基于多種復(fù)雜地層的超深地下連續(xù)墻成槽施工工法探究

張敏

（中鐵十八局集團(tuán) 第一工程有限公司,河北 涿州 072750）

在深基坑工程施工中，經(jīng)常會(huì)遇到地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，而且整體性比較好，同時(shí)具有抗?jié)B性、耐久性等特點(diǎn)。尤其在多種復(fù)雜地層中施工，地下連續(xù)墻成槽極易發(fā)生涌水、涌砂、塌方等災(zāi)害問題，研究如何行之有效的解決這些問題具有非常重要的意義。在港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道海域明挖段，在具體施工中，就采取了筑島明挖法，地下連續(xù)墻的深度比較大，最淺深度為37m，最大深度達(dá)到46m，穿越了雜填石層、吹填層、粗砂層、海相沉積軟土地層等，如果采取常規(guī)的地下連續(xù)墻施工方法，容易發(fā)生坍塌、沉陷等問題。因此，在具體施工中采取了超深地下連續(xù)墻成槽施工工法，取得了良好效果，現(xiàn)就該工法的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述，希望對(duì)類似工程施工建設(shè)有一定的參考。

1 工程概述

港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道海域明挖段，在地面下標(biāo)高+5.08～-0.82 約5.9m 范圍內(nèi)主要為人工雜填土，標(biāo)高-0.82～-3.22m 約2.4m 厚為含淤泥質(zhì)土，標(biāo)高-3.22～-4.22m 約1m 厚為粉質(zhì)粘土，標(biāo)高-4.22～-32.42m 約28.2m 厚為粉土、粗砂礫、及淤泥質(zhì)土及砂質(zhì)粘性土，遇以上地層進(jìn)行地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)易發(fā)生塌孔，在基坑開挖中易發(fā)生滑塌。在地下連續(xù)墻底部，標(biāo)高-36.12m 以下為強(qiáng)風(fēng)化黑云母斑狀花崗巖，成槽開挖難度大。海域明挖段地下連續(xù)墻采用分段式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共380 幅，依據(jù)隔段施工方式，采用“地下連續(xù)墻液壓抓斗成槽施工工法”施工；對(duì)中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層采用旋挖鉆機(jī)開挖，抓斗成槽；鋼筋籠現(xiàn)場加工整體成形，配置一臺(tái)400t主吊機(jī)配合一臺(tái)280t 副吊吊裝到位，最后進(jìn)行水下混凝土灌注。

2 超深地下連續(xù)墻成槽施工工法特點(diǎn)

和傳統(tǒng)地下連續(xù)墻施工工法相比，超深砂層地下連續(xù)墻成槽施工工法具有更加顯著的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是可對(duì)地下連續(xù)墻兩側(cè)機(jī)械設(shè)備行駛的砂層進(jìn)行振沖處理，從而提升了地基的承載力，能夠更好的保障成槽的安全性[1]。

二是對(duì)不同地質(zhì)地段可采取不同的方法，對(duì)槽壁進(jìn)行提前加固，提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。比如：在近岸含填石層段可采取高壓旋噴法對(duì)槽壁進(jìn)行預(yù)加固，而對(duì)純填砂層則可以采取單軸攪拌樁，對(duì)槽壁進(jìn)行加固處理[2]。

三是在有拋石的近岸段成槽時(shí)，可采取沖抓相互結(jié)合的方法，能夠更好的穿過填石層，保證堤岸以及鄰近建筑物的穩(wěn)定性，提升成槽效率，保證施工質(zhì)量。

3 超深地下連續(xù)墻成槽施工工法的應(yīng)用要點(diǎn)

超深地下連續(xù)墻成槽施工工法施工工藝流程見圖1。

圖1 地下連續(xù)墻成槽施工流程圖

3.1 振沖

在超深地下連續(xù)墻成槽施工中采用振沖技術(shù)可進(jìn)一步提升砂層的密實(shí)度，在本工程施工中振沖設(shè)備選擇了50t 履帶吊作為起重設(shè)備，振沖器的型號(hào)為ZCQ75，工作功率為100kw，振沖間距為3m，沿著直線逐點(diǎn)振沖[3]。成孔貫入時(shí)水壓要控制在200kPa～600kPa 之間，水量則要控制在200L/min～400L/min 之間。為避免在振沖時(shí)發(fā)生塌陷問題，盡量提升沖頭下放的速度，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之后，將射水量減少到最小。

3.2 槽壁加固處理

就案例而言，所在區(qū)域?yàn)閺?fù)雜多層地質(zhì)條件，地質(zhì)條件不同槽壁加固時(shí)可選擇的方法也不相同。比如：在近岸填石層段槽壁加固中，可采用A850@600mm 雙重管高壓旋噴樁進(jìn)行槽壁加固，加固深度12m，外放10cm[4]。水泥漿液選擇42.5 級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在1:1，保證28 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度超過0.8MPa，在注漿時(shí)，需要嚴(yán)格控制注漿的壓力和提升的速度，以保證槽壁的加固質(zhì)量。

在純填砂層段槽壁加固施工中，可采取A550@450mm 單軸攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，加固深度8m，外放10cm。水泥選擇普通硅酸鹽水泥，摻入量不能低于20%，28 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也不低于0.8MPa，在攪拌樁施工中可采取四攪兩噴工藝，提鉆時(shí)需要在底部停留1min，再邊提升，邊攪拌，邊噴漿，促使?jié){液和土體充分?jǐn)嚢瑁纬梢粋€(gè)穩(wěn)定的整體[5]。

