軟土地層地下連續(xù)墻施工工藝研究

李樹峰

(中鐵二局第一工程有限公司， 貴州貴陽 550007)

軟土地層地下連續(xù)墻施工工藝研究

李樹峰

(中鐵二局第一工程有限公司， 貴州貴陽 550007)

以上海市軌道交通九號線R413標西岔道井地下連續(xù)墻工程為背景，詳細介紹了地下連續(xù)墻施工工藝及操作要點，并對其中的重難點進行了分析。確保地下連續(xù)墻在軟土地層中快速安全施工，減少了施工工期和對周圍環(huán)境的影響，保證了成槽精度及施工質(zhì)量，同時節(jié)約了施工成本。現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)表明地下連續(xù)墻在軟土地層中工程效果良好，所取得的成果對以后的類似工程具有一定的參考意義。

軟土地層； 地下連續(xù)墻； 施工

地下連續(xù)墻是區(qū)別于傳統(tǒng)施工方法的一種較為先進的地下工程結(jié)構(gòu)形式和施工工藝。其具有結(jié)構(gòu)強度大、承壓和防滲性能好，同時對周圍環(huán)境影響較小，可用于城市密集建筑群施工等特點而被廣泛應(yīng)用。近年來，地下連續(xù)墻在軟土地層中修建基坑發(fā)揮著越來越重要的作用，同時也面臨著很多困難。

1 軟土地層對地下連續(xù)墻施工的影響

由于軟土地層天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的特殊性，對地下連續(xù)墻的施工有以下難點：

①由于土質(zhì)松散，分布連續(xù)，易出現(xiàn)槽壁坍塌，不易成型，對挖槽施工帶來極大的困難；

②土體穩(wěn)定性差，即使槽壁已成型也很可能不穩(wěn)定；

③土體承載力低，開挖易造成大隆沉，對周圍環(huán)境及建筑物造成影響，同時也影響施工進度；

④對泥漿配合比、導墻設(shè)計及挖槽工藝的要求高。

2 地下連續(xù)墻的設(shè)計形式

上海軌道交通9號線R413標西岔道井場地地貌類型屬濱海平原，擬建場地勢較為平坦，地層自上而下依次為：第①-1層人工填土；第②-1層褐黃～灰黃色黏土；第②-3層灰色粉砂； 第③-1層灰色粉質(zhì)黏土；第⑤-1a層灰色黏土；第⑤-1b層灰色粉質(zhì)黏土；第⑥層暗綠草黃色黏土。

根據(jù)該工程的水文地質(zhì)情況及周邊環(huán)境的保護，同時考慮施工簡便快速。連續(xù)墻總長428.8 m，厚度800 mm，端頭井連續(xù)墻深度31 m，標準段連續(xù)墻深度為29 m，共分72幅，其中標準幅(幅寬度6.0 m)50幅； 4 m幅寬2幅，4.5 m幅寬4幅，7 m幅寬12幅，“L”型異型幅4幅。墻體材料采用C30水下混凝土，抗?jié)B等級S8。地下連續(xù)墻采用接頭管工藝，導墻采用C20鋼筋混凝土導墻。連續(xù)墻分幅布置見圖1。

圖1 西岔道井連續(xù)墻分幅布置圖

3 地下連續(xù)墻施工工藝

針對本工程地區(qū)軟土地基的特點，擬采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆導墻、泥漿護壁、日本真砂MHL60- 100AYH成槽機成孔，導管水下灌注混凝土成樁的施工工藝。

3.1 工藝流程

根據(jù)本工程的總體施工要求，地下連續(xù)墻施工工藝流程見圖2。

3.2 施工方法

3.2.1 泥漿系統(tǒng)施工

該工程場地由地表往下含有較厚的粉砂、粉質(zhì)黏土，透水性能強，用黏土做泥漿護壁達不到理想的效果。因此，本工程采用膨潤土為主、CMC增黏劑(羧甲基納纖維素，又稱人造糨糊)、純堿等為輔的泥漿制備材料，制造泥漿的自來水pH值接近中性為好，新鮮泥漿的基本配合比見表1。

