施工

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1所示。

圖1 施工工藝流程

3.2 槽段劃分

混凝土防滲墻一般被劃分為若干個單元槽段。各個槽段通過間隔兩序的造孔挖掘并在墻體灌注混凝土。首先,I期槽孔的施工啟動;而II期槽孔則在I期槽孔的混凝土強度達到設(shè)計標準后進行施工;最終,各個I期和II期槽段會聯(lián)結(jié)形成無縫且整體的防滲墻[5]。

3.3 鉆劈法防滲墻槽段劃分

槽段劃分如圖2所示。

圖2 鉆劈法槽孔劃分示意

①-⑤是槽孔的代表序號;1#、3#是Ⅰ期槽;2#則是II期槽。端在槽段處于連接狀態(tài)時,即可用作接頭孔推動相關(guān)作業(yè)的開展。Ⅰ期槽孔通常由4個孔長0.8 m的主孔和3個孔長1.0 m的副孔構(gòu)建而成,槽段總長度6.2 m;Ⅱ期槽孔(槽孔兩端點接頭管構(gòu)成的端孔排除在外)的構(gòu)成部分有兩個：2個孔長0.8 m的主孔和3個孔長1.2 m的副孔,槽段總長度4.6 m。

3.4 鉆劈法成槽施工

采用沖擊鉆機的“鉆劈法”進行孔道及槽壁施工,其應(yīng)用范圍將極為廣泛,能夠適應(yīng)各種地質(zhì)條件。其執(zhí)行步驟如下：首先,利用沖擊鉆機在主要孔洞中進行鉆鑿,直至鉆至孔洞的底部;然后,劈打副孔。在劈打副孔的過程中,通過將接砂斗放置于兩個相鄰主孔之間,可以有效地接出大部分在施工過程中掉落的鉆渣。在鉆進期間可將數(shù)量眾多的粘土投進孔內(nèi),一方面可以堵漏擠秘,另一方面可以將泥漿的粘度提高以懸浮鉆渣,進而提高施工的效率。

考慮到在副孔實施劈擊操作時,鉆頭產(chǎn)生的碎片可能部分或全部進入主孔,因此,需要進行多次主孔鉆鑿操作,即所謂的“回填”。

當利用擊鉆機開展造孔作業(yè)時,均利用抽砂筒排碴的方式來開鉆主孔與打回填。

鉆孔任務(wù)在主孔和副孔階段完成后,現(xiàn)場很可能仍然殘留一些額外的工作任務(wù),對此,現(xiàn)場施工人員必須進行精確的定位,并按照從頂部到底部的步驟,仔細清理這些殘留的工作區(qū)域(這類清理工作常常被形象地稱為“打小墻”)。如此,便可構(gòu)建出一個寬度、深度均符合施工標準的完整槽孔。

這一堆師承當中，李瑞東最精研的，是岳青山所傳的岳氏連拳，李瑞東稱其為岳氏心意六合拳；和王蘭亭、甘淡然分傳的南北兩派太極，在后來的李氏武學中，分別被稱為文太極與武太極。

在鉆取軟弱地層時,利用沖擊鉆機進行鉆進操作應(yīng)以“輕打勤放”為原則,即將沖程設(shè)定為500～800 mm,頻率設(shè)定為45次/min,并且盡量少放鋼繩的施工方式;就堅硬度較高的地層而言,可利用沖程較高(1 000 m)、頻率較低(40次/min)的加重平底十字鉆頭以重打法的施工方式來開展鉆進作業(yè)。再輔之以密度較高的泥漿、經(jīng)常抽砂或?qū)⒄惩燎蛲哆M孔里的方式,就可以有效地增加泥漿的懸浮力和鉆頭鉆進力度,并讓鉆頭可以常常鉆進地層的新鮮面上。

在實地開展施工期間,可按照實地情況調(diào)整槽段的總長度,在不會塌孔的前提條件下,可盡量地延伸槽孔的長度,如此便可有效地降低槽段接縫的出現(xiàn)概率,在確保工程品質(zhì)的同時,也能夠減少施工時長。

