地下連續(xù)墻在超深豎井工程中的應(yīng)用

夏先科 李 盈

(上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司，上海 200436)

自1958年我國(guó)水利部門引進(jìn)地下連續(xù)墻施工技術(shù)以來，經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，地下連續(xù)墻施工設(shè)備得到較大改進(jìn)，其性能也隨之大幅提升。伴隨不同的施工設(shè)備的出現(xiàn)及各種設(shè)備的組合施工，相應(yīng)的施工工藝也應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的成槽施工設(shè)備為沖擊鉆機(jī)，隨后出現(xiàn)液壓抓斗、雙輪銑等大型機(jī)械，大大提高了地下連續(xù)墻施工效率和成槽質(zhì)量。由于地質(zhì)條件的特殊性，單一成槽設(shè)備往往不能完成全部成槽施工，而是要針對(duì)不同地層及不同設(shè)計(jì)深度，配備兩種或多種成槽設(shè)備組合施工才能高效、高質(zhì)量的完成成槽工作。筆者以滇中引水龍泉倒虹吸接收井工程為例，分析“抓銑結(jié)合”施工工藝在超深豎井工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

龍泉倒虹吸上接龍泉隧洞、下接昆呈隧洞，倒虹吸全長(zhǎng)5 060 km，倒虹吸采用盾構(gòu)施工。接收井工程位于灃源路與昆曲高速交叉口西側(cè)，接收井設(shè)計(jì)為圓形結(jié)構(gòu)，支護(hù)形式采用1.5 m厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻軸線半徑9.25 m，基坑開挖深度78.3 m，成槽深度96.6 m，接頭形式為銑接頭。

2 地質(zhì)條件

場(chǎng)地淺表部覆蓋土層由第四系素填土(Qml)、沖洪積(Qal+pl)粉質(zhì)黏土、黏土及粉土、沖湖積(Qal+l)粉質(zhì)黏土、黏土、粉土及泥炭質(zhì)土組成，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r，基巖的層頂埋深69.2 m～87.10 m。現(xiàn)據(jù)鉆探、原位測(cè)試及土工試驗(yàn)成果，自上而下將場(chǎng)地內(nèi)出露的土巖層細(xì)分為四個(gè)單元層位，各土(巖)層工程地質(zhì)特征描述及空間分布情況詳見表1。

3 地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)參數(shù)

如圖1所示，接收井地下連續(xù)墻共計(jì)14幅。Ⅰ,Ⅱ期槽段各7個(gè)，其中P1,P2,P3為Ⅰ期槽段，S為Ⅱ期槽段，接頭為銑接頭。地下連續(xù)墻成槽深度96.6 m，墻深94 m，地下連續(xù)墻墻頂埋深2.6 m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35。本工程地下連續(xù)墻成槽垂直度要求為1/650，結(jié)合成槽深度，槽段最大允許偏差為14.9 cm。地下連續(xù)墻具體參數(shù)表見表2。

表1 各土(巖)層工程地質(zhì)特征表

表2 地下連續(xù)墻參數(shù)表

4 施工工藝

本工程地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)深度超深，加之地質(zhì)條件特殊，施工難度較大，而且本工程對(duì)成槽垂直度要求極高。為控制成槽垂直度，保證鋼筋籠順利入槽，本工程對(duì)成槽施工工藝選擇及成槽設(shè)備選型較為苛刻。本工程采用“抓銑結(jié)合”施工工藝，成槽機(jī)選用國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的金泰SG70成槽機(jī)，銑槽機(jī)選用俄國(guó)寶峨BC40雙輪銑槽機(jī)。兩種成槽機(jī)械均配備垂直度控制系統(tǒng)，既能實(shí)時(shí)監(jiān)控成槽垂直度，又能及時(shí)進(jìn)行糾偏。抓銑結(jié)合施工工序見圖2。圖中：P1,P2,P3整體為Ⅰ期槽段，S為Ⅱ期槽段；Ⅰ,Ⅱ期槽段接頭為銑接頭形式；Ⅰ期槽段中P1，P2為第一、第二抓，P3為第三抓。

根據(jù)槽段分幅，Ⅰ期槽施工工序?yàn)椋?)成槽機(jī)施工第一抓P1至74 m；2)成槽機(jī)施工第二抓P2至74 m；3)銑槽機(jī)施工第一抓P1至設(shè)計(jì)深度；4)銑槽機(jī)施工第二抓P2至設(shè)計(jì)深度；5)成槽機(jī)施工第三抓P3至74 m；6)銑槽機(jī)施工第三抓P3至設(shè)計(jì)深度；7)銑槽機(jī)清底。

采用跳槽法將兩幅Ⅰ期槽段施工結(jié)束后，對(duì)中間一幅Ⅱ期槽進(jìn)行銑槽施工，銑槽機(jī)自上而下銑削兩幅Ⅰ期地下連續(xù)墻部分混凝土，直至設(shè)計(jì)槽深。Ⅱ期槽S施工示意圖見圖3。

5 “抓銑結(jié)合”施工工效分析

結(jié)合本工程地層構(gòu)造及成槽設(shè)備性能，Ⅰ期槽段地下連續(xù)墻單元槽段74 m以淺采用SG70成槽機(jī)施工，74 m至槽底設(shè)計(jì)深度采用BC40銑槽機(jī)施工。由于施工槽段對(duì)垂直度要求較高，故對(duì)成槽速度進(jìn)行控制。

