含水圓礫地層地下連續(xù)墻施工技術研究

1、含水圓礫地層地下連續(xù)墻施工技術研究 摘要：介紹南寧地區(qū)明挖結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工技術， 合理選擇設備及工法，穿越含水圓礫地層，成功解決了含水 圓礫砂層連續(xù)墻槽壁易坍塌等難題，為今后南寧軌道交通工 程大規(guī)模展開提供了借鑒和指導。 關鍵詞：圓礫層連續(xù)墻施工 中圖分類號： TU45 ？文獻標識碼： A ？ 1.引言 近年來，國內(nèi)城市化進程逐漸加速，各主要城市的城市 軌道交通也步入快速建設時期。隨著南寧市軌道交通的啟 動，圓礫層地區(qū)基坑工程問題不斷向深、大發(fā)展，而國內(nèi)尚 未存在專門針對圓礫地區(qū)基坑工程的規(guī)程規(guī)范和相關研究， 南寧市圓礫層的分布廣、厚度深，且具有獨特的地域性，以 往缺乏成熟的施工經(jīng)驗。本文以

2、南寧市圓礫地區(qū)軌道交通車 站明挖結(jié)構(gòu)工程為背景，對圓礫地區(qū)基坑工程存在的關鍵問 題進行分析總結(jié)。 2. 項目概述 本項目為南寧軌道交通一號線廣西大學站，車站全長 465m，主體圍護結(jié)構(gòu)采用 800mm厚鋼筋混凝土連續(xù)墻，連 續(xù)墻總長996.2m。連續(xù)墻接頭采用工字鋼接頭頭形式，連續(xù) 墻深度進入不透水層不小于 2m。 本項目原始微地貌屬于河流階地，場區(qū)土層為二元結(jié) 構(gòu)，上為粘性土，下為粉土、砂層和圓礫層，屬于邕江級 階地的河流堆積物，覆蓋層厚度17.5 026.20m。下伏基巖 為第三系泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主。其中圓礫土層極厚，滲水 系數(shù)為73.6m/d，為強透水性，地層分布見圖1地質(zhì)柱狀圖 所示

3、。場區(qū)地下水主要為賦存于砂、礫層中的孔隙潛水，地 層孔隙水與邕江水存在水力聯(lián)系，場地地下水位受季節(jié)變化 影響很大。 3. 成槽工法比選 常用的成槽機械設備按其工作機理主要分為抓斗式、沖 擊式和回轉(zhuǎn)式三大類，相應來說基本成槽工法也主要有三 類： 抓斗式成槽工法； 沖擊式鉆進成槽工法； 回 轉(zhuǎn)式鉆進成槽工法。各工法適應性及優(yōu)缺點比較如下表 1 所 示： 表 1 地下連續(xù)墻成槽工法比選 序號 成槽工法 表現(xiàn)形式 適用環(huán)境 優(yōu)點 缺點 1 抓斗式成槽 鋼絲繩抓斗、液壓導板抓斗、導桿式抓 斗和混合式抓斗 N V40的粘性土、砂性土及礫卵石土等。 除大塊的漂卵石、基巖外，一般的覆蓋層均可。低噪音低 振動；

4、抓斗挖槽能力強，施工高效；槽精度較高。掘進深 度受限，不適合硬巖地層 2 沖擊式 沖擊鉆進式（鉆劈法）和沖擊反循環(huán)式（鉆 吸法） 在各種土、砂層、礫石、卵石、漂石、軟巖、硬巖 中都能使用，特別適用于深厚漂石、孤石等復雜地層施工， 施工機械簡單，操作簡便，成本低。 成槽效率低，成槽質(zhì) 量較差 3 回轉(zhuǎn)式 垂直回轉(zhuǎn)式 （單頭、 多頭） 與水平回轉(zhuǎn)式 （銑 槽機）。 淤泥、砂、礫石、卵石、中等硬度巖石甚至等均可 掘削， 配制滾輪銑刀可鉆進堅硬巖石 施工效率高，掘進速 度快，成槽精度高，成槽深度大，低噪音、低振動 設備價 格昂貴、維護成本高；存在孤石、較大卵石及障礙物等地層 適應性差。 根據(jù)本工程地質(zhì)

