復(fù)雜地質(zhì)條件下超深地下連續(xù)墻成槽施工工藝研究

摘要：利用徐工XG700E液壓抓斗跳挖施工工法，對富含地下水的上軟下硬超深地下連續(xù)墻進(jìn)行成槽施工，對整個施工工藝流程和重點注意事項進(jìn)行了探討分析，可為類似復(fù)雜地質(zhì)條件下超深地下連續(xù)墻的施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：徐工XG700E;復(fù)雜地質(zhì);超深地下連續(xù)墻;成槽施工

0" "引言

為了緩解城市交通壓力，我國各大城市都在加大力度發(fā)展地鐵軌道交通的建設(shè)。隨著地鐵施工的進(jìn)一步發(fā)展，車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的研究成為了人們關(guān)注的焦點和熱點。地下連續(xù)墻具有施工周期短、噪聲低、剛度大、抗?jié)B性強等諸多優(yōu)點，在車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越普遍。但是地下連續(xù)墻施工工藝在工程實踐中仍然存在諸多安全問題，究其原因，主要是對不良地質(zhì)的認(rèn)識不夠以及施工設(shè)備選用不當(dāng)。

近些年，地下連續(xù)墻施工工藝已從單純的淺層連續(xù)墻向深層連續(xù)墻發(fā)展，由此導(dǎo)致在特殊地質(zhì)區(qū)進(jìn)行超深地下連續(xù)墻施工時，成槽質(zhì)量和施工安全難以保證[1-5]。為了對類似工程提供一個較為完整的施工方案，本文以某富含地下水的上軟下硬超深地下連續(xù)墻施工項目為例，從設(shè)備選型到成槽質(zhì)量檢測這一全套施工工藝進(jìn)行分析，以期能為類似復(fù)雜地質(zhì)條件下超深地下連續(xù)墻的施工提供支持。

1" "工程概況

某車站為地下三層結(jié)構(gòu)，車站的長度為155m，寬度為21.4～27m，車站開挖深度為23.5～5.7m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m的地下連續(xù)墻，連續(xù)墻的埋深為62.7m，嵌巖深度≥2m。地下連續(xù)墻的混凝土強度設(shè)計等級為C35，鋼筋采用HRB400和HPB300。

車站主體結(jié)構(gòu)處地下水埋深約為1.3～3.2m，主體結(jié)構(gòu)底板位于地下水下約15.54m，地層從上往下依次為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉砂層、粉細(xì)砂層、細(xì)砂層，最終進(jìn)入風(fēng)化泥巖持力層。工程施工區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，上部結(jié)構(gòu)以軟土為主，下部結(jié)構(gòu)以含承壓水的地層為主，流變性較強，受擾動后的變形大，且車站周圍人口密集，各類型管線交錯分布，極易發(fā)生因不良地質(zhì)引起的工程事故。

2" "工程特點及整體施工工藝流程

根據(jù)工程所處的地質(zhì)和周邊環(huán)境，地下連續(xù)墻施工存在如下重難點：工程主體區(qū)域上部軟土+下部含水砂層較厚，地下連續(xù)墻的施工深度達(dá)到62.7m，屬于超深地下連續(xù)墻施工，易出現(xiàn)槽孔坍塌等地質(zhì)問題，成槽質(zhì)量較難控制。由于屬于超深地下連續(xù)墻，鋼筋籠的長度也達(dá)到62.7m，鋼筋籠總質(zhì)量超過70t，吊裝安裝風(fēng)險大。超深地下連續(xù)墻施工會造成周邊地層較大擾動，對周邊地層變形控制的難度加大。地下水位下的超厚砂層易發(fā)生坍塌現(xiàn)象，成槽難度加大。超深地連續(xù)混凝土防繞流控制難度較大。超深地下連續(xù)墻的成槽垂直度、接頭質(zhì)量等難以控制。

