不良地質地下連續墻槽壁高質量施工技術

陳召桃

摘要：平南三橋北岸拱座區域存在粉質黏土、強透水砂卵石不良地質，粉質黏土層遇水易坍塌，卵石層穩定性不良，基礎地下連續墻成槽時槽壁垂直度難以滿足0.25%H的設計要求。經采用水泥攪拌樁加固粉質黏土層、鈉基膨潤土泥漿優化配比方案，并輔以基于泥漿凈化器建立的雙泥漿循環系統、專業成槽設備、精細化施工技術等控制措施，地下連續墻全部槽段垂直度均在0.25%H以內，成槽過程槽壁穩定，且拱座基坑開挖后，地下連續墻墻體線形順直，外觀質量良好。該不良地質地下連續墻成槽質量控制施工技術，解決了平南三橋高質量標準成槽的技術難題，可為類似施工提供參考。

關鍵詞：平南三橋;地下連續墻;粉質黏土;強透水卵石層;槽壁垂直度

中圖分類號：U443.16+4 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.002

文章編號：1673-4874（2020）11-0006-04

0引言

地下連續墻一般用于軟土地區深基坑支護，作為主體結構較少，對于槽壁垂直度控制無較高質量要求。目前，地下連續墻成槽穩定性機制研究已較為完善，如袁芬采用三維拉格朗日方法分析確認不同施工階段槽壁水平變形和地面沉降特性;Berlon采用數值模擬分析了地下連續墻深開挖變形受力特性;夏小剛就富水砂卵地層地下連續墻槽壁穩定性影響因素進行數值分析。但對于不良地質的地下連續墻槽壁垂直度高質量控制施工技術研究和相應實體工程應用支撐還相對缺乏。本文以平南三橋拱座基礎地下連續墻為工程實例，就粉質黏土、富水砂卵石地層中成槽垂直度控制施工技術展開研究。

1工程概況

平南三橋北岸拱座基礎地下連續墻外徑為60.0m，墻身厚1.2m，墻頂標高+24.0m。地下連續墻按不等高設計，穿過粉質黏土層及卵石層，嵌入中風化泥灰巖不小于4.0m。為方便施工，先開挖施工平臺至+27.0m標高再進行地下連續墻施工，其中粉質黏土層厚約16.0m，卵石層（中密狀為主，間隙充填圓礫、細砂及粉質黏土，強透水性，中等～強富水）厚13.7～19.8m。地下連續墻劃分為44個槽段，槽段間采用銑接接頭，設計垂直度要求達0.25%H（H為槽深）以內，質量控制標準要求高。粉質黏土層遇水易坍塌，卵石層穩定性不良，成槽穩定性及槽壁垂直度高質量控制難度大。

2地下連續墻成槽穩定性分析

根據設計鉆探、現場地質調查，并結合附近工程資料，綜合確定基礎處巖土層的巖土物理性質參數值見表1。

2.1槽壁護壁及加固方案選定

為提高槽壁質量，采用鈉基膨潤土改良泥漿，并采用水泥攪拌樁進行槽壁加固。

（1）優質泥漿配比。鈉基膨潤土泥漿具有良好保水性、流變性，膠凝強度高，能顯著改善泥膜質量。使用鈉基膨潤土、純堿、清水、CMC配置基漿，成槽過程采用重晶石和CMC調節泥漿性能，泥漿配比研究基本思路如圖1所示。

經過反復試驗，確定最佳性能泥漿配比（質量比）為“水：膨潤土：純堿：CMC=1000：100：3：0.5”。測定基漿性能如表2所示。

（2）槽壁加固水泥攪拌樁布置。水泥攪拌樁采用“兩噴四攪”施工工藝，樁徑為60cm，攪拌加固深度至黏土層底部往下1m，樁沿地下連續墻內外側布置，樁間距為45cm（見圖2）。水灰比為0.6。

2.2加固方案穩定性分析

地下連續墻槽壁穩定分析一般采用極限平衡方法，本文采用簡化平面滑動模型（見圖3）分析加固后地下連續墻槽壁整體穩定性。圖中符號：q為地面荷載，F為泥漿對槽壁側壓力，T為水泥攪拌樁水平抗剪力，W為滑動體重力，Ⅳ為滑動面底部抗力，c為土體粘聚力，H為滑體高度，h1為泥漿液面到地面距離，h2為地下水位到滑腳距離，y1為土體重度，y2為泥漿重度，θ為滑動破壞面與水平面夾角。

