砂卵石地層地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵技術(shù)

譚文武

摘要：文章介紹了長(zhǎng)沙地鐵一號(hào)線汽車北站卵石地層地下連續(xù)墻的導(dǎo)墻施工工藝及操作要點(diǎn)，并對(duì)施工關(guān)鍵點(diǎn)——成槽垂直度的控制、槽壁穩(wěn)定控制做了詳細(xì)描述，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：砂卵石地層；地下連續(xù)墻；導(dǎo)墻施工；成槽垂直度；槽壁穩(wěn)定控制

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0107-03

一、工程概況

（一）工程簡(jiǎn)介

汽車北站是長(zhǎng)沙市地鐵一號(hào)線一期工程起點(diǎn)站，本站為地下兩層島式車站，起訖里程K9+907.4～K10+366.9，車站總長(zhǎng)459.5米，有效站臺(tái)寬度11米，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度19.7米，車站主體基坑深度約16～23米、結(jié)構(gòu)覆土厚度2～3米。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐支護(hù)體系，主體結(jié)構(gòu)采用明挖順作法施工。

（二）工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

擬建場(chǎng)地從地貌上屬湘江Ⅰ級(jí)階地，具二元結(jié)構(gòu)沉積地層。人工填土下為湘江Ⅰ級(jí)階地的粉質(zhì)粘土、砂礫石層，下伏基巖為中厚—厚層狀中元古界冷家溪群板巖（Pt）。粉質(zhì)粘土層分布較連續(xù)；但強(qiáng)透水層細(xì)砂、粗砂、圓礫、卵石相變較大，分布不穩(wěn)定；基巖層面較平緩，分布較穩(wěn)定。地層自上而下依次為：雜填土，層厚0.7～5.3m；粉細(xì)砂，層厚1.0～4.5m；中粗砂，層厚0.7～5.3m；圓礫、卵石，層厚1.4～7.5m；強(qiáng)風(fēng)化板巖，層厚0.2～8.4m；中風(fēng)化板巖，層厚7.5～32.11m。結(jié)構(gòu)頂板處于雜填土層，結(jié)構(gòu)底板處于強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖層。

地下水類型分為第四系松散層中的孔隙承壓水、強(qiáng)-中風(fēng)化基巖裂隙水，局部分布賦存于人工填土、粘性土中的上層滯水。水位埋深1.5～4.3m。主要富存在中粗砂、礫砂及圓礫層中，主要含水層厚度12～16m，大氣降雨是本地區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。

（三）工程周邊邊界條件

車站位于長(zhǎng)沙市芙蓉北路與江灣路丁字路口處，為始發(fā)站，沿芙蓉北路南北呈一字型布置；汽車北站站址周邊用地為商業(yè)和居住用地。周邊建筑有東側(cè)為京廣鐵路和采砂場(chǎng)，西北角為金霞大型居住小區(qū)，西側(cè)為長(zhǎng)沙市汽車北站和湘江世紀(jì)城大型居住小區(qū)。車站所在芙蓉北路為長(zhǎng)沙市南北方向主干道，現(xiàn)狀道路紅線寬60m。

二、工程難點(diǎn)分析

1．車站結(jié)構(gòu)位于芙蓉北路西半幅，原路面結(jié)構(gòu)以下為雜填土，質(zhì)地松散，分布連續(xù)，層厚大，卵石、礫石含量較高，在導(dǎo)墻施工開(kāi)挖過(guò)程中容易垮塌，不易成型，即使成型也不穩(wěn)定，不利于成槽設(shè)備安全施工。

2．連續(xù)墻體穿越的主要地層同樣也為雜填土、粉細(xì)砂、粗砂、圓礫石，層厚大，分布連續(xù)，在成槽設(shè)備施工過(guò)程中如何控制槽壁穩(wěn)定，防止坍塌難度較大。

3．連續(xù)墻成槽過(guò)程中，首先成槽機(jī)進(jìn)行沖抓，進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)，采用沖擊鉆施工，泥漿調(diào)配、沖程控制、泥漿置換是控制難點(diǎn)。

三、地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)

根據(jù)該工程的難點(diǎn)分析，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足車站施工各階段的受力要求的前提下，首先考慮對(duì)周邊環(huán)境和建筑物的保護(hù)，同時(shí)還應(yīng)考慮施工難度及可操作性。連續(xù)墻設(shè)計(jì)寬0.8m，墻體采用C30鋼筋混凝土。基坑開(kāi)挖深度16～21m。連續(xù)墻設(shè)計(jì)深度19～26m，嵌巖深度3～5m。

整個(gè)車站共分168幅，基本類型有“一”字型、“L”型、“Z”型共三種，標(biāo)準(zhǔn)槽幅長(zhǎng)度6m，異性槽幅根據(jù)機(jī)械開(kāi)槽能力適當(dāng)減小，槽幅之間采用“工”字鋼連接。