成槽機(jī)施工深度74 m，完成第一抓及第三抓的平均有效時(shí)間為29.42 h，平均成槽速度為2.5 m/h。第三抓的平均有效時(shí)間為6.65 h，平均成槽速度為11.1 m/h。

銑槽機(jī)施工深度為74 m～96.6 m，局部槽段施工深度達(dá)97 m。銑槽機(jī)完成第一抓及第三抓的平均有效時(shí)間為15.19 h，平均成槽速度為1.5 m/h。銑槽機(jī)完成第三抓的平均有效時(shí)間為9.72 h，平均成槽速度為2.3 m/h。

綜上，本工程完成一幅Ⅰ期槽段總體平均有效施工時(shí)間為105.59 h，其中成槽機(jī)平均有效施工時(shí)間65.49 h，銑槽機(jī)平均有效施工時(shí)間40.1 h。但在實(shí)際施工過程中，由于機(jī)械設(shè)備維修、保養(yǎng)、槽段糾偏、修槽、其他原因造成的窩工等，機(jī)械設(shè)備的使用率僅為34.7%。

Ⅱ期槽段施工需要銑槽機(jī)切削混凝土施工，由于混凝土強(qiáng)度較高，加之對(duì)成槽垂直度控制，Ⅱ期槽銑槽機(jī)平均有效時(shí)間為123.65 h，平均成槽速度為1.28 m/h。機(jī)械使用率為35.2%。

6 鋼筋籠定位與吊裝

本工程地下連續(xù)墻采用銑接頭工藝，Ⅰ期槽段鋼筋籠下放入槽需進(jìn)行定位，防止Ⅱ期槽雙輪銑施工過程中銑削到Ⅰ期地下連續(xù)墻內(nèi)鋼筋。鋼筋籠定位采用PVC波紋管固定在鋼筋籠兩端，每隔5 m設(shè)置一段，每段長(zhǎng)5 m。鋼筋籠定位控制見圖4。

本工程Ⅰ期槽段鋼筋總長(zhǎng)94 m，總體重量達(dá)127.4 t。由于鋼筋籠整體長(zhǎng)度長(zhǎng)、重量大，故采用分節(jié)吊裝施工工藝。同時(shí)為保證吊裝施工安全，經(jīng)過吊裝驗(yàn)算及專家論證，最終確定選用500 t級(jí)履帶吊作為主吊，180 t級(jí)履帶吊作為副吊。分節(jié)吊裝鋼筋籠吊點(diǎn)布置為橫向4點(diǎn)，縱向5點(diǎn)(主吊2點(diǎn)，副吊3點(diǎn))。鋼筋籠分節(jié)情況見表3。

表3 鋼筋籠分節(jié)配置表

槽段籠寬/m籠長(zhǎng)/m總重量/t上節(jié)鋼筋籠下節(jié)鋼筋籠長(zhǎng)度/m重量/t長(zhǎng)度/m重量/tⅠ期槽5.93694127.44653.84873.6Ⅱ期槽2.6009468.14623.14845

鋼筋籠吊裝入槽工序?yàn)椋?)吊裝下節(jié)鋼筋籠，下放入槽；2)吊裝上節(jié)鋼筋籠，在槽口位置與下節(jié)鋼筋籠進(jìn)行對(duì)接；3)鋼筋籠整體下放入槽。

由于鋼筋籠整體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，下放入槽過程中要割除鋼筋籠導(dǎo)管倉(cāng)內(nèi)桁架筋等措施鋼筋，以免影響澆筑導(dǎo)管卡管，故下放耗時(shí)較長(zhǎng)，Ⅰ期槽鋼筋籠平均下放時(shí)間為11.58 h。

7 混凝土

本工程混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，采用導(dǎo)管法水下澆筑。由于成槽后鋼筋籠下放時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)管安裝完成后槽底存在一定厚度的沉渣，故在混凝土澆筑前進(jìn)行二次清底措施。

本工程地下連續(xù)墻Ⅰ期槽段混凝土設(shè)計(jì)方量為940 m3，需一次性澆筑完成，澆筑體量大，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。Ⅰ期槽段采用兩根導(dǎo)管同時(shí)澆筑，平均澆筑耗時(shí)15.3 h。由于前期成槽施工質(zhì)量控制較好，沒有出現(xiàn)槽段傾斜或塌方等質(zhì)量問題，混凝土澆筑沒有出現(xiàn)過超方問題，平均充盈系數(shù)為1.02。

8 結(jié)語

在圓形小直徑超深基坑地下連續(xù)墻工程施工中，對(duì)成槽垂直度控制尤為關(guān)鍵。采用“抓銑結(jié)合”施工工藝，可以有效的控制地下連續(xù)墻的成槽垂直度，保證施工質(zhì)量。通過工效分析可知，在超深地下連續(xù)墻施工過程中，成槽速度不宜過快。從管理角度出發(fā)，合理安排機(jī)械施工工序可提高機(jī)械使用率，進(jìn)而縮短工序銜接時(shí)間，節(jié)約工期。在小直徑圓形超深豎井基坑工程中，地下連續(xù)接頭形式優(yōu)選“銑接頭”，可有效避免型鋼接頭下放接頭箱產(chǎn)生的一系列風(fēng)險(xiǎn)，并提高接頭質(zhì)量。