鑒于本工程施工特點，決定采用液壓抓斗法成槽施工技術(shù)進(jìn)行地下連續(xù)墻施工，其主要施工工藝流程見圖1。

3" "成槽施工工藝

3.1" "設(shè)備選型

常用的成槽施工設(shè)備主要有徐工XG700E、金泰SG60、利勃海爾 HS855HD，成槽設(shè)備選型必須根據(jù)工程地質(zhì)條件、槽深、槽厚、施工條件、設(shè)備參數(shù)、工程造價、工期情況等多種因素綜合考慮，3種成槽設(shè)備的主要性能參數(shù)見表1。

本工程是典型的上軟下硬復(fù)合巖層，且需要穿越很厚的富水砂巖層，對成槽機(jī)的性能要求較高。從表1中可知：3種成槽設(shè)備在成槽深度和厚度上均能滿足施工要求，且均具有功率大、抓斗質(zhì)量大等特點，但是SG60的最大提升力明顯小于XG700E，而HS855HD作為國外進(jìn)口設(shè)備，引進(jìn)和使用的成本過高，因此最終選擇徐工XG700E作為本次連續(xù)墻施工的成槽設(shè)備，并輔以300t起重機(jī)進(jìn)行輔助施工。徐工XG700E型成槽機(jī)見圖2。

3.2" "水泥攪拌樁加固施工

本工程上部分布著厚度為11.5～22.8m的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，具有流塑狀、低強度、觸變性、高靈敏度、工程性質(zhì)差等特點，成槽坍塌風(fēng)險大，且施工效率低下，因此決定此采用水泥土攪拌對上部土層進(jìn)行加固施工，保障成槽側(cè)壁穩(wěn)定劑施工安全。

水泥土攪拌樁加固施工的主要參數(shù)見表2。水泥土攪拌樁的加固施工流程為：測量放養(yǎng)→溝槽開挖→攪拌機(jī)就位→預(yù)拌下沉→漿液制備→噴漿攪拌提升→下一循環(huán)施工。車站基坑外側(cè)（迎土側(cè)）的成樁順序為先中間后兩邊，車站基坑內(nèi)側(cè)（開挖側(cè)）的成樁順序為先兩邊后中間，且搭接長度應(yīng)≥0.25m，見圖3。水泥攪拌樁施工完成后，對樁身水泥進(jìn)行了抗壓強度檢測，檢測結(jié)果顯示，平均抗壓強度達(dá)到1.2MPa，滿足設(shè)計要求。

3.3" "連續(xù)墻導(dǎo)墻施工

連續(xù)墻的導(dǎo)墻是控制地下連續(xù)墻各項指標(biāo)（如標(biāo)高、垂直度）的基準(zhǔn)，并且起到支撐平臺、擋土以及防止泥漿漏失等作用，是低下連續(xù)墻施工的關(guān)鍵工序之一。考慮到本工程連續(xù)墻施工過程中，重型機(jī)械頻繁在導(dǎo)墻間移動，將承受很大的荷載，再加上工程上部地層為流塑狀松散軟土，因此工程連續(xù)墻導(dǎo)墻采用“┐┍”型導(dǎo)墻進(jìn)行施工。

導(dǎo)墻采用厚度為0.2m的C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，且沿縱向每隔1m加設(shè)兩道1.2m寬的支撐，導(dǎo)墻的中心偏差、凈空許可偏差、墻頂表面平整度均為±10mm，垂直深度偏差<0.3%。考慮到XG700E抓斗寬度達(dá)到2.8m，且形狀為圓弧，因此將導(dǎo)墻的拐角往外側(cè)放30cm，以保證拐角處的導(dǎo)墻斷面沒有缺損。導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)如圖4所示。

導(dǎo)墻的施工流程為：測量放樣→土方開挖→鋼筋綁扎→支模板→復(fù)測驗收→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆模→轉(zhuǎn)下一段導(dǎo)墻施工。

