嵌巖超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)

廣東省基礎(chǔ)工程集團有限公司 廣州 510620

1 工程概況

本項目為深圳市平安南塔深基坑工程，基坑開挖深度約29 m，支護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，墻厚1 m，槽段寬度4～6 m，墻深將近40 m，采用抗?jié)B等級為P12的C40水下混凝土。

項目周邊市政管線密集，基坑?xùn)|側(cè)為煤氣、通信管線，基坑西側(cè)為高壓電纜管廊，基坑北側(cè)有高壓電纜管廊、雨水管、污水管、通信管線等。項目周邊為高層建筑和主要市政道路。鑒于上述建筑物、管線的重要性且距離基坑邊較近，開挖深度達29 m，基坑安全等級為一級，對基坑支護設(shè)計與施工提出了較高的要求。

場區(qū)巖層以燕山期花崗巖為主，其中微風(fēng)化花崗巖屬較硬巖，自上而下地質(zhì)依次為雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、黏土、中粗砂、粉細砂、粉質(zhì)黏土、粗礫砂、礫質(zhì)黏性土、全風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖。

2 施工難題

本項目地下連續(xù)墻為二墻合一，永久與臨時支護結(jié)構(gòu)二合一，對施工質(zhì)量要求較高，地下連續(xù)墻底嵌入花崗巖層，需要解決的難題有以下幾個方面[1,2]：

1）如何控制地下連續(xù)墻垂直度而不出現(xiàn)較大傾斜；

2）如何確保地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量而不出現(xiàn)滲漏水；

3）鋼筋籠最大長度38 m、最大寬度6 m、最大質(zhì)量38 t，如何確保鋼筋籠整體吊裝下籠而非分成2段。

3 施工工藝流程

地下連續(xù)墻施工工藝流程如圖1所示。

圖1 地下連續(xù)墻施工工藝流程示意

4 超深地下連續(xù)墻垂直度控制技術(shù)

本項目地下連續(xù)墻成孔深度將近40 m，在地質(zhì)條件上，花崗巖殘積土、全風(fēng)化花崗巖軟硬不均，而微風(fēng)化花崗巖則較硬，地下連續(xù)墻成槽垂直度控制既是關(guān)鍵點也是難點。經(jīng)研究，采取先沖導(dǎo)向孔后抓槽技術(shù)，具體實施過程如下[3,4]：

1）采用沖樁機先沖導(dǎo)向孔，一期地下連續(xù)墻沖3個導(dǎo)向孔，二期地下連續(xù)墻沖2個接頭樁+1個導(dǎo)向孔，如圖2所示。沖導(dǎo)向孔過程中由專職施工員負責(zé)巡視檢查、記錄，發(fā)現(xiàn)沖樁錘及鋼絲繩出現(xiàn)沖偏、卡錘等異常現(xiàn)象時，及時回填塊石并修孔。

圖2 6 m槽段導(dǎo)向孔平面示意

2）液壓抓斗成槽機沿2個導(dǎo)向孔之間進行抓槽。在抓槽過程中，應(yīng)該密切注意抓槽機的深度及傾斜度記錄儀。如若發(fā)現(xiàn)傾斜度超過規(guī)范允許值，必須及時利用抓斗自帶的8個液壓系統(tǒng)糾偏塊進行糾偏，然后再繼續(xù)進行抓槽，以確保其安全。

5 嵌巖地下連續(xù)墻泥漿控制和清孔技術(shù)

1）泥漿質(zhì)量控制是地下連續(xù)墻成槽的關(guān)鍵，泥漿控制具體實施過程為：設(shè)置2個大泥漿池，可滿足高峰期施工所需泥漿，泥漿循環(huán)采用泥漿處理器過濾泥漿中的砂顆粒。泥漿指標控制見表1。

表1 泥漿的性能指標

2）地下連續(xù)墻墻底沉渣厚度控制采用空氣吸泥法（圖3）?？諝馕喾ú捎?英寸管（φ100 mm），從管下壓入6～8 MPa空氣，空氣上行產(chǎn)生壓力差（負壓）吸取泥渣。吸泥管沿槽段底部緩慢移動，抽吸槽底沉渣，在槽段頂部不間斷地補充新泥漿，控制槽內(nèi)的泥漿液面不低于導(dǎo)墻頂?shù)?.3 m。

6 地下連續(xù)墻接頭沖刷技術(shù)

本項目基坑開挖深度29 m，開挖面以上部分砂層（細砂、中砂、粗砂、礫砂）厚度達15 m，如何確保接頭部位止水質(zhì)量并防止出現(xiàn)滲漏水是施工重點。經(jīng)研究，采取接頭沖刷器技術(shù)，具體實施過程為：

1）在一期地下連續(xù)墻鋼筋籠制作時，采用工字鋼接頭止水方案，工字鋼接頭形式適用于南方地下水比較豐富的深基坑工程止水，而二期地下連續(xù)墻鋼筋籠則插入一期工字鋼內(nèi)形成咬合，澆筑水下混凝土后，一期與二期地下連續(xù)墻有機形成一個擋土與止水整體。

圖3 氣舉反循環(huán)清孔示意

2）在一期地下連續(xù)墻鋼筋籠制作時，工字鋼內(nèi)預(yù)埋圓弧形泡沫塑料（圖4），其作用一是填充導(dǎo)向孔圓柱體空間，作用二是減少一期地下連續(xù)墻混凝土繞流到工字鋼背后，作用三是便于接頭沖刷器沖刷干凈。

