采用全套管切除地下連續墻實例研究

崔艷濤/CUI Yan-tao（天津市地下鐵道集團有限公司，天津 300130）

采用全套管切除地下連續墻實例研究

崔艷濤/CUI Yan-tao
（天津市地下鐵道集團有限公司，天津 300130）

[摘 要]工程采用的全套管設備通常應用于城市地下樁基礎的清除及硬巖地質的鉆鑿成孔，在富含地下水的地質條件下切除強度較高的鋼筋混凝土地下連續墻，既無案例可循，也沒有經驗可供參考，工藝要求高、施工難度大，對施工中遇到的一些問題進行了仔細研究，探索出一些經驗，介紹給各位專家、學者。

[關鍵詞]地下連續墻；切除；全套管

1 工程簡介

天津地鐵6號線A站原為地下兩層島式車站，基坑寬20.7m，開挖深度16.45m，圍護結構采用地下連續墻，厚800mm、深31.5m，地鐵線網規劃調整后新增與10號線B站T字換乘，換乘節點為地下3層，開挖深度25.06m，圍護結構采用地下連續墻，厚1 000mm、深44m。由于6號線A站地下連續墻已完工，新增換乘節點1 000mm厚地下連續墻與已完成的800mm厚的地下連續墻存在交叉(圖1)，經綜合考慮后，決定將交叉處已完工地下連續墻切除，重新施作地下連續墻。

圖1 新增地下連續墻與已完成地下連續墻交叉示意圖

地鐵車站施工范圍內地層主要為人工填土層（Qml）、第四系全新統上組陸相沖積層（Q43al）、第四系全新統中組海相沉積層（Q42m）及第四系全新統下組陸相沖積層（Q41h、Q41al），巖性以粘性土、粉土為主。經勘察資料綜合分析判定，當抗震設防烈度為7度時，本場地埋深20.00m以上飽和粉土屬非液化土層，該場地屬非液化場地。場地地下水水位較高，潛水含水層地下水靜止水位埋深1.50m，第一承壓含水層深16m，承壓水頭深7m，第二承壓含水層深23.5m，承壓水頭深6m，兩層承壓水層間隔有不透水的粉質粘土層。

2 方案確定

已完成的地下連續墻采用C40P8混凝土，主筋為?28HRB335,間距300mm，地下連續墻切除后的切口作為新建地下連續墻的基準面，垂直度要求高，常規的破除方法難以保證工期質量，經市場調研后，決定選用RT-200H型360°全回轉全套管鉆機施工，切除平面如圖2所示。

圖2 地下連續墻切除平面示意圖

3 設備組成及工藝流程

RT-200H型360°全回轉全套管鉆機及主要配套設備有：全回轉鉆機主機、動力站、連接油管、套管、定位鋼板、路基板、反力叉、配重架、配重、履帶式吊機、重抓斗、十字沖錘等。

工藝流程為：場地平整→測量定位→安放路基板及定位→安放全回轉鉆機→安裝套管、鉆頭、校正垂直度→液壓泵站就位、鉆機調平→安裝配重、反力叉→啟動液壓泵站、正式鉆進→套管內障礙物清除→土體回填、分層夯實、拔管→鉆機移位。

4 工程重難點及所采取對策

1）將須清除部位舊地下連續墻全部清除，不殘留鋼筋混凝土，保證后續成槽施工順利進行。針對31.5m的障礙物深度，本工程進場套管41.5m，每孔鉆進深度不低于35m，清除深度不低于32m，必須保證套管內清除出的土體為地下原狀土體，其中不殘留鋼筋混凝土，認真檢驗后再回填，以確保清除質量。