5、條件，通過上述工法比選，采用抓斗式 成槽法適應性大，工程成本低。但本工程存在密實的含水圓 礫層，單一抓斗成槽工法成槽比較困難，采用“沖抓結(jié)合” 成槽對圓礫層只會越?jīng)_越密，且在有承壓水的情況下，在砂 層、圓礫中控制槽壁的穩(wěn)定是一大難題。因此，本項目選用 “鉆抓結(jié)合”成槽工法成槽，即：采用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機先成 導向孔，再用抓斗抓土成槽，導向孔的個數(shù)根據(jù)槽段長度而 定設34個，導向孔間距不超過抓斗最大寬度。鉆抓結(jié)合 成槽如圖 2 所示。 圖 2 “鉆抓結(jié)合”成槽示意圖 4. 地下連續(xù)墻施工關鍵技術 4.1 工藝流程 根據(jù)工法比選，本項目地下連續(xù)墻施工主要采用“鉆抓 結(jié)合”法施工，其施工工藝見圖 3:

6、地下連續(xù)墻施工工藝流 程圖。 圖 3 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖 4.2 施工方法 4.2.1 測量放線 根據(jù)圖紙要求的地下連續(xù)墻位置及尺寸關系，用全站儀 放出地連墻中心線，在開挖接近設計底面高程15cm，及時 用水準儀抄平， 打上水平樁， 以作為挖槽時控制深度的依據(jù)。 施工過程中經(jīng)常復測基點，確保其精度符合要求。 4.2.2 導墻制作 導墻形式 導墻選用、廠”型鋼筋混凝土墻，采用C20鋼筋混凝 土。導墻凈寬850mm，導墻頂面高出地面 200mm?？紤]到 地下連續(xù)墻施工誤差，導墻中心線位置由地下連續(xù)墻設計中 心線位置外移 100mm ，以確保地下連續(xù)墻不侵入車站結(jié)構(gòu)內(nèi) 襯墻范圍。導墻結(jié)構(gòu)見圖

7、4 所示。 圖 4 導墻結(jié)構(gòu)圖 導墻施工精度要求 中心軸線累計誤差值為 10mm ，導墻頂標高誤差為 10mm ，導墻內(nèi)側(cè)墻面應垂直，墻面平整度小于5mm。 導墻施工技術措施 導墻施工前對開挖范圍內(nèi)的地下管線進行認真探查，確 認無任何地下管線時方可使用機械開挖，否則應采用人工開 挖。 模板的安裝需滿足垂直度、平整度、導墻間凈寬、導墻 偏移軸線情況嚴格控制，支架的安裝要穩(wěn)固、可靠，保證澆 筑混凝土過程中不發(fā)生跑模現(xiàn)象。 導墻混凝土采用 C20混凝土，塌落度控制在 120 140mm ,混凝土用砼攪拌車運至澆筑現(xiàn)場，混凝土澆筑過程 中分層振搗，兩邊對稱澆注、嚴防走模。 側(cè)墻砼強度須達到 10Mpa

8、 ，并在墻間設置支撐后方可回 填墻背土體，以防墻體開裂變形。墻背回填采用粘性土分層 夯實，內(nèi)外側(cè)對稱回填，防止墻體移位。 4.2.3 地下連續(xù)墻開挖成槽 根據(jù)本工程的地質(zhì)條件、施工工期要求及既有工程施工 經(jīng)驗，對地下連續(xù)墻施工擬采用“三鉆兩抓法” 。 成槽施工技術措施 導向孔鉆孔時，保持鉆機水平，對中孔位后慢速鉆進， 保證導孔的垂直度和槽壁的精度。 成槽機定位后，必須平正、穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生 傾斜、移動，保證抓斗平行于導墻內(nèi)側(cè)面，挖土時，抓斗中 心對準放于導墻上的孔位中心標志物，保證挖土位置正確。 為準確控制成槽深度，在成槽機具上應設置控制深度的 標尺，以便在施工中進行觀測記錄。 成槽機