3施工技術要點

3.1水泥攪拌樁兩噴四攪工藝控制

（1）測量放樣。全站儀和水準儀樁位放樣，釘好十字保護樁，做好記錄留查。場地平整與測量放樣出現交叉時，在水泥攪拌鉆機下鉆時進行樁位校核。

（2）施工順序。槽壁兩側對稱跳孔施工。

（3）預攪下沉。固定攪拌樁機，沿導向架攪拌切土下沉至加固深度，下沉速度控制在1m/min。

（4）提升噴漿攪拌。攪拌頭鉆至設計標高后，即開始壓漿，壓漿量>28L/min，壓力>O.4MPa，于樁底攪拌壓漿20～30s后，以0.4～0.6m/min提升速度邊攪拌邊壓漿，至底面。

（5）重復作業。再次攪拌到達樁底并持續于樁底攪拌15～20s后，以0.4～O.6m/min速度攪拌提升至樁頂。

（6）監測監控。施工過程專人對導向架垂直度、下沉與提升速度、水泥漿配比進行監測記錄，其中導向架垂直度≤1/150，下沉速度為1m/min，提升速度為0.4～0.6m/min，水泥漿水灰比為O.6。

3.2泥漿凈化循環系統

泥漿系統包括泥漿池、制漿站、泥漿凈化系統、泥漿循環管道、廢漿池、臨時棄渣池。其中設置2套獨立泥漿循環系統，ZR-400泥漿循環系統負責清孔、清渣（見圖4），ZX-200泥漿循環系統負責換漿補漿（見圖5）。

3.3泥漿性能控制

成槽過程中循環泥漿性能較差時，優先排出廢漿并補充基漿。應對一些塌孔特殊情況需調整泥漿性能時，可通過下述方法完成：

（1）黏度調整。加膨潤土或加CMC或堿提高黏度，加水降低黏度。

（2）比重調整。卵石層成槽時，添加重晶石或加重晶石及膨潤土，提高比重。

（3）失水量減少。加膨潤土和CMC。

（4）穩定性增加。添加膨潤土和CMC。

3.4成槽設備選用

地下連續墻分I期槽段及Ⅱ期槽段，先進行I期槽施工，后進行Ⅱ期槽施工。雙輪銑應用于較硬到硬，甚至堅硬的地層;而液壓成槽機僅適用于軟地層。為提高成槽質量，選用設備需滿足以下條件：

（1）抓斗或銑頭厚度與地下連續墻槽壁寬度相適應，成槽深度滿足要求。

（2）雙輪銑銑輪中間加裝有擺動齒圈，用于絞銑削銑輪中間的突起物。

（3）雙輪銑自帶氣舉反循環排渣銑頭或泵吸反循環系統。

（4）具備架體頂部和斗架體糾偏系統，如推板糾偏裝置，自動調整成槽垂直度。

在成槽過程需時刻監測成槽垂直度，需配備1～2臺超聲波地下連續墻垂直度檢測儀，儀器測量精度達O.2%以上，具備四向測量、實時輸出成槽槽壁圖像及檢測數據等功能。

3.5其他控制措施

（1）地下連續墻施工前，探明地下溶洞情況，采用沖擊鉆鉆孔灌注低標號水下混凝土。

（2）導墻內壁偏位嚴格控制垂直度及內壁線偏位，內壁偏位不應超過±10mm，垂直度不應超過1/400。

（3）備足黏土及片石，應對漏漿、塌孔突發情況，并在導墻向下1～2m設置泥漿警戒線實時觀測泥漿面。

（4）在地下連續墻兩側設置沉降觀測點，至少一天2次監控周邊土體沉降情況。

（5）成槽檢驗合格后，應在同一天內下放鋼筋籠及澆筑混凝土。

4工程應用效果

經采用上述施工技術，平南三橋44個地下連續墻槽段成槽垂直度超聲波檢測均滿足1/400要求（見圖6），成槽過程無明顯塌孔現象，槽壁穩定。拱座基坑開挖后，地下連續墻墻體線形順直，外觀質量良好（見圖7）。

5結語

（1）本文研究確定的地下連續墻成槽質量控制技術，較好地解決了平南三橋粉質黏土、富水砂卵石不良地質地下連續墻成槽穩定性的技術難題，為類似施工提供參考。

（2）優質膨潤土泥漿經過優化配合比設計，配合完善的泥漿凈化器雙泥漿循環系統，可有效提升地下連續墻成槽穩定性。

（3）覆蓋層為粉質黏土的地下連續墻成槽施工，可通過水泥攪拌樁實現槽壁穩固。

（4）專業施工設備的選用，對地下連續墻成槽質量有良好促進作用。