表1 新鮮泥漿配合比表 kg

3.2.2 導墻施工

采用C20早強鋼筋混凝土澆筑高于地面10cm的鋼筋混凝土導墻。導墻結(jié)構(gòu)及配筋形式如圖3所示。

導墻施工工藝流程為：平整場地→測量定位→挖槽→綁扎鋼筋→立模板→混凝土澆注→養(yǎng)護→拆模加方木橫支撐→4 cm厚砂漿鋪底→施工便道

3.2.3 成槽施工

3.2.3.1 成槽施工方法

槽段按設(shè)計劃分，分幅跳槽施工先行幅，再施工剩余幅段。標準槽段采用“三抓法”開挖成槽，L型槽段按先短邊后長邊的原則開挖成槽。接頭管接頭施工過程見圖4。

圖2 地下連續(xù)墻施工工藝流程

圖3 地下導墻結(jié)構(gòu)示意

圖4 接頭管接頭施工過程

3.2.3.2 成槽開挖寬度的確定

首開幅接頭管中心位于設(shè)計連續(xù)墻分幅線上，首開幅成槽開挖寬度L=b+h+200 mm，其中b為設(shè)計每幅段的分幅寬度，h為接頭管的直徑，為確保成槽結(jié)束后接頭管和鋼筋籠能順利下放到位，結(jié)合成槽時左右垂直度的偏差建議外放各100 mm，保證成槽結(jié)束后接頭管和鋼筋籠能順利下放到位。

3.2.3.3 成槽前的準備工作

測量人員對導墻頂標高、垂直度、軸線等進行復核。在導墻上用油漆標出開挖槽段位置、每抓寬度位置、首開幅成槽寬度位置、鋼筋籠擱置位置、接頭管安放位置、泥漿液面高度，并標出槽段編號。成槽機、自卸汽車就位。成槽機就位后，用經(jīng)緯儀或全站儀沿導墻軸線方向和其垂直方向定位成槽機位置。接通泥漿管并試送泥漿，檢查其是否暢通和漏漿，并檢漏，隨后向該幅段內(nèi)注入泥漿至液面位置。送入槽內(nèi)泥漿的各種性能指標作詳細記錄以便備查。

3.2.3.4 單位槽段開挖順序

每幅標準段連續(xù)墻施工時，先抓兩側(cè)土體，后抓中心土體，使抓斗在挖單孔時吃力均衡，可以有效糾偏，保證成槽垂直度。待單孔和孔間隔都挖到設(shè)計深度后，再沿槽長方向挖幾斗，用抓斗將挖單孔和隔墻時因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸修理平整，保證槽段橫向有良好的直線性和平整度。轉(zhuǎn)角槽段按先短邊后長邊的原則開挖成型。

3.2.3.5 成槽施工及垂直度的控制

成槽開始前，在導墻上用油漆或標志物定位每一抓斗的中心位置，確保每次抓斗放位一致，避免抓斗左右傾斜。成槽機就位時使抓斗平行于導墻，抓斗的中心線與導墻中心線在垂直方向重合。成槽過程中抓斗中心應(yīng)每次對準導墻上的定位油漆或標志物。

成槽開挖時抓斗閉斗下挖，開挖時再張開，每斗進尺深度控制在0.3 m左右，上下抓斗時緩慢進行，做到穩(wěn)、準、輕放、慢提，避免形成渦流沖刷槽壁，引起坍方。成槽過程中控制每一斗挖土量，使其不能抓得過滿，防止槽壁土體擠出，減少土渣形成。

成槽過程中一方面利用成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置來及時調(diào)整抓斗的垂直度，做到隨挖隨糾，同時要求懸吊機具的鋼索不能松弛，使鋼索呈垂直張緊狀態(tài)。

3.2.3.6 成槽時泥漿控制

成槽時，泥漿應(yīng)隨著出土量補入，保證泥漿液面高出地下水位0.5 m以上，同時不能低于導墻頂面下0.3 m。在抓斗掘進時，不宜補入泥漿。

3.2.4 清底換漿

刷壁完成后，即可進行清底換漿工作。用泵吸反循環(huán)法進行二次清孔。

3.2.4.1 該工程采用置換法清底

為進一步清除抓斗未能挖除的細小土渣。清底采用Dg100空氣升液器，由起重機懸吊入槽，空氣壓縮機輸送壓縮空氣，以吸漿反循環(huán)法吸除沉積在槽底的土碴淤泥。

鋼筋籠入槽前，對槽底泥漿和沉淀物必須進行置換和消除，置換量必須不小于該槽段總體積的1/3或下部的5m范圍。沿深度方向要遞增5m和槽底以上0.2m等處必須進行泥漿質(zhì)量檢查，并填寫相關(guān)記錄。各點的泥漿應(yīng)滿足：比重小于1.15；黏度小于30s；含砂量應(yīng)小于8%。

