大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工相關探討

李 歡

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門361021）

地下連續(xù)墻技術誕生于歐洲，其重點是依照打井以及石油鉆井運用到的泥漿和水下澆筑混凝土的方式發(fā)展而來[1]。地下連續(xù)墻可以定義為借助于多種多樣的挖掘機械，通過泥漿的護壁力量，在地下開挖出窄而深的溝槽，在其中澆筑上定量的材料，構(gòu)建起富有防護效果、承重效果的連續(xù)地下墻體。此項目的施工優(yōu)勢在于振動較小、整體性優(yōu)良；缺點為在相對特殊的地質(zhì)條件下，擁有著較高的施工難度，若是采取的施工方式不合理，將會引起鄰墻無法對齊的問題，也會引發(fā)漏水的情況。

1 工程項目的基本概況

該工程項目為廈門地鐵3 號線工程（大嶝段）雙滬站～空港經(jīng)濟區(qū)站共建段明挖區(qū)間，位于吹填造海區(qū)域，在積極的落實相關施工技術的時候，需要全面的考慮地下連續(xù)墻施工區(qū)域的情況。因項目的地下連續(xù)墻施工區(qū)域中的中上部吹填砂層較厚，下部巖面又存在孤石和基巖，位置及厚度不等，增加施工難度。

圖1 地質(zhì)剖面圖

在實際沖孔的時候，沖擊鉆極易出現(xiàn)傾斜的問題，直接的擾動底部不穩(wěn)定槽壁，在沖孔的過程中，因為底部屬于微風化以及中風化的花崗巖，所以易出現(xiàn)巖面碎裂不齊的情況，直接的影響到具體的施工效率，還會導致塌孔、擴孔等質(zhì)量問題。綜合分析采取相應的潛孔鉆引工藝之后，施工過程發(fā)生卡錘的概率明顯降低，甚至降低了百分之八十，從側(cè)面分析，也適當?shù)囊?guī)避了工期延誤的情況。若是設備資金有限，復合工藝輔助施工時，因工序的整體銜接性明顯，工時可合理的縮減，并不會讓沖擊鉆及成槽機長期閑置，提升了機械設備的使用效率，縮短了嵌巖施工時間，減少了施工成本，做到物盡其用。

表1 地下連續(xù)墻入巖施工質(zhì)量檢驗標準表

2 大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工

國內(nèi)很多地方開始將地下連續(xù)墻視為深基坑支護的重要工程之一，但相關的成槽技術還需不斷地探索并分析。廈門市軌道交通3 號/4 號線土建施工總承包5 標3 工區(qū)項目（施工3 號線部分）位于廈門市翔安區(qū)大嶝島南側(cè)，工程位于吹填造地區(qū)，地下連續(xù)墻槽底存在著數(shù)量龐大的斜低海巖，巖面呈現(xiàn)出左右起伏的狀態(tài)，并且偏差較大，巖面的強度相對明顯。施工階段，項目團隊就上述提及到一系列情況展開分析，對存在的主要問題進行了詳細的概括：1.堅硬巖層鉆孔進尺困難、錘頭磨損率大、吹填區(qū)地層易擾動；2.在項目實踐中，斜面巖地下連續(xù)墻的垂直度控制過程十分復雜，具有較高的控制難度；3.沖擊鉆孔沖擊成孔過程中遇微風化和中風化花崗巖堅硬巖層等異常情況時導致施工效率低下等[2]。

2.1 關鍵技術

該類施工技術的關鍵之處在于硬巖以及斜面巖的處理，面對復雜的地質(zhì)條件，在該項目實踐中研發(fā)了一種預制鋼套管導向裝置輔助潛孔鉆破碎基巖的施工工藝，將多種裝置集合到一起，在實際運用的時候，妥善的解決了堅硬巖層施工效率較低的問題，同時還對斜面巖層易偏槽及偏孔的情況進行了處理。通過公路建設行業(yè)協(xié)會的鑒定與分析，將該項工藝技術評為符合國內(nèi)領先水平的技術手段，關鍵技術也讓實用新型專利“一種潛孔鉆處理地下連續(xù)墻基巖導向裝置（ZL 201922221969.2）”研發(fā)出來。

2.2 工法特點

在運用相關的施工技術時，著重將多種技術合理的融合到一起，成功的處理了硬巖進尺和鉆頭磨損等各種各樣的問題，入巖的效率以及成孔的成功率等明顯的提高。

此類公法重點是依照地連墻的基本寬度和實際工效要求加以分析，同時結(jié)合工程項目設置出了9 個預制鋼套管導向裝置分割施工面，潛孔鉆主要是以較快的速度，及時的將不同強度的巖石加以破碎，結(jié)合沖擊鉆機的實際情況，通過沖孔的方式，完成鑿巖處理，整個過程的效果十分顯著，保證了成孔的效率和質(zhì)量。同時導向裝置兼做潛孔鉆鉆頭通風孔，均勻成孔的同時，槽壁擾動小、減少塌孔風險。