主副孔可同時開展施工作業(yè),如主孔處先鉆鑿2～3 m,轉(zhuǎn)而鉆鑿副孔2～3 m;再繼續(xù)開展主孔鉆鑿作業(yè)。如此反復(fù)施工,便可避免主孔開展作業(yè)期間出現(xiàn)鄰近副孔坍塌的現(xiàn)象。

為了確保主孔與副孔空間關(guān)系的連續(xù)性和穩(wěn)定性,主孔終孔的深度差異必須嚴格控制在1 m以內(nèi),其中,對于中間副孔和深度較大的主孔之間的深度差,必須控制在小于兩相鄰主孔深度差的三分之一;對于始終大于1 m的主孔終孔深度差,需要在中間副孔區(qū)域采集巖石樣本來執(zhí)行鑒定工作,以確保主孔終孔的深度差異控制在1 m以下,并且副孔底部的高程必須低于兩相鄰主孔中間位置的高程。

3.5 防滲墻槽孔清孔

在清孔前,需提前檢測各個深度的泥漿漿液密度和孔中沉碴厚度,并預(yù)估清孔所需漿液總量,并檢測孔中的淤積厚度。

II期槽在開展清孔作業(yè)期間,需清刷接頭孔的混凝土表層上的泥漿痕跡,使其符合施工要求：孔內(nèi)沉淀趨于穩(wěn)定,不再增多,且刷子鉆頭鋼絲上沒有泥點。

清孔期間可將大部分泥漿漿液回收利用起來,若工程施工條件允許,可設(shè)置沉淀存漿池,利用泵來收回漿液,即可減小經(jīng)費投入。

澆筑混凝土期間,在主孔開展作業(yè)時利用槽孔上端排掉的泥漿施工也是可行的,還能夠利用沉淀存漿池來重復(fù)利用漿液,節(jié)省經(jīng)費。

孔底沉淀主要成分如下粘土塊、砂子和一些微小鉆碴,將上述物體清除后即可加大孔底粘性,進而增強泥漿懸浮的功能。實際施工步驟如下：按照標準把CMC(高粘)制成水溶液,完工后將其放置在封閉性佳的玻璃瓶或者塑料袋內(nèi)(確保沒有氣泡和空隙),將其掛在抽桶底部并下放至孔底,至孔底砸破包裝將其混進漿液與鉆屑內(nèi),隨之用抽桶將其排出。重復(fù)上述工序,即可克服難以抽除孔底沉渣的難題。

3.6 混凝土澆筑

采用攪拌運輸車輛將混凝土輸入槽口中,再通過溜槽分散導(dǎo)出至各個導(dǎo)管內(nèi)進行輸送。在澆筑混凝土期間,需嚴格把控導(dǎo)管下料的速度,使其均勻下放,且將槽中混凝土面層的高度差控制在0.5 m以下,在導(dǎo)管預(yù)設(shè)深度與混凝土提升速度相匹配的情況下,應(yīng)適時地將導(dǎo)管抽離,其中的提升速度最理想地設(shè)置在2～4 m/h。其目標是持續(xù)抬升至施工平臺的海拔高度頂部。導(dǎo)管預(yù)計埋進混凝土1～6 m,避免頂部沉碴和多余漿液涌入混凝土中,對混凝土品質(zhì)產(chǎn)生消極影響。在施工期間,需加大測量槽內(nèi)混凝土面面高的力度,再按照測量參數(shù)調(diào)整澆筑次序,以確?；炷撩嫔仙齽蛩俚耐瑫r,能夠?qū)?dǎo)管進行控制和拆除,同時,確保埋入混凝土的深度能夠達到施工規(guī)定的要求。

3.7 防滲墻槽段連接

槽段連接成功與否決定了防滲墻是否發(fā)揮作用,接頭孔開展作業(yè)期間應(yīng)牢牢把控其斜孔率,確保各個區(qū)域墻體接縫的寬度超出預(yù)設(shè)墻體的厚度。在這個項目中,將采用套接結(jié)構(gòu)。

