緊鄰地鐵復雜地質下多機械組合超深入巖地下連續墻施工技術*

單根德，韓海亮，張文博

(中國建筑第四工程局有限公司深圳總承包公司，廣東 深圳 518048)

0 引言

近年來，隨著經濟的發展，建筑業發展迅速，城市土地資源逐漸稀缺，地下空間開發成為城市發展的趨勢和主流方向，深基坑工程越來越多。在眾多深基坑支護結構形式中，地下連續墻以其剛度大、整體性好、基坑開挖過程中安全性高、位移控制效果好、墻身抗滲性能好等優點，在高層建筑地下室、地鐵車站區間、電站深基坑工程中的應用越來越廣泛。

1 工程概況

深圳市前海綜合交通樞紐及上蓋物業工程占地面積約10萬m2，總建筑面積約42.3萬m2，建筑用途包括地下設備用房、車庫、樞紐大廳、交通換乘、商業等。共8棟塔樓，地下室共6層，寬80～100m，長約830m，深約30m，地下1～6層層高依次為6.5，6.0，6.0，4.0，4.0，4.0m。將8個基坑分為4部分進行施工，采用地下連續墻+環形內支撐的支護形式。本工程北鄰雙界河路，南鄰桃園路，西鄰聽海路，東鄰地鐵11號線。

2 工程地質與水文地質條件

場地巖土層自上至下依次為：人工填土層(素填土、填石、雜填土、填淤泥)，第四系全新統海積淤泥，全新統沖洪積黏土、中粗砂，上更新統湖沼沉積淤泥質黏土，沖洪積粉質黏土、礫砂，中更新統殘積砂質粉質黏土、構造巖及全～微風化加里東期混合花崗巖。

本工程位于前海灣填海區，附近無地表水流，南側存在幾處拋石擠淤形成的積水洼地，面積約100m2，水深0.5～1.1m。西側賦存于沖洪積中粗砂、礫砂層中，因受上下相對隔水層的阻隔，具有微承壓性。基巖裂隙(構造裂隙)水主要賦存于強、中風化帶及斷裂構造裂隙中，具有微承壓性。淤泥、淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土及黏土層屬隔水層，其余地層屬弱含水～弱透水性地層或相對隔水層。地下水主要補給來源為大氣降水和海水，地下水排泄以徑流為主，地下水位隨季節性變化較大，場地原始地貌為濱海潮間帶，現已填海造地。水質分析結果表明，地下水中C1-含量偏高，說明地下水與海水尚有水力聯系。場地地下水水位受大氣降水及地形控制，整體自東而西向前海灣方向排泄。

3 地下連續墻設計

地下連續墻厚1 200mm，標準幅寬5.1，5.2，6.0m(部分半截墻),墻深32～50m，縱橫向配筋均采用HRB400鋼筋，主筋保護層厚度外側為70mm、內側為50mm，鋼筋籠采用4榀桁架筋。采用C35P10水下混凝土澆筑地下連續墻，地下連續墻入巖終孔條件為入中風化花崗巖3m或微風化花崗巖0.5m。

4 支撐系統設計

1)支撐系統由冠梁、腰梁、支撐、立柱及立柱樁組成，豎向設置6道鋼筋混凝土支撐(見圖1),每層板上各設置1道，地下室結構采用順作法施工，每澆筑完成1層板便拆除1道支撐。

圖1 支撐系統典型剖面

2)每道鋼筋混凝土支撐均布置環向內支撐、對撐、局部角撐，對撐水平間距一般為9m，在第1道鋼筋混凝土支撐上設置棧橋板，作為施工作業平臺。

5 地下連續墻施工重難點

1)工程地質條件差

入中風化或微風化花崗巖>10m的地下連續墻共24幅，入巖深度共332.37m，綜合入巖量大。

2)施工要求高

根據設計要求，地下連續墻深32～50m，如果相鄰兩幅墻結合較差，將造成滲漏，給基坑支護帶來重大安全風險。因此，本工程對地下連續墻垂直度的要求高。因緊鄰已運營地鐵線路，地下連續墻施工過程中不能產生較大振動。由于本工程為綜合交通樞紐，對工程進度的要求高。