3）一期地下連續(xù)墻水下混凝土澆筑完畢后，采用接頭沖刷器沖刷。接頭沖刷器采用方錘改進，配鋼絲刷。接頭沖刷器緊貼工字鋼接頭，反復(fù)沖刷，直至接頭沖刷干凈。

圖4 地下連續(xù)墻工字鋼接頭及圓弧形泡沫塑料塊示意

7 超長鋼筋籠機械連接技術(shù)

本項目鋼筋籠最大長度38 m、最大寬度6 m、最大質(zhì)量38 t，鋼筋籠制作采用何種連接方式控制施工質(zhì)量是施工重點。經(jīng)研究，采用直螺紋套筒機械連接，具體過程為：

1）鋼筋端頭切平：采用砂輪切割機切割鋼筋頭，以便鋼筋端面與母材軸線方向垂直。

2）剝肋滾壓螺紋：采用鋼筋剝肋滾壓直螺紋機，將待連接鋼筋端頭加工成螺紋。

3）絲頭質(zhì)量檢驗：對加工的鋼筋絲頭進行質(zhì)量檢驗。

4）鋼筋套筒擰緊：采用2把管鉗同時將鋼筋與套筒擰緊。

5）套筒質(zhì)量檢驗：對套筒連接進行質(zhì)量檢驗。

8 超長鋼筋籠整體吊裝法

本項目鋼筋籠屬于超過一定規(guī)模的危險性較大分項工程，鋼筋籠采用何種方式起吊而不出現(xiàn)變形是施工難點。經(jīng)研究，采用雙機四吊點翻身吊技術(shù)，同時，鋼筋籠自身需設(shè)加強措施，具體實施過程為[5]：

1）鋼筋籠自身加強措施：對于6 m一期槽段（帶工字鋼），沿鋼筋籠橫向共布置4榀桁架鋼筋，桁架鋼筋布置間距為1 500 mm，桁架鋼筋采用HRB400φ32 mm的鋼筋，桁架鋼筋之間設(shè)有W形筋，吊點位置還設(shè)有水平加強筋，水平加強筋采用HRB400φ32 mm的鋼筋（圖5）。對于6 m一期槽段（帶工字鋼），沿鋼筋籠縱向布置U形加強筋，U形加強筋主要設(shè)在4組吊點位置，并沿跨中均勻布置，以加強鋼筋籠整體性（圖6）。

圖5 6 m鋼筋籠4榀桁架平面布置示意

圖6 6 m鋼筋籠U形加強筋縱向布置示意

2）雙機四吊點翻身吊技術(shù)：根據(jù)鋼筋籠最大長度及最大起吊荷載，通過計算、查表、作圖，確定采用2臺履帶式起重機同時起吊鋼筋籠，主吊采用2 000 kN履帶式起重機，副吊采用800 kN履帶式起重機，起吊后副吊不動，主吊向副吊平穩(wěn)行駛，鋼筋籠由平吊轉(zhuǎn)為立吊，起吊后鋼筋籠轉(zhuǎn)90°，起重臂調(diào)整角度為72°后負載行駛，到達指定位置后下籠，如圖7所示。

9 開挖后地下連續(xù)墻驗證

采用上述地下連續(xù)墻施工組合技術(shù)后，在整個地下連續(xù)墻施工過程中，所有鋼筋籠起重吊裝過程順利，驗證了鋼筋籠起吊計算、配置起重設(shè)備的設(shè)計合理性?；娱_挖后進行檢查，地下連續(xù)墻垂直度滿足要求，未出現(xiàn)較大傾斜，地下連續(xù)墻接頭部位未出現(xiàn)漏水、漏砂現(xiàn)象?；娱_挖到底后，地下連續(xù)墻變形監(jiān)測結(jié)果表明，地下連續(xù)墻測斜最大值為11.47 mm（報警值為24 mm），地下連續(xù)墻墻頂位移最大值為4.7 mm（報警值為24 mm），地下連續(xù)墻實際變形值均小于設(shè)定報警值，基坑始終處于安全、可控的狀態(tài)。

圖7 38 m長鋼筋籠雙機四吊點翻身吊示意

10 結(jié)語

本項目嵌巖超深地下連續(xù)墻施工采用上述組合技術(shù)取得了成功，主要有以下幾方面總結(jié)：

1）對超深地下連續(xù)墻，采用先沖導(dǎo)向孔后抓槽技術(shù)，利用導(dǎo)向孔引導(dǎo)抓槽垂直度，再利用抓斗自帶的8個液壓系統(tǒng)糾偏塊進行糾偏，可有效保證地下連續(xù)墻垂直度。

2）泥漿質(zhì)量控制是地下連續(xù)墻成槽關(guān)鍵，采用泥漿處理器控制泥漿含砂率，采用空氣吸泥法清除孔底沖巖碎屑，可提高成槽質(zhì)量，提高水下混凝土澆筑質(zhì)量。

3）地下連續(xù)墻采用工字鋼接頭止水方案，工字鋼內(nèi)預(yù)埋圓弧形泡沫，務(wù)必采用接頭沖刷器將工字鋼反復(fù)沖刷干凈，使得一期與二期地下連續(xù)墻形成有機整體，提高接頭部位止水質(zhì)量。

4）超長鋼筋籠制作，采用直螺紋套筒機械連接方式，可有效提高鋼筋籠加工質(zhì)量，再合理配置桁架、水平加強筋、U形加強筋，采用雙機四吊點翻身吊技術(shù)，可確保鋼筋籠起重吊裝安全，確保地下連續(xù)墻施工順利。