砂卵礫石層連續(xù)墻法豎井施工缺陷防治技術(shù)

李勝新，張平，李澤苑

中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊065000

砂卵礫石層連續(xù)墻法豎井施工缺陷防治技術(shù)

李勝新，張平，李澤苑

中國石油天然氣管道局第四工程分公司，河北廊坊065000

在地質(zhì)結(jié)構(gòu)為砂卵礫石層與巖石層的穿越江河隧道的豎井施工中，多采用連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，因地層情況復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)墻成槽困難、槽壁坍塌、接頭夾渣和墻體接頭劈叉等重大施工缺陷，因此應(yīng)采取措施加以防治。文章結(jié)合工程實際，分析了連續(xù)墻施工缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的防治措施，最后介紹了措施實施的良好效果等。

穿越隧道豎井；連續(xù)墻；施工缺陷；防治措施

0 引言

南坦海盾構(gòu)穿越隧道豎井采用連續(xù)墻法施工，豎井內(nèi)徑14.5m，連續(xù)墻深度32m、厚800mm，由10個槽段組成多邊形近似圓結(jié)構(gòu)，分一、二期各5槽段分別進行施工，槽段尺寸長5.6 m×寬0.8 m。

每個槽段采用“三沖二抓”成槽，槽段接頭采用自制鋼板工字鋼（高650 mm、寬600 mm、板厚12 mm），內(nèi)襯厚度為600 mm。地層分布為：腐植土層、淤泥層、粉砂層、砂卵礫石層、巖石層。最大地層水壓0.31 MPa。計劃施工工期150 d。

為規(guī)避施工風(fēng)險，保證項目順利實施，對國內(nèi)類似地質(zhì)情況的20多個連續(xù)墻基坑施工案例進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)墻成槽過程中出現(xiàn)槽壁坍塌、接頭夾渣和墻體接頭劈叉等重大施工缺陷的案例達(dá)到16.3%。較嚴(yán)重時，井內(nèi)開挖出土?xí)r出現(xiàn)涌水、涌砂，導(dǎo)致設(shè)備被淹、地面沉降；嚴(yán)重時，直接影響到人員、設(shè)備及其周圍建（構(gòu)）筑物的安全。為解決以上問題，需要采取冷凍法、高壓旋噴、高壓灌漿或多個工法的組合進行地層加固、止水，投入資金為幾十萬元到幾百萬元不等。本文對施工缺陷的成因進行分析并提出相應(yīng)的防治措施。

1 施工缺陷的成因分析

1.1 連續(xù)墻成槽過程中槽壁坍塌的原因

（1）導(dǎo)墻周圍施工設(shè)備作業(yè)區(qū)地面加固硬化不足，整體承載力偏低，受沖擊鉆機、液壓抓斗成槽機等的作業(yè)振動，導(dǎo)致淤泥層段的槽壁變形與坍塌。

（2）隨著泥漿使用時間的延長，泥漿的密度、黏度、抗剪切力等性能下降，失去了良好的護壁能力，導(dǎo)致槽壁的失穩(wěn)坍塌。

（3）液壓抓斗成槽機在成槽過程中強行沖擊切入泥土加大了振動，導(dǎo)致槽壁失穩(wěn)而后坍塌。

1.2 連續(xù)墻接頭與墻體產(chǎn)生夾渣的原因

（1）一期槽段接頭在混凝土澆筑前，用沙袋將槽段接頭工字鋼二端分層回填壓實，以防止混凝土在澆筑時進入槽段接頭二端，因回填沙袋時很難做到整齊碼放與壓實，導(dǎo)致出現(xiàn)空洞，從而使部分澆筑的混凝土進入了接頭空洞內(nèi)。

（2）二期槽段接頭采用沖擊鉆進行清理，此作業(yè)受操作人員的施工經(jīng)驗、情緒影響極大，由于下錘沖擊速度過快或沖擊鉆齒磨損，往往會導(dǎo)致接頭清理不徹底，形成了倒三角形混凝土與沙袋的粘結(jié)塊，這樣在連續(xù)澆筑時因受其影響而形成了夾渣缺陷。