套接選擇鉆鑿法來開展作業(yè),I期槽孔灌筑完工、塑性混凝土首次凝結(jié)后且II期槽鉆進期間,在I期槽端部分,可以進行全孔鉆打,由此在某一點處構(gòu)建出半圓柱狀的II期槽段孔,保證接頭孔各深度的搭接厚度均符合施工標準。等II期槽灌筑作業(yè)完畢后,便可將I、II期槽段連接起來,形成墻體。

4 成槽施工問題及技術(shù)對策

4.1 漏漿處理

本工程在高水位下施工,極易造成塌孔。因此,在槽段開挖之前,需要準備足夠的海泥與鋸末等材料,以便在漿液泄漏時能夠迅速進行處理。一般來說,處理方法包括迅速投入木屑和海泥,并使用鉆頭將其壓實以堵塞孔隙。如果情況更為嚴重,可能需要大量使用水泥漿料,以便完全填充孔洞并保持靜止。在漿液不再泄漏后,可以重新開始鉆進。

4.2 塌孔的處理

造成槽孔側(cè)壁凹陷的成因可能多樣化,包括泥漿的質(zhì)量、槽段土質(zhì)的形態(tài)與致密性,以及孔洞本身的穩(wěn)定性。在槽孔面臨嚴重塌陷的情況下,及時對其進行回填修補,將回填物的高度維持在塌孔表面上方2 m處,并進行壓力壓實,當回填物沉積至密實狀態(tài)時,再重新建立孔洞。對于少數(shù)塌孔,可采用混凝土灌注的方式進行處理,在混凝土初凝狀態(tài)后,再進行二次打孔。

4.3 孔斜的處理

當孔斜問題極為嚴重時,常見的解決手段是充填并再次鉆取。常用的填充材料包括砂卵石或碎石,有時是低標號的混凝土,有時是更硬的大塊卵石或塊石。這些具體方案將視實際情況而定。然后,將按照已闡述的指導(dǎo)原則,以較慢的節(jié)奏進行再次鉆取,以確保鉆孔的垂直度符合要求。在進行混凝土接頭孔的施工時,若發(fā)現(xiàn)上游和下游的偏斜程度遠超預(yù)期,應(yīng)對其及時處理。可采用填充卵石或塊石或低標號混凝土的方式,并在重新鉆孔后進行施工。若偏斜問題出現(xiàn)在左右兩側(cè),應(yīng)對設(shè)計孔深時的偏差值進行仔細計算,采用兩鉆法進行施工,以避免混凝土強度提升導(dǎo)致施工難度增加,以及處理孔斜問題的難度加大。

4.4 堵管的處理

在管路阻塞的情況下,振動上下的管道或能提升其流動性。在此策略失效的情況下,可在規(guī)定的管道長度范圍內(nèi)調(diào)整其位置,同時,依據(jù)混凝土間的壓差來降低混凝土流出的難度。倘若所有調(diào)整策略均未奏效,可以考慮重新配置另一套導(dǎo)管。然而,在啟動灌注過程之前,務(wù)必選用小型抽吸筒清潔導(dǎo)管內(nèi)的泥漿,防止泥漿混合。

5 結(jié)語

綜上所述,近幾十年來地下連續(xù)墻工藝,在基礎(chǔ)工程和地下工程領(lǐng)域成為了廣泛應(yīng)用的施工技術(shù)。該施工方法不僅保護相鄰的建筑物體,還具備防土止?jié)B、噪音小、墻體剛度大等優(yōu)勢,因此被普遍引入到各類建筑項目的基礎(chǔ)施工內(nèi)。本文以實際工程施工為例,認真研究了地下連續(xù)墻施工要點,探討了復(fù)雜地質(zhì)條件下,防滲墻施工工藝及對于漏漿和塌孔的處理,旨在推進施工的安全、質(zhì)量、進度,為整體的工程品質(zhì)提供保障。