鋼套管導向裝置底部有可調(diào)節(jié)套管護體，實現(xiàn)斜向巖層精準破碎及鉆頭保護。鋼套管導向裝置底部設置一節(jié)可調(diào)節(jié)套管（用一根1m 直徑180mm 鋼套管鎖扣在最下一節(jié)1m 直徑160mm 鋼套管兩個耳翼位置來作為可調(diào)節(jié)套管），并將鋼套管固定在潛孔鉆孔位上，根據(jù)鋼套管碰到障礙物自動伸縮的原理使鉆頭與斜向巖面接觸位置不產(chǎn)生較大偏移，實現(xiàn)斜向巖層精準破碎及鉆頭保護。設備較簡單，且鋼結(jié)構(gòu)導向裝置可循環(huán)利用，經(jīng)濟環(huán)保效益明顯[3]。

本工法相對于采用旋挖機、銑槽機等傳統(tǒng)高效入巖成槽設備，不僅成本低，而且鋼結(jié)構(gòu)導向裝置可循環(huán)利用。此外，因入巖地連墻成槽質(zhì)量的提高也避免了地連墻槽段因塌孔造成的混凝土超方、后續(xù)鼓包破除等多項費用，經(jīng)濟社會效益明顯。

現(xiàn)場操作性強。只要現(xiàn)場施工場地平整，潛孔鉆引孔至設計標高，普通沖擊鉆成孔緊跟清孔便可以快速、簡單的完成施工作業(yè)。

表2 機具設備表

2.3 適用范圍

此工法適用于地鐵線路及房屋建筑等領域的堅硬巖層的深孔基礎施工，尤其適用于硬巖、斜面巖等地質(zhì)條件復雜且?guī)r層分布不均勻，堅硬程度不一需破巖成孔、成槽施工。

2.4 工藝原理

工法提出預制鋼套管導向裝置輔助潛孔鉆處理地下連續(xù)墻堅硬巖層技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)協(xié)同各類巖性不同巖石強度的工作方式。針對高強度硬巖成孔、成槽施工，通過導向裝置分割施工面減小潛孔鉆沖擊頭與巖面接觸面的方式先行破碎不同強度的巖石，再結(jié)合沖擊鉆機等設備進行鉆孔，以減輕沖擊鉆設備沖擊錘頭的工作強度，達到加快施工進度和節(jié)約成本目的。針對斜面巖入巖施工的情況，在鋼套管導向裝置底部設置一節(jié)可調(diào)節(jié)套管，并將鋼套管固定在潛孔鉆孔位上，根據(jù)鋼套管碰到障礙物自動伸縮的原理使鉆頭與斜向巖面接觸位置不產(chǎn)生較大偏移，實現(xiàn)斜向巖層精準破碎及鉆頭保護。

3 大厚度吹填砂地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制措施

3.1 潛孔鉆及其鋼套筒導向裝置

預制鋼套管的上部以及中部鋼板應該進行合理的分析，必須保證其與鋼管的連接狀態(tài)符合標準，達到牢固標準，避免吊裝的時候出現(xiàn)散架的問題。下部鋼板應該注意焊接的尺度，不可將其焊死，通過將鋼套管的最下節(jié)1m 范圍中的可調(diào)節(jié)套管設置得當，使得斜面巖能夠依照地下連續(xù)墻槽孔巖面的深度合理的調(diào)節(jié)相應的鋼管長度。在潛孔鉆正式施工前應核驗槽體的垂直度，發(fā)現(xiàn)問題及時校正，避免因成槽機操作不當造成傾斜，影響后期沖擊成孔效果。導向鋼套筒吊裝入槽后，應牢固定位，防止機械振動或鉆桿旋轉(zhuǎn)造成偏孔。潛孔鉆鉆桿應豎直，鉆頭中心應盡量與鋼管中心重合后再下放鉆頭，避免對位不準旋轉(zhuǎn)時與鋼管摩擦。鉆孔時應上下提拉幾次鉆頭，使鋼管上下通氣，保證巖沫能被順利排出。鉆孔應鉆到設計深度下30cm-40cm，防止沖擊鉆沖孔達不到設計深度[4]。