3.3 制備泥漿

泥漿是超深地下連續(xù)墻成槽施工的主要原材料之一，為保證施工質(zhì)量，必須按照現(xiàn)場實(shí)際情況，制備泥漿，通過多次試驗(yàn)配比確定最佳配合比。本工程各土質(zhì)泥漿配合比如表1 所示：

表1 各土質(zhì)泥漿配合比

3.4 超深地下連續(xù)墻成槽施工

在本工程成槽施工中，采取了沖抓結(jié)合的方法，按照每個(gè)單元槽段的長度合理確定主導(dǎo)向孔位置，然后再采取沖擊鉆進(jìn)行槽段接頭箱位置主孔的成孔施工[6]。并在兩個(gè)主孔相互適宜的位置，加密主孔，最后用成槽機(jī)抓取兩個(gè)主孔之間的填石層。具體的成槽機(jī)抓槽順序如圖2 所示：

圖2 成槽機(jī)抓槽順序圖（mm）

在標(biāo)準(zhǔn)幅地下連續(xù)墻槽段成槽施工中可采取液壓抓斗成槽分三抓成槽，具體的操作方法為先兩側(cè)成槽，再中間成槽，具體的成槽順序如圖3 所示：

圖3 液壓抓斗成槽施工順序圖

在液壓抓斗成槽時(shí)，抓斗需要緊貼基坑側(cè)導(dǎo)墻，機(jī)械工作要平穩(wěn)，避免碰撞導(dǎo)墻，槽內(nèi)泥漿距離導(dǎo)墻面的距離需要控制在30cm 左右。同時(shí)要高出地下水位50cm 以上，邊成槽，邊及時(shí)補(bǔ)入泥漿。液壓抓斗成槽時(shí)，每一抓的速度都有不同，需要嚴(yán)格開展，第一抓要控制在0.145m/min 左右，第二抓要控制在0.174m/min 左右，第三抓則要控制在0.582m/min 左右[7]。

3.5 成槽垂直度檢測

當(dāng)超深地下連續(xù)墻成槽結(jié)束之后，要及時(shí)進(jìn)行成槽垂直度檢測，本工程采用了UDM100Q 超聲波鉆孔檢測儀檢測槽壁的垂直度和平整度，試驗(yàn)超深地下連續(xù)墻成槽段分為3 個(gè)檢驗(yàn)斷面，標(biāo)準(zhǔn)槽端檢測1 個(gè)斷面，異型槽段則要檢測2 個(gè)斷面。X、X’,Y、Y’任一方向偏差超過允許值時(shí)，立即用成槽機(jī)進(jìn)行糾偏、修正，以滿足規(guī)范要求。成槽完成后槽壁垂直度要滿足1/300 的要求。在采用具體檢測中，為保證檢測精度，需要待測的槽壁和傳感器的X 方向或者是Y 方向相互垂直[8]。如果在具體檢測中，泥漿中懸浮著很多方砂礫，也會(huì)影響檢測的精度，需要進(jìn)行適當(dāng)處理，以保證檢測精度。

3.6 刷壁和清底換漿液

當(dāng)成槽之后，用吊車吊住專業(yè)的刷壁器，進(jìn)行上下刷動(dòng)，去除槽壁上的雜物。在整個(gè)刷壁過程中，刷壁器需要采取偏心吊刷的方法，在后續(xù)槽段開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，清刷先行幅接頭面上的沉渣或者其他雜物。刷壁結(jié)束的標(biāo)志為，槽壁上無雜物，無泥土。

刷壁完成之后，及時(shí)跟進(jìn)清底換漿操作，具體的操作方法為：用液壓抓斗清除沉積在超深地下連續(xù)墻槽底的淤泥和土渣，然后進(jìn)行氣舉反循環(huán)，通過空氣壓縮機(jī)輸送壓縮空氣，以泥漿反循環(huán)法吸除沉積在槽底部的土渣淤泥，并置換槽內(nèi)粘度、比重、含砂量過大的泥漿[9]。清底換漿結(jié)束的標(biāo)志為：槽底清理和置換泥漿結(jié)束1 小時(shí)后，槽底500mm 內(nèi)的泥漿比重不大于1.15，槽底沉渣厚度小于100mm。

4 施工效果

拱北隧道是珠海連接線的關(guān)鍵控制性工程，工程難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高，是目前國內(nèi)技術(shù)含量高，極具挑戰(zhàn)性的工程之一。海域明挖段總長1232m，采用筑島明挖施工，基坑最大寬度32.66m，最大深度26.89m[10]。海域近岸段周邊環(huán)境敏感，地質(zhì)情況復(fù)雜，采用厚度1200mm 地下連續(xù)墻做為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，共175 幅地下連續(xù)墻，標(biāo)準(zhǔn)幅寬5.5m，最大深度46m。地下連續(xù)墻施工速度快，成槽質(zhì)量好，效益顯著，得到了廣東省交通行業(yè)和業(yè)內(nèi)專家的肯定。

5 結(jié)語

地下連續(xù)墻作為深基坑施工時(shí)常用的圍護(hù)結(jié)合，其施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，直接決定了深基坑施工的安全性。在多種復(fù)雜地層條件下，常規(guī)連續(xù)墻施工工法具有很大的局限性，難以保證施工質(zhì)量，而采取超深地下連續(xù)墻成槽施工工法，可根據(jù)地層條件的不同，選擇有針對(duì)性的施工方法，比如：在近岸填石層段槽壁加固中，可采用A850@600mm雙重管高壓旋噴樁進(jìn)行槽壁加固，在純填砂層段槽壁加固施工中，可采取A550@450mm 單軸攪拌樁進(jìn)行槽壁加固，可有效保證成槽施工質(zhì)量，具有良好的應(yīng)用前景。