特殊地質(zhì)條件下地連墻成槽工藝

李 健，熊辛洋，楊尤朝，張 燾，戴 營

（中建三局集團有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

地下連續(xù)墻能適用于多種地質(zhì)情況、兼做臨時設(shè)施和永久的地下主體結(jié)構(gòu)，對臨近建筑物和地下管線影響較小，滿足本項目施工現(xiàn)場需求。本文結(jié)合場地基巖風化不均勻，局部區(qū)段存在多層球狀風化體（孤石），且厚度較大（0.50～15.00 m），以及強風化巖存在中風化夾層，軟硬相間，中、微風化巖面起伏較大的地質(zhì)，解決特殊地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻成槽施工工藝問題，提高工程質(zhì)量，加快施工進度［1］。

1 工程概況

1.1 基本概況

華富村東、西區(qū)舊住宅區(qū)改造項目 II 標段。地上設(shè)有 5 棟塔樓及附屬裙樓。其