表3 材料表

3.2 沖擊鉆機

每單元槽配備兩臺沖擊鉆，從兩側(cè)同時施工。在標準段6m 寬地連墻上布置主孔和副孔，共設置5 個主孔、4 個副孔，主孔的中心距離為1.6m，副孔中心設置在主孔中心線的中點。為確保槽段完整性，槽段拐角處鉆孔時向外側(cè)延伸半個孔位。在進行沖鉆成槽施工時，首先應當沖主孔，在此基礎上再沖余下的副孔，主副孔之間要求采用間隔布設、跳孔施工的方式。沖孔過程中應遵循“勤送繩、勤掏渣”的原則，確保沖錘的提升高度穩(wěn)定在1m 左右，與此同時還需要頻繁對沖錘以及鋼絲繩錘環(huán)的質(zhì)量進行檢驗，避免斜孔以及掉錘。沖擊鉆圓錘將槽段沖到設計深度后，應用方錘銑槽，將殘留在邊角的巖體清理干凈，保證槽段的垂直、平整。

3.3 泥漿護壁

泥漿應該重視實際的比例，保證選擇性能指標相對理想的膨潤土和純堿等作為主要的原材料。泥漿本身的配合比經(jīng)過試驗的驗證之后，根據(jù)性能指標科學的配置，膨潤土以及純堿、水等需要接受具體的試驗加以確定。運用成槽機開挖施工的過程中，應該通過循環(huán)池持續(xù)向著開挖槽段合理的注漿，堅持邊開挖邊注入的原則，使得泥漿的液面高度可以合理的控制起來，應該重視其與導墻面保持著0.2m 的距離，還需超出地下水位1m 的距離[5]。入巖和清槽的過程中，需要完成泵吸反循環(huán)的處理，這個過程中的泥漿往往是由循環(huán)池注入到槽內(nèi)，存于槽中的泥漿已經(jīng)轉(zhuǎn)移到沉淀池中。混凝土灌注施工的階段，還需重視上部泥漿的情況，當其進入到沉淀池中時，應該關注實際的高度，當超出了混凝土頂面4m 的距離時，上部區(qū)域中的泥漿能夠及時的進入到廢漿池中，針對于這部分材料需要采取科學化的廢棄處理方案。積極的關注泥漿原材料的實際質(zhì)量情況，在科學配合比的情況下，完成合理化的配制。當進行泥漿制作的時候，還需及時的安排專業(yè)人員參與到質(zhì)量檢測工作中，泥漿這類材料應該在放置超過二十四小時之后投入使用。

3.4 入巖施工過程管控

為確保入巖施工更加順利的落實，需要針對于槽段以及沖擊孔位積極的踐行編號處理，保證將測量放線任務扎實推進，促使數(shù)據(jù)信息的記錄工作更加及時。鉆機入巖施工階段，應該在完成了400～600mm 進尺后對鉆孔的垂直度展開合理的檢驗，同時將糾偏細節(jié)加以分析。針對于需要入巖的轉(zhuǎn)角幅和異性幅地連墻，還需積極的提升成槽的基本速度，也就是適當?shù)臏p少沖擊鉆作業(yè)的具體時間。為了謹防沖擊鉆長時間的處于振動的狀態(tài)中，使得轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)了大面積坍塌的情況，應該將部分細節(jié)性的處理落實到位[6]。為保證地連墻的地基承載力明顯的提升，應該及時的將清孔工作積極的落實，合理的運用正、反循環(huán)方法，使得槽底的沉渣能夠及時的清除干凈。運用超聲波設備，可以對槽壁垂直度的檢驗及時的推進，同時獲取到成槽偏斜曲線圖，根據(jù)相關的圖紙信息，確保工程技術人員可以準確的分析和管控。

3.5 超聲波檢測地連墻

通過超聲脈沖發(fā)射源于砼內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，借助于高精度接受系統(tǒng)，詳細的記錄好脈沖波在實際傳播波動特征。若是砼內(nèi)存在不連續(xù)的界面，缺陷面一般會形成波阻抗界面，在波到達至相應界面的時候，波會出現(xiàn)透射和反射的情況，降低透射的能量。砼內(nèi)若是存在著蜂窩和松散的問題，則會出現(xiàn)波的繞射和散射情況。依照波的初到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化情況等進行分析，可以獲取測區(qū)范圍中砼的實際密實度參數(shù)。

4 結(jié)束語

大厚度吹填砂地質(zhì)條件下的地下連續(xù)墻施工工作難度較大，需要針對于項目的基本情況展開合理的分析。在施工之前，需要針對于大厚度吹填砂地質(zhì)條件之下的地連墻施工特點和難點展開詳細的判斷，依照組織技術和操作要求加以分析，通過深入的研究和探討，針對成槽以及混凝土澆筑兩個關鍵工序的基本特征，制定出科學合理的質(zhì)量控制方案。通過本文的概述，旨在為廣大的同行業(yè)者提供有效的參考信息，對相關施工技術的運用提供可靠的借鑒意見。