6 機械設備選型分析

根據本工程入巖實際情況與施工要求，對不同機械設備成本、優缺點等進行分析，結果如表1所示。本工程應特別關注對緊鄰地鐵線路的影響，應選擇垂直度控制較好、振動較低的施工工藝，經對比分析，選擇成槽機+旋挖機+沖孔方錘進行入巖成槽施工。

表1 機械設備選型分析

7 關鍵施工技術

地下連續墻施工工藝流程為：施工準備(施工機械設備組裝、泥漿循環系統安裝和材料設置)→測量放樣→導墻制作→第1階段土層及強風化花崗巖層挖掘，土方晾曬與外運→第2階段中風化及微風化花崗巖層入巖取芯→第3階段沖孔方錘修孔→沉渣清理及換漿→刷壁→鋼筋籠加工制作與安裝→鋼筋籠吊裝→混凝土導管安放→二次清孔→混凝土澆筑→混凝土養護。針對工程重難點，為保證順利入巖及基坑圍護結構安全，對關鍵施工技術進行精細化控制和高質量管理，將風險降至可控范圍內。

7.1 液壓抓斗成槽機抓槽施工

液壓抓斗成槽機就位后，首先抓除槽段上部淤泥層和砂層，首次抓槽時須保證具有足夠的開槽深度，預留部分強風化花崗巖層輔助旋挖機鉆孔，防止偏孔。對于標準槽段，先挖兩邊，再挖中間，抓進強風化花崗巖層后分析巖樣，當強風化花崗巖層可作為導向孔時，停止抓孔，進行下步工序。沖孔方錘修孔完成后，須利用成槽機抓除槽段底部碎巖屑和沉渣，然后進行清孔工作。

7.2 旋挖機入巖施工

標準槽段旋挖機鉆孔分為主、副孔，主孔4個，孔徑1.2m，沿地下連續墻長邊中軸線均勻分布；副孔3個，孔徑1.2m，沿地下連續墻長邊中軸線均勻分布在兩主孔之間。旋挖機采用分段進尺的方式施工，為保證垂直度，旋挖機每次鉆進5～6m，每次鉆進結束后利用沖孔方錘修孔，達設計巖面標高時停止鉆進。

7.3 沖孔方錘修孔施工

旋挖機每次鉆進結束后，利用沖孔方錘對旋挖機成孔后的槽壁巖石進行清理。由于槽壁巖石量較少，沖孔方錘受力面較小，單位面積巖石所受沖擊力較大，破巖速度快，引起的振動和噪聲較低，不會對緊鄰地鐵線路產生影響。

7.4 泥漿護壁施工

在地下連續墻成槽過程中，隨著開挖深度的增加，需連續不斷地向槽內供給新鮮泥漿，保證護壁泥漿高出地下水位1m以上，且泥漿各項指標須符合技術要求，以起到良好的護壁作用，防止槽壁坍塌。遇含砂量較大的槽壁時，泥漿相對密度和黏度均應增大。

泥漿制作方式包括膨潤土、泥粉、燒堿造漿和沖擊泥土自造漿，如果泥漿指標不符合要求，需進行處理，即采用機械和重力沉淀相結合的方式，將槽段中置換出的泥漿進行機械處理，然后流入沉淀池進行重力沉淀，經24h穩定后利用水泵將表面清稀部分漿水抽至過濾池，通過多層濾網過濾后排走，剩下的漿體重復利用。