9、導桿垂直于槽段， 抓斗張開，輕放慢提，以防破壞槽壁引發(fā)坍塌。 成槽機成槽時及時補漿，防止塌方，泥漿液面應高于地 下水位0.5m，設備在工作前必須操平對中，正確無誤。垂直 度由成槽機糾偏裝置自行控制，槽段深度誤差 +100mm 。 護壁泥漿 穩(wěn)定槽壁的護壁泥漿采用膨潤泥漿，泥漿的指標根據(jù)地 質(zhì)情況及規(guī)范要求，在成槽施工前，先試配幾種性能指標不 同的泥漿，根據(jù)施工成槽中實際泥漿護壁效果取樣測試后予 以調(diào)整選用，從而改善和保證泥漿的護壁性能，并在成槽過 程中根據(jù)情況變化隨時進行調(diào)整。 對每批制作新漿及槽段中被置換后的泥漿進行測試，指 標控制如表 3： 表 3 護壁泥漿性能指標控制 泥漿 性能 新配置

10、 循環(huán)泥漿 廢棄泥漿 檢驗方法 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 比重（ g/cm3） 1.04-1.05 1.06-1.08 1.25 1.35 比重法 粘度（s） 20-24 25-30 50 60 漏斗法 含砂率（ %） 8 11 洗砂瓶 PH 值 8-9 8-9 8 8 14 14 試紙 掃孔、清碴 槽段清基采用二次清基。清基先利用成槽機撩抓法初步 清淤，再用壓縮空氣法 （空吸法 ）吸泥清基，如清基后澆灌混 凝土間隔時間較長，利用混凝土導管在頂部加蓋，用泵壓入 清水稀釋或壓入小的新鮮泥漿將槽底密度和含砂量大的泥 渣置換，以保證墻體混凝土質(zhì)量。 4.2.4 鋼筋籠的制作及吊

11、裝 鋼筋籠按設計要求加工制作， 在場地內(nèi)設 16 槽鋼 拼裝而成的鋼筋籠加工平臺。 為保證鋼筋籠在起吊過程中具有足夠的剛度，采用增 設縱、橫向鋼筋桁架及主筋平面上的斜拉條等措施，所有鋼 筋連接處均焊接牢固，保證鋼筋籠的起吊剛度。 鋼筋籠縱向預留導管位置，并上下貫通；鋼筋籠底端 在 0.5m 范圍的厚度方向進行收口處理；鋼筋籠設定位墊塊， 確保鋼筋籠的保護層厚度。 鋼筋籠安放時必須保證籠頂?shù)脑O計標高，允許誤差為 100?L。 吊裝時合理布置吊點， 鋼筋籠的吊裝配備 2 臺汽車吊， 主吊100T，負吊50T。主、副鉤同時工作，使鋼筋籠逐離地 面，并改變其角度，直到垂直，吊車移到使鋼筋籠對準槽段 的

12、中部緩緩入槽，不得強行入槽。吊放步驟見圖 5 所示。 圖 5 連續(xù)墻鋼筋籠吊放圖 425“H”型鋼接頭 本工程地下連續(xù)墻穿越富水、深厚圓礫砂層，地下連續(xù) 墻的防水和受力是一大難題，采用“ H”型鋼接頭能有效地 傳遞基坑外土壓力和豎向力，整體性好，在受力及防水方面 均有較大安全性。 根據(jù)以往的工程施工經(jīng)驗，“ H ”型鋼接頭在防砼澆滲方 面易出現(xiàn)一些同題，尤其是接頭位置出現(xiàn)塌方時，若施工時 處理不妥，可能造成接頭營漏，或出現(xiàn)大量涌水情況。針對 這一隱患，本項目施工中為避免偏孔現(xiàn)象發(fā)生，在工字鋼接 頭與二期槽段連接位置，工字鋼安裝完成后用 250mm 厚泡 沫板回填，防止在水下砼澆筑時倒流，影響下