四、地下連續(xù)墻施工

（一）工藝流程

根據(jù)車站總體施工進(jìn)度要求，地下連續(xù)墻采用1臺(tái)BH-12型液壓抓斗成槽機(jī)、24臺(tái)CZ-50型沖擊鉆由南向北施工。標(biāo)準(zhǔn)幅寬配置兩臺(tái)沖擊鉆施工。施工時(shí)分雙雌幅、雙雄幅、雌雄幅，基坑轉(zhuǎn)角處連續(xù)墻均作為閉合幅。地下連續(xù)墻施工工藝如圖1所示：

（二）施工方法

1．導(dǎo)墻施工。地下連續(xù)墻導(dǎo)墻采用倒“L”型，導(dǎo)墻槽凈寬850mm，肋厚150mm，翼面寬1150mm，C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示：

2．成槽施工。成槽施工前對(duì)槽段進(jìn)行編號(hào)，并在導(dǎo)墻上標(biāo)明方位與順序。正式施工前選擇標(biāo)準(zhǔn)幅段作為成槽工藝試驗(yàn)段，以核對(duì)地質(zhì)資料，檢驗(yàn)所選用的設(shè)備、施工工藝及技術(shù)措施的合理性，取得成槽、泥漿護(hù)壁、混凝土灌注等第一手資料。

3．泥漿制作。為了保證槽壁穩(wěn)定，采用膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行護(hù)壁，泥漿液面控制在導(dǎo)墻下30～50mm。

4．清孔及刷壁。

（1）清孔是指成槽結(jié)束并終孔驗(yàn)收合格后，把槽孔中的不合格泥漿以及殘留在孔底和孔壁上的淤泥物清除掉的工序。該工序采用撩抓法清底，在成槽完畢后進(jìn)行。當(dāng)槽底沉渣已經(jīng)清除干凈后應(yīng)及時(shí)換漿。

換漿后距孔底50cm范圍內(nèi)泥漿性能應(yīng)滿足以下要求：槽底泥漿比重<1.15，黏度<40s，含砂量<6%，且保證槽底沉渣厚度不大于100mm。

（2）清孔換漿結(jié)束前，用刷壁器慢速沉入槽底部，再中速提升刷壁器，往復(fù)多次，直至完全清除土渣和泥皮。

5．鋼筋籠制作加工及吊裝。鋼筋籠一次加工成型，并在上、下層主筋間距2m增設(shè)桁架筋，以滿足起吊要求；鋼筋籠吊放采用125T、55T兩臺(tái)履帶吊抬吊空中回直、整體入槽的施工方法。

6．混凝土澆筑。混凝土澆注采用雙導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管直徑為250mm，接頭采用絲扣連接，絲扣間用橡膠密封圈密封，導(dǎo)管底距孔底30cm左右。導(dǎo)管吊裝完成后，灌注水下混凝土。澆注過(guò)程中每30min測(cè)量1次導(dǎo)管埋深，并繪制澆注圖，混凝土面上升速度控制在2m/h。

五、砂卵石地層地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵技術(shù)

砂卵石地層地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵技術(shù)在于如何控制槽體垂直度和保證槽壁的穩(wěn)定。

（一）成槽垂直度的控制

1．導(dǎo)墻施工質(zhì)量控制。導(dǎo)墻是成槽設(shè)備的導(dǎo)向，其施工質(zhì)量的好壞直接影響地下連續(xù)墻的軸線和標(biāo)高。因此，導(dǎo)墻施工時(shí)要保證其位置正確，內(nèi)墻面要垂直，導(dǎo)墻拆模后墻內(nèi)采用80×80mm方木支撐，上下兩道，混凝土養(yǎng)護(hù)期間重型設(shè)備不得在導(dǎo)墻附近作業(yè)停留，成槽前支撐不允許拆除，以免導(dǎo)墻變位。由于導(dǎo)墻周邊將承受成槽機(jī)、沖擊鉆等設(shè)備荷載的壓力，所以導(dǎo)墻基礎(chǔ)必須滿足地基承載力要求，對(duì)于基礎(chǔ)不符合要求的地段需先進(jìn)行地基處理。

（1）導(dǎo)墻開(kāi)挖后，結(jié)合設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料，表層砂卵石層不超過(guò)3m，則采用換填粘土處理，換填寬度4m，分層壓實(shí)，松鋪厚度控制40cm，重型壓路機(jī)壓實(shí)，壓實(shí)度>90，采用環(huán)刀法檢測(cè)。

（2）導(dǎo)墻開(kāi)挖后，若表層砂卵石層超過(guò)3m，則采用袖閥管注漿處理，處理深度結(jié)合設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料，約6～8m。