3.2.4.2 換漿

是置換法清底作業(yè)的延續(xù)，當空氣升液器在槽底部往復移動不再吸出土渣，實測槽底沉碴厚度小于10 cm時，即可停止移動空氣升液器，開始置換槽底部不符合質(zhì)量要求的泥漿。在清底換漿全過程中，控制好吸漿量和補漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落到導墻頂面以下30 cm。清底置換結(jié)束后，對孔底泥漿及槽深進行檢測，如果測試指標及槽深達不到要求，必須再次進行清底置換，直至符合要求為止。

3.2.5 接頭處理

接頭施工在采用接頭管(φ800鋼管)連接的地下墻工程施工中，在先開挖槽段的兩頭用20 t汽車吊將涂有黃油的接頭鋼管進行安裝，然后吊放鋼筋籠和澆筑混凝土。其工藝原理圖如圖5所示。

圖5 接頭管接頭施工過程

3.2.6 鋼筋籠制作吊放

3.2.6.1 鋼筋籠制作

本工程每片鋼筋籠長度為30.45～28.45 m，厚度為680 mm。施工設(shè)計圖鋼筋籠兩側(cè)的端部與接頭管或混凝土接頭面間留有150 mm空隙，設(shè)計幅段分幅界限作為接頭管的定位中心線，其鋼筋籠寬度根據(jù)設(shè)計幅段尺寸、不同成槽順序具體決定。

3.2.6.2 鋼筋籠吊放

試成槽的槽段最長為7 m，鋼筋籠重量約30 t，鋼筋籠吊裝時，由100 t履帶吊和一臺50 t履帶吊配合抬吊，直立后由100 t吊車吊裝入槽。主吊點設(shè)置在距鋼筋籠頂端8～9 m的位置，縱向位置在鋼筋籠的縱向的桁架上，采用八點吊放，詳見圖6。

圖6 鋼筋籠吊裝示意

3.2.7 灌注水下混凝土

地下連續(xù)墻槽段的澆注采用導管法灌注商品混凝土，灌注混凝土采用內(nèi)徑為φ250的快速接頭鋼導管，節(jié)長為2.5 m，最下一節(jié)長度為6 m。導管下口距孔底10～15 cm，不宜過大或過小。漏斗選用容量為1.2 m3的圓錐形料斗，灌注水下混凝土的隔水栓采用預制混凝土塞。

灌注前要對導管作氣密性檢查。標準槽段設(shè)置二根導管(L型槽段每邊一根導管)，兩導管間距小于3 m，導管距槽段端頭不宜大于1.5 m，兩導管應(yīng)同時澆注，確保槽內(nèi)混凝土面均衡上升，兩導管處的混凝土表面高差不大于0.5 m，防止混凝土澆注面高差過大而產(chǎn)生夾層現(xiàn)象。澆筑混凝土面高程應(yīng)高于設(shè)計標高30～50 cm。

4 變形實測數(shù)據(jù)

根據(jù)對地下連續(xù)墻彎曲及周邊環(huán)境變形實時監(jiān)測，得到數(shù)據(jù)圖匯總結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7 JS6剖面變形趨勢曲線

圖8 C10測斜孔觀測數(shù)據(jù)

從上述監(jiān)控數(shù)據(jù)分析，該區(qū)域周邊地下連續(xù)墻位移逐步穩(wěn)定，并未繼續(xù)發(fā)生側(cè)向位移，說明地下連續(xù)墻變形已基本穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

(1)在軟土地層中，進行地下連續(xù)墻施工，施工難度極大；針對本工程實際特點，采用連續(xù)墻工法安全快速施工，對環(huán)境影響較小，達到了很好的效果，

(2)合理的導墻設(shè)計和成槽工藝，減少了對周邊建筑物的振動，節(jié)約施工成本，以免造成不必要的浪費。

(3)沉降和傾斜監(jiān)測結(jié)果證明了該工法的正確性和合理性，可為類似工程借鑒。

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李樹峰(1975～)，男，本科，工程師，從事土木工程施工管理工作。

TU94+2

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[定稿日期]2015-03-10