強透水卵石層內地下連續墻成槽技術研究

徐航

摘要：文章以平南三橋項目為例，系統介紹了強透水卵石層地質條件下，地下連續墻施工工藝流程、特種泥漿制備和使用方法、槽段施工等關鍵控制技術。

關鍵詞：巖土工程;強透水卵石層;地下連續墻;成槽技術

中圖分類號：U443.16⁺4 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.021

文章編號：1673—4874（2020）11—0077-04

0引言

地下連續墻是位于地面以下的連續墻體結構，常作為建筑結構基礎工程中擋土、防滲、截水的輔助結構。由于單位結構尺寸小，墻體剛度大，地下連續墻的施工過程對周圍地基擾動很小，且噪聲低震動小。地下連續墻適用于軟弱的沖積層、中硬地層、密實的砂礫層以及泥巖，適用范圍較廣。地下連續墻也可以組成具有較大承載能力的結構，可以作為構筑物的基礎，在一定程度上替代其他基礎形式。因此，地下連續墻在地下結構領域用途廣泛。地下連續墻的施工步驟是利用特殊的成槽設備，在泥漿護壁的條件下，在基坑周邊開挖出一條狹長的線性溝槽，然后在溝槽中放置鋼筋籠并澆筑混凝土，即筑成一條深入地層的完整連續的墻壁。在地下連續墻施工過程中，成槽深度往往很深，這就造成地下連續墻施工對地質條件要求十分講究，對于含有承壓水層的強透水卵石層等復雜地質條件施工難度大，成本高。本文依托平南三橋項目，對強透水卵石層內地下連續墻的成槽技術進行研究。

1工程概況

地下連續墻位于平南三橋北岸拱座，外徑60.0m，墻身厚1.2m，地下連續墻按不等高設計，嵌入中風化泥灰巖≥4.0m，地下連續墻頂面高程為24.0m，地面高程為-11.0～-5m。墻身高29.0～35m。石層成槽工藝采用抓取成槽法，槽間接頭處理采用“銑接法”。

2工程地質及水文地質條件

2.1工程地質

橋位區地處沖積河流階地地貌，地勢較平緩、開闊，地面高程為27.70～38.70m，軟塑型粉質黏土層層厚2～15.1m（標高為21.48～24.77m），可塑性粉質黏土層層厚7.3～13.1m（標高為11_48～14。79m），卵石層層厚13.7～19.8m（標高為-3.02～一O.31m），中風化泥灰巖層厚24.6～30。3m（標高為-27.62～32.52m），地下連續墻基坑底標高為-10.5～一5m（見圖1～2）。

2.2水文地質

橋位處存在大型水體——潯江，橋位上層區域的滯水埋藏淺，呈不連續的帶狀分布，排泄以大氣蒸發為主，少量垂直滲透，與地面水的水力關系較弱。北岸卵石層承壓水河床底部高程接近卵石層的頂面，卵石層具有強透水性，卵石孔隙水與潯江的水位互補，與潯江水位密切相連。巖溶裂隙水埋藏深，具備承水性，穩定的水位稍高于江水水位，巖溶裂隙水和江水之間的關系主要由巖溶裂隙發育程度所控制。

本橋位所處潯江段歷史最高水位為41.46m，2014—2017年橋址區水位情況見圖3：

3施工方法及工藝

3.1導墻施工

為保證地下連續墻在穿越卵石層時定位準確，成槽施工前需沿墻身軸線修筑導墻，施工要求如下：

（1）導墻墻身施工前首先進行開掘導溝施工，采用挖掘機施工，并輔以人工進行基層開挖、修整，清底、整平，夯填。

（2）導墻基坑施工完畢后，之后工序為墻身鋼筋綁扎，組合模板架設。內模及外模采用組合式不銹鋼模板，并以φ48mm黑鐵管腳手架作為支撐。鋼筋骨架接頭一般采用搭接，搭接長度為36d。鋼筋及模板位置偏差需滿足規范要求。

（3）相鄰兩段導墻接觸面的施工縫鑿毛清理需滿足規范和設計要求，并做好相鄰段鋼筋的連接施工;每段導墻都還應設置一個溢流孔。疏導施工泥漿流入排水溝，減少對周邊環境的污染。