2．成槽工藝控制。

（1）合理安排槽段開(kāi)挖順序，使抓斗兩側(cè)的阻力均衡，抓斗成槽時(shí)應(yīng)勻速緩慢抓取。

（2）由于抓斗本身自重較大（達(dá)12t），每次抓斗提升出渣完畢下放時(shí)，要保持斗體穩(wěn)定、垂直，緩慢下放至槽內(nèi)，這樣既可以對(duì)已成槽部分進(jìn)行垂直檢驗(yàn)，又可用斗體本身重量對(duì)槽孔偏移部分進(jìn)行修偏處理。

（3）抓斗每抓取1次即旋轉(zhuǎn)180°，且斗體勻速下落至槽底，也可以有效地控制槽孔的垂直度。

（4）在成槽過(guò)程中采取有效的檢測(cè)手段分階段對(duì)槽孔垂直度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，以確保成槽垂直度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。成槽過(guò)程中可采用重錘法每4m進(jìn)行1次檢測(cè)，終孔成槽后采用超聲波進(jìn)行檢測(cè)。

（5）成槽過(guò)程中垂直度要勤測(cè)勤糾，避免一次糾偏過(guò)大造成塌孔；對(duì)于垂直度偏差過(guò)大的槽孔應(yīng)采用黏土回填，自然沉降密實(shí)后重新開(kāi)槽的辦法進(jìn)行處理。

（6）成槽機(jī)對(duì)槽段內(nèi)雜填土、砂卵石地層抓槽完畢后，沖擊鉆迅速就位沖孔，防止靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，泥漿沉淀，易塌孔。

（7）沖擊鉆沖程控制在1.5～2m，防止沖程過(guò)大，震動(dòng)造成塌孔，若出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，及時(shí)回填片石沖擊予以糾偏。

（二）槽壁穩(wěn)定的控制

1．泥漿質(zhì)量控制。砂卵石地層中卵石含量高，地層孔隙率較大，所以保證護(hù)壁泥漿質(zhì)量，是確保槽壁穩(wěn)定的關(guān)鍵。該工程采用膨潤(rùn)土泥漿護(hù)壁，并在施工過(guò)程中加入適量的CMC及其他外加劑，以提高泥漿黏度，增大槽內(nèi)泥漿壓力和形成泥皮的能力，達(dá)到穩(wěn)定槽壁的作用。

（1）新制漿液配合比見(jiàn)表1：

（2）泥漿性能檢驗(yàn)。由于施工不同階段對(duì)泥漿性能要求有所不同，泥漿性能指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2：

2．其他控制措施。

（1）施工中出現(xiàn)漏漿應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，以便維持穩(wěn)定槽段所必須的液位高度，保證泥漿液面不低于導(dǎo)墻頂面0.5m。

（2）施工過(guò)程中嚴(yán)格控制地面荷載，用2cm厚鋼板鋪墊在導(dǎo)墻周邊分散成槽機(jī)、履帶吊對(duì)槽壁的側(cè)壓力。

（3）吊裝鋼筋籠做到穩(wěn)、準(zhǔn)、平、緩，以防止鋼筋籠擺動(dòng)破壞槽壁。

（4）優(yōu)化各工序施工方案，加強(qiáng)工序間的銜接，盡量縮短槽壁暴露的時(shí)間。

（5）導(dǎo)墻混凝土必須與原狀土層接觸密實(shí)，以防止泥漿從導(dǎo)墻底流失，造成上部雜填土孔壁失穩(wěn)。

（6）優(yōu)化槽段分幅，減小單元槽長(zhǎng)度，尤其是拐角幅，也是控制槽壁穩(wěn)定的一個(gè)有效措施。

（7）在靠近芙蓉北路側(cè)盡量選擇夜間進(jìn)行成槽施工，最大限度地減小行車對(duì)槽孔穩(wěn)定性的影響，并適量加大泥漿中CMC摻量，確保成槽穩(wěn)定性。

六、結(jié)語(yǔ)

砂卵石地層地下連續(xù)墻施工過(guò)程中如何保證槽壁的垂直度與穩(wěn)定是其關(guān)鍵技術(shù)所在，施工過(guò)程中只要采取適當(dāng)措施，加強(qiáng)施工管理，就可以取得成功。長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線1標(biāo)汽車北站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工于2011年10月開(kāi)始，2012年2月結(jié)束，5個(gè)月共計(jì)完成168幅槽段施工，澆筑水下混凝土16000m3，目前該基坑開(kāi)挖已經(jīng)完成，從基坑開(kāi)挖暴露墻體情況看，連續(xù)墻垂直度、平整度，防滲漏均滿足設(shè)計(jì)要求。作為長(zhǎng)沙砂卵石地層沖抓結(jié)合施工工藝成功運(yùn)用，不僅為企業(yè)贏得了效益，也為此類地質(zhì)以后施工樹(shù)立了典范。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）