2）舊地下連續墻清除鉆進過程中，必須確保鉆進垂直度滿足要求，以確保后續成槽施工及鋼筋籠下放作業順利進行。孔位鉆進過程中，尤其是只切除部分地下連續墻的孔位鉆進過程中，套筒受力不對稱，極易歪斜。為確保套管鉆進垂直度，采取降低鉆機轉速，減小鉆進壓力和進尺，并在每個行程鉆進完成后，將該行程套管重新提出，再次緩慢鉆進，以修正首次鉆進時的垂直度偏差。對于一個行程無法完成垂直度修正時，可提出多個行程，直至套管垂直度滿足要求時，再次緩慢鉆進并確保鉆進垂直度。

3）土方回填質量的好壞，直接影響后續地下連續墻的施工質量。土方回填嚴格采用三七灰土回填，每層填2m并用十字沖錘夯實，確保回填密實度。作業完成后，在回填孔位兩側采用雙重管高壓旋噴加固，避免新地下連續墻成槽時出現塌孔。

4）因清障深度較深，在地下16～30m地層存在承壓水層，如果涌入套管內地下承壓水過多，在十字沖錘和沖抓斗沖擊時，水面抵消了很大一部分沖擊力，將致使套管內的鋼筋混凝土清出困難。針對該問題，采取的措施有：在鉆進過程中，在保證鉆機正常工作的前提下，盡量在套管內多預留反壓土，避免或減少承壓水涌入造成套筒內積水。當出現因鉆進困難無法預留太多反壓土致使承壓水涌入套管內時，也不能抽排套管內積水，以免造成地下水土流失嚴重而出現地面下沉。如果套管內水深在2～3m左右時，可向套管內填充適量干燥、吸水量大的灰土，通過灰土吸收套管的地下水，再將灰土抓出，同時盡量將套管多鉆入土體，以增加反壓土重量，防止承壓水再次涌入，保證正常作業。若套管水深超過3m以上時，采用上一種措施難以解決，通過多次試驗，采取向套筒內注水，提升套管內水位，使套管內水面高出套管內土面8m左右，不將十字沖錘及沖抓斗提出水面，直接在水下沖、抓，雖然沖擊力打了折扣，進度放緩，但該問題得到解決。

5 其他問題及對策

1）需清除的障礙物強度高，鉆進進度緩慢，且容易損傷刀頭。經過分析，發現是鉆機鉆進時與鋼筋混凝土摩擦生熱較大，水分蒸發快，刀頭長時間切削高強度障礙物產生高溫，造成刀頭強度降低，致使鉆進切削困難，進度緩慢；另外，刀頭高溫加上壓入進尺過大，使刀頭瞬間局部受力過大，造成刀頭損壞，從而也更增加了鉆進難度。針對該問題，采取的措施有：①往套管內加入適量的水，加注的量以水面高出套管內土面20～30cm左右為宜。一方面通過水的滲透對刀頭降溫，防止刀頭高溫及損壞，另一方面潤滑套管壁和土體，降低旋轉扭矩和鉆進摩阻力。②降低鉆機轉速，減小鉆進壓力和進尺，防止因壓力和壓入量過大，造成刀頭瞬間局部受力過大，損傷刀具。通過以上措施，從第一鉆孔刀頭損傷16把（總共為33把），到后來每孔損傷2～8把，有效地緩解了該難題，也加快了施工進度。

2）套管損傷問題。這主要是因為套管垂直度偏差較大而鉆機處于水平狀態，造成套管在旋轉過程中，與兩側的地下連續墻產生很大的扭力，套管損傷出現裂縫，通過控制并不斷修正套管鉆進時的垂直度予以解決。

3）套管接頭松動，套管螺栓脫落，甚至出現套管接頭內絲螺紋掉落。若套管接頭螺栓脫落到一定程度，很可能造成兩節套管接頭分離，最后出現套管無法拔出的嚴重后果。出現這一問題的原因是連接螺栓沒有進行復緊，而在鉆進過程中因扭力作用，使原本以為緊到位的螺栓松動甚至脫落。針對這一問題，采取的措施有：①將脫落的螺紋全部補齊，保證下次鉆進兩節套管連接的緊固效果；②每節套管接頭螺栓均嚴格進行3次復緊，即在鉆機平臺上連接的時候復緊第一次，套管鉆至副夾緊機構上方30cm左右時復緊第二次，接頭鉆入地面以下2m左右時，再提出地面進行第三次復緊。通過以上措施，再未出現螺栓松動脫落的現象。