13、幅連接質(zhì)量； 在水下砼澆筑初凝后，及時對工字鋼接頭位置進行沖刷，將 安裝的泡沫板沖刷干凈，預防在砼澆筑時砼倒流隱患。 4.2.6 水下混凝土灌注 設計地下連續(xù)墻砼標號為 C30S8，水下混凝土澆注 采用導管法施工。鋼筋籠入槽后，用吊車依次將接長的導管 吊入槽段的規(guī)定位置，直至槽底 50cm 左右的標高。導管必 須連接牢固，并安放防滲橡膠圈，在使用前進行閉水試驗。 導管安放位置要準確、垂直，防止在澆注混凝土的過 程中導管提升碰到鋼筋籠，而發(fā)生下放提升困難的不良現(xiàn) 象；檢查導管的安放長度，并做好記錄。 導管埋入混凝土深度應 2-4m ，并隨提升隨拆除； 槽內(nèi) 混凝土面上升速度，不應小于 2m/h

14、時；澆注后混凝土面要 超出設計高度 3050cm。 水下砼灌注示意圖見圖 6 所示。 圖 6 水下砼灌注示意圖 連續(xù)墻跳槽施工，一期墻澆筑完成并達到設計強度 70以上方可進行相鄰槽段的施工。從成槽到連續(xù)墻混凝土 澆筑完畢累計的槽壁暴露時間不宜超過 24 小時。 為保證混凝土在導管內(nèi)的流動性，防止出現(xiàn)混凝土夾 泥的出現(xiàn)，槽段混凝土面應均勻上升且連續(xù)澆注，澆注上升 速度不小于2m/h，二根導管間混凝土面高差不大于 50cm。 5.針對性技術措施 5.1 穿富水圓礫砂層成槽技術措施 選擇合適的成槽機械如上所述采用鉆抓結(jié)合”的機 械配備模式， 采用回旋式鉆機鉆進導向孔， 避免對槽壁沖擊， 擾動圓礫層，

15、造成槽壁坍塌。 成槽時在圓礫層中適當放慢抓斗的提升和下放速度， 減少對土層的沖擊。并及時補充泥漿： 成槽時控制泥漿指標，泥漿密度適當加大，控制在1. 3 kg/L左右，并保持泥漿液面不低于導墻頂0. 5 m,保持較 高的泥漿壓力： 5.2 防塌槽措施 成槽時使用粘度大、失水量小形成護壁泥皮薄而韌性 強的優(yōu)質(zhì)泥漿，確保槽段在成槽機械反復上下運動過程中土 壁穩(wěn)定，并根據(jù)成槽過程中土壁的情況變化選用外加劑，調(diào) 整泥漿指標，以適應其變化。 施工中防止泥漿漏失并及時補漿，始終維持穩(wěn)定槽段 所必須的液位高度，保證泥漿液面比地下水位高。 施工過程中嚴格控制地面重載，不使土壁受到施工附 近荷載作用影響而造成土壁塌方，確保墻身的光潔度。 安放鋼筋籠做到穩(wěn)、準、平，防止因鋼筋籠上下移動 而引起槽壁坍方。 6.小結(jié) 圓礫層中地下連續(xù)墻采用“鉆抓結(jié)合”的方法成槽， 成功穿越含水圓礫砂層，其工法較其他的工法效率高，成本 低。 選擇合理的成槽、 成孔設備， 減小對槽壁土層的擾動， 使用粘度大、失水量小的優(yōu)質(zhì)泥漿，嚴格控制泥漿面高度， 保證槽壁的穩(wěn)定，確保了墻面的光潔