3.4" "泥漿護(hù)壁施工

本工程地層以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和砂土層為主，砂層富含地下水，因此泥漿黏土的黏度須大于成槽時的黏度。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土泥漿靜置24h后黏度應(yīng)為20～25s，重度為1.03～1.05g/cm³，含砂率lt;3%，砂土黏度應(yīng)為25～30s，重度為1.06～1.09g/cm³，含砂率lt;4%。

根據(jù)工程特點及泥漿指標(biāo)控制要求，選用膨潤土+水+分散劑+增粘劑+加重劑的配置方式制備泥漿，膨潤土采用200目鈉基膨潤土加黏土進(jìn)行造漿，分散劑采用碳酸鈉（Na₂CO₃），增黏劑采用高黏度鈉羧甲基纖維素，加重劑采用重晶石，泥漿配比情況見表3。泥漿護(hù)壁施工標(biāo)準(zhǔn)段的單幅用漿量為375m³。施工工藝流程見圖5。

3.5" "成槽施工

連續(xù)墻“一”字型槽段有5m、5.5m、6m三種幅寬，按照施工順序劃分為首開幅、順序幅和閉合幅3類。在成槽過程中采用跳槽施工方法，先完成首開幅，再完成順序幅，最后完成閉合幅，且均采用“三抓成槽”順序進(jìn)行單元槽段開挖。成槽施工順序見圖6。

4" "成槽質(zhì)量檢測

利用超聲波檢測方法對連續(xù)墻成墻質(zhì)量進(jìn)行檢測，結(jié)果見圖7。在全部已完成的12幅地下連續(xù)墻施工中，平面位置平均偏差僅為16mm，平均超挖深度僅為0.243m，平均超挖方量僅為1.449m³，混凝土澆筑的平均充盈系數(shù)為1.097，連續(xù)墻垂直度良好，未發(fā)現(xiàn)槽壁頸縮或槽壁坍塌等嚴(yán)重質(zhì)量事故。由此可見，采用徐工XG700E型成槽設(shè)備進(jìn)行跳槽和三抓成槽的施工工藝，能夠保證本工程地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。

5" "結(jié)語

地下連續(xù)墻具有施工周期短、噪聲低、剛度大、抗?jié)B性強等諸多優(yōu)點，在車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越普遍。但是地下連續(xù)墻施工工藝在工程實踐中仍然存在諸多安全問題，究其原因，主要是對不良地質(zhì)的認(rèn)識不夠以及施工設(shè)備選用不當(dāng)。

本文針對富含地下水的上軟下硬超深地下連續(xù)墻，提出利用徐工XG700E型成槽機(jī)跳挖施工工法進(jìn)行施工，從設(shè)備選型、水泥攪拌樁加固施工、連續(xù)墻導(dǎo)墻施工、泥漿護(hù)壁施工、成槽施工等多個施工流程進(jìn)行了詳細(xì)分析。經(jīng)成槽質(zhì)量檢測表明，采用徐工XG700E型成槽機(jī)進(jìn)行跳挖法和三抓成槽的施工工藝，滿足工程質(zhì)量要求，對類似復(fù)雜地質(zhì)條件下超深地下連續(xù)墻的施工具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉鋼立，曹東嬌，李新龍，等.淤泥覆蓋下高強度硬巖地下連續(xù)墻成槽技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2020，57（S1）：1283-1287.

[2] 盧瑛，應(yīng)煜，王哲.黏土混角礫地層地下連續(xù)墻成槽施工關(guān)鍵技術(shù)[J].浙江建筑，2021，38（1）：34-38+47.

[3] 盧治仁，楊小龍，王進(jìn)，等.富水圓礫地層超深地下連續(xù)墻參數(shù)優(yōu)化及施工控制技術(shù)研究[J].路基工程，2021，4（2）：158-165.

[4] 扶奮勇.地震多發(fā)帶半膠結(jié)粉質(zhì)黏土地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻成槽設(shè)備選型研究[J].工程技術(shù)研究，2020，5（24）：115-116.

[5] 梁清帥.地鐵車站基坑地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].工程機(jī)械與維修，2021（2）：132-133.