應注意，混凝土澆筑前測定泥漿面以下1m及槽底以上0.5m處泥漿相對密度和含砂量，如果相對密度>1.2，須采取清孔置換泥漿措施。

8 施工質量控制措施

8.1 液壓抓斗成槽機施工質量控制

1)合理安排每個槽段挖槽順序，使抓斗兩側阻力均衡。

2)液壓抓斗成槽過程中，遇拋石、孤石等情況時，若拋石、孤石體積較小，直接利用成槽機撈出；若拋石、孤石體積較大，橫跨槽段區間，改用旋挖機將拋石、孤石破碎或擠壓出槽段區間。

8.2 旋挖機孔位糾偏控制

1)測量工程師現場測量放線旋挖機孔位，并報監理工程師審批。

2)旋挖機鉆進過程中通過鉆機自帶定位糾偏系統進行孔位控制。

8.3 旋挖機垂直度控制

1)利用內置水平調節裝置擺放平穩旋挖機。

2)旋挖機鉆進過程中利用操作室內電腦測斜糾偏系統控制鉆桿垂直度。

3)分段旋挖，分段校正垂直度。

4)成槽過程中利用成槽機顯示儀進行垂直度跟蹤觀測，嚴格做到隨挖隨糾偏，達到1/150的垂直度要求。

8.4 沖孔方錘修孔質量控制

1)沖孔方錘放入槽段前，認真檢查沖孔方錘尺寸，尤其是寬度，要求其與槽段厚度、旋挖鉆孔直徑基本保持一致。

2)沖孔方錘修孔過程中采用正循環清孔，將巖渣帶出槽底，以保證沖擊成孔進度。

3)完成每段修孔后，對槽段尺寸進行測量，以保證修孔到位。

4)定期檢查機械設備，發現隱患及時處理。每次更換沖孔方錘時應檢查錘徑是否符合要求，應在沖孔方錘上設置打撈環，更換新錘后應上下拉空數次，沖程不宜太大，確定不會出現卡錘現象。

5)因梅花孔造成卡錘時，如果錘頭可向下活動，稍松鋼絲繩，使錘頭轉動一定角度，嘗試將錘頭提出。

6)對于某些卡錘情況，可將小直徑圓錘下放至槽段內進行沖擊，將卡錘石塊擠進孔壁或碰撞沖孔方錘，使沖孔方錘脫離卡點，嘗試將錘頭提出。

8.5 成槽漏漿現象預防與處理

1)由于地質原因造成的少量漏漿現象，可在泥漿中加入0.5%～2%的鋸末作為防漏劑，繼續成槽。

2)開挖槽壁過程中遇孔洞時如出現大量漏漿，立即停止成槽，并不斷向槽內送漿，保持槽內泥漿面高度，防止槽壁坍塌。挖出導墻外側土體，查找漏漿源頭并進行封堵，處理結束后繼續成槽。

8.6 槽壁坍塌處理

1)槽壁坍塌處導墻雖未斷裂，但因底部架空無法繼續承重，因此，吊裝鋼筋籠前先架設具有足夠剛度的鋼梁，并將鋼筋籠荷載通過鋼梁傳至坍塌區域外的地基上。

2)混凝土澆筑時，在遠離坍塌處利用泵車直接下料。

3)槽壁坍塌造成混凝土沿工字鋼兩側繞流，給相鄰槽段開挖、鋼筋籠下放帶來一定困難，進而造成質量事故。為此，混凝土澆筑完成后，采用旋挖機配合專用刷壁器對繞流到相鄰槽段的混凝土進行清理(見圖2)。

圖2 刷壁器

9 結語

以深圳市前海綜合交通樞紐及上蓋物業工程為依托，對施工重難點進行分析，通過機械設備選型分析，選擇成槽機+旋挖機+沖孔方錘進行地下連續墻入巖成槽施工。對液壓抓斗成槽機抓槽、旋挖機入巖、沖孔方錘修孔、泥漿護壁施工進行介紹，并提出相應的施工質量控制措施，保證了施工進度，達到了良好的施工效果。同時，本工程地下連續墻施工未對緊鄰已運營地鐵線路造成影響，緊鄰地鐵

線路自動化監測系統監測數據穩定，未發出預警信息，處于安全運營狀態。