4）套管連接時摘鉤問題。在拔除樁基礎施工中，可以將套管一次鉆入地面以下，人工可以直接在鉆機平臺上摘鉤。但在本工程中，因地下障礙物強度高，無法一次鉆入地面，往往需要把工人提升到一定高度后在高空摘鉤，這增加了作業難度同時，也存在很大的安全隱患。針對該問題，經過現場作業人員的研究分析、推敲，委外加工了一種簡易的自動脫鉤器，這樣套管連接好后，作業人員不再高空摘鉤，直接在地面拽鎖扣繩和脫鉤繩即可摘鉤，既降低了作業難度，也消除了安全隱患。

5）吊車鋼絲繩斷裂造成重物掉入套管內的問題。由于吊車鋼絲繩在施工作業中頻繁承受拉伸沖擊，損耗很大，曾出現吊車鋼絲繩斷裂造成重物掉入套管內，不僅給施工帶來很大的難度，也存在極大的安全隱患。為此我們要求在每班作業前，對吊車鋼絲繩及使用的吊索具進行嚴格檢查，發現問題及時更換，以避免該問題的發生。

6）地面振動影響大。受工藝本身的限制，套筒鉆進后需用十字沖錘將套筒內的大塊鋼筋混凝土擊碎后，再用沖抓斗抓出，十字沖錘沖擊時造成的振動影響較大，振動影響與十字沖錘提升高度直接相關，可采取降低十字沖錘提升高度、低錘密擊的方法，減小對已完成地下連續墻的不利影響。

6 效果分析

1）垂直度 切除完成后經垂直度檢驗，垂直度滿足設計3‰要求，新地下連續墻成槽施工時，刷壁、吊放鋼筋籠進展順利。在后續的車站土方開挖中，切口順直，切口縫無明顯夾泥。

2）振動影響 十字沖錘作業時產生的振動，對?800鎖扣管柔性接頭形式的地下連續墻縫有較明顯的影響，在完成地下連續墻切除后，對作業點周圍半徑30m范圍內、所有的已完成地下連續墻墻縫進行了單高壓旋噴樁止水帷幕施工，但在后續的開挖過程中仍發現多處地下連續墻縫存在濕漬、滲水現象，說明振動對墻縫有一定的不利影響。該滲水無壓力，用堵漏材料聚氨酯簡單處理后即解決。

雖然切除舊地下連續墻與附近1 000mm厚的新地下連續墻同步施工，但對工字鋼柔性接頭形式的1 000mm厚地下連續墻幾乎沒有任何影響，在后續的開挖過程中也沒有發現工字鋼接頭處出現濕漬，說明振動并不影響工字鋼接頭形式的地下連續墻質量。

3）工期 第一鉆孔鉆機受力均衡對稱，但阻力較大，工期約15天，第二鉆孔鉆機受力不對稱，垂直度調整頻繁，工期約10天。

7 結 語

較之樁基礎拔除施工，切除地下連續墻施工有很大的不同，施工難度較大，技術要求高，但相對于整個工程，安全質量有良好保證，在節約施工工期的同時，也降低了施工成本。本工程的順利完工，為切除高強度地下連續墻、地下圍護結構冷縫及無法封堵的滲漏水問題的解決提供了新思路、新方法。

[參考文獻]

[1] GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗收規范[S].

[2] YB 9258-97,建筑基坑工程技術規范[S].

(編輯 張海霞）

［中圖分類號］U455.45+2

［文獻標識碼］B

［文章編號］1001-1366(2015)03-0051-03

［收稿日期］2015-02-11

Case research of underground continuous wall resection by the whole casing