（4）當混凝土的抗壓強度達到70%后，方可進行拆模施工，并及時增設對口撐。支撐方式采用5×10cm的硬木，每間隔1.5m設置1排，保證上下兩層導墻均被頂牢，直至槽段施工時方可拆除，以免導墻受力變形。

3.2泥漿制備

由于地下連續墻要求穿過13.7～19.8m的強透水卵石層，相較于黏土層在穿越卵石層時槽壁坍塌的風險更大。為了防患于未然決定制備兩種特殊泥漿，即加重泥漿與高粘泥漿。加重泥漿主要用于增加泥漿比重，預防塌孔;高粘泥漿主要用于增加泥漿黏度，加強泥漿的攜渣能力，清除由卵石產生的大顆粒沉渣。兩種泥漿的配比如表2所示。

制漿站劃分為制漿區和膨潤土堆場兩個主要功能區，占地面積需>90m²，膨潤土堆場應滿足同時存放超過100t要求。在制漿站上方搭設鋼棚，并用圍擋封閉四周。泥漿攪拌設備為2臺NJ-1500型旋流式高速泥漿攪拌機，泥漿運輸設備為3臺（1臺備用）3PNL型泥漿泵（見表1）。

3.3成槽施工

3.3.1槽孔施工

地下連續墻施工區域的覆蓋層主要由粉質黏土層、卵石層組成，粉質黏土呈可塑～硬塑狀，卵石層為中密。針對此地層特點，采用抓槽機抓取的方式進行成槽施工，以提高成槽效率。若槽孔過寬可采用多次抓槽成槽法，如“三抓成槽法”先施工兩端主孔，之后施工中部副孔，卵石層成槽過程中采用特種泥漿護壁，防止孔壁坍塌。

在每幅槽段開挖前，應先用挖掘機將槽段開挖至導墻頂面以下3.0～3.5m的位置，保證抓斗準確定位。具體施工要求如下：

（1）抓斗施工時，應時刻留意孔內泥漿液面高程，隨時填補泥漿，保持孔內泥漿液面始終穩定在導墻頂面以下30cm處，并且還應保證孔內泥漿液面穩定在地下水位以上0.5m，以防止孔壁塌陷。

（2）在成槽過程中，抓斗對準孔位進行抓槽，利用機載測斜裝置對孔形進行監控，如發現偏斜，利用液壓糾偏板進行糾偏。在成槽過程中如發現偏斜不允許繼續向下進尺，應及時進行糾偏作業，以保證造孔精度。

（3）液壓抓斗挖槽施工注意事項

①施工前，認真檢查泥漿備料情況、管道通暢情況、機械工作性能，確認無誤后，方可正式施工。

②施工中，應隨工況及地質變化，隨時調整泥漿指標參數（見表3），且時刻留意下掘速度、排渣情況和泥漿消耗量之間的聯系，準確判斷是否出現孔壁塌陷、泥漿泄露等不利情況。

⑨施工時，抓槽機施工臂應與導墻保持垂直狀態，離導墻間距維持3m以上，為避免因機械自重過大產生地表下陷情況，需在抓槽機履帶下方鋪設墊板。

④槽位頂部6m以下的區域內，需減緩成槽速度，且提高槽壁垂直度要求。當掘進至卵石層時，也應減緩挖槽速度。

⑤施工時，每掘進5m應復核一次泥漿指標，并觀察孔內是否存在泥漿泄漏的情況，隨時做好泥漿補充和調整的準備。

⑥施工中，若因故停工，應及時將設備撤出槽內。且在槽孔附近不得停放大型設備。

3.3.2槽間接頭施工

強透水卵石層含有承壓水，墻身接頭極易發生滲水現象，槽間處理極為重要，因此本工程槽間接頭處理方式采用“銑接法”，即在兩個先前完工的墻身中間插入另一幅墻身時，用銑槽機銑切掉兩端墻身側邊混凝土并銑切成鋸齒狀，搭接長度至少為25cm。“銑接法”接頭施工見圖4。

4結語

本工程在強透水性砂卵石層地質條件下，通過針對性的泥漿配比設計、合理的成槽方式組合，順利地、安全地、高質量地完成了地下連續墻成槽施工，開創了全國首例以地下連續墻作為大型拱橋基礎的先例，打破了以往無法在不良地質條件下建造大型鋼管混凝土拱橋的陳舊觀念，并為后續類似工程提供了成功的參考案例。