（3）在槽段的水下混凝土澆筑前，泥漿未置換，沉渣清理不徹底，這樣在混凝土澆筑時因?qū)Ч芷鸢嗡俣瘸^澆筑速度或其他原因，而導(dǎo)致導(dǎo)管插入深度不足，混凝土不能有效地將沉渣頂替上來而形成夾渣。

2 防治措施

根據(jù)地質(zhì)勘探資料以及專家們對連續(xù)墻施工產(chǎn)生缺陷原因的分析，采取了以下防治措施。

2.1 改善地面承載力的方法

2.1.1 方案比較

（1）單一采取換填建筑垃圾或碎石的措施不利于地面承載力的均勻分布和臨時用地結(jié)束后的復(fù)耕。

（2）采用混凝土固化地面的方法可有效地均布地面承載力，另外臨時用地結(jié)束后也利于復(fù)耕。

（3）采取換填與地面固化相結(jié)合的方法可行，但成本高，也不利于臨時用地結(jié)束后的復(fù)耕。

由此可見，方案（2）比較可行。

2.1.2 方案的具體確定

按照以上的分析，并根據(jù)淤泥質(zhì)地層的特性、85t液壓抓斗機的自重、成槽施工的振動荷載等，確定采取以下具體方案：

（1）在原地面平整后，鋪設(shè)塑料薄膜+鋪設(shè)φ14 mm、300 mm×300 mm鋼筋網(wǎng)+澆筑300 mm厚C30混凝土。

（2）固化區(qū)應(yīng)滿足液壓抓斗機活動的最小寬度8 m的要求。

（3）地面固化處理與外導(dǎo)墻施工同時進行，兩者形成整體結(jié)構(gòu)，以提高地層的承載能力和整體結(jié)構(gòu)強度。

（4）槽段出土堆放最小距離不應(yīng)小于40 m并及時外運，防止局部回載，影響槽段的開挖與成槽。

2.2 泥漿護壁防止槽壁坍塌的措施

根據(jù)地質(zhì)情況與施工經(jīng)驗，選用泥漿的配合比為：水1 000 kg、膨潤土80 kg、CMC 0.3 kg、NaHCO33 kg、添加劑適量。泥漿的性能見表1。

表1 泥漿的性能

在成槽施工全過程中，泥漿性能每3～4 h檢測一次，發(fā)現(xiàn)泥漿性能改變至接近邊界值時，應(yīng)及時補充、更換、調(diào)整、分離泥漿，確保在各施工階段泥漿性能達(dá)到表1規(guī)定的要求。

3 措施的實施效果

通過對砂卵礫石層連續(xù)墻豎井施工重大缺陷的事前經(jīng)驗總結(jié)、原因分析，制訂了切實可行的措施，該措施在本項目施工的全過程中起到了很好的預(yù)防作用，工程未發(fā)生以上較大的缺陷與風(fēng)險，保證了項目的順利實施，施工提前10 d完成。

[1]羅云峰.連續(xù)墻成槽施工中的泥漿性能研究與探討[J].巖土工程學(xué)報，2010（S2）：447-450.

Defects Prevention and Treatment of Shaft Construction Using Diaphragm WallStructure inSand and GravelStratums

LiShengxin，Zhang Ping，LiZeyuan
FourthEngineering Company of China Petroleum Pipeline Bureau，Langfang 065000，China

Diaphragm wall structure is commonly applied in shaft construction of tunnel crossing river in sand and gravel or rock formations.Because of complex stratum conditions，the serious defects are often occurred，such as difficult trench formation，trench wall collapse，slag entrapment in joints，or split in wall joint.So corresponding measures must be taken to prevent and treat these defects.This paper，in combination with practical project，analyzes the causes of defects in diaphragm wall construction，provides countermeasures and illustrates the perfect effect of implementing the measures.

shaft of tunnel；diaphragm wall；constructiondefect；preventionand treatment measures

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.03.020

李勝新（1957-），男，江蘇海門人，高級工程師，1987年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)機電專業(yè)，現(xiàn)從事非開挖施工及管理方面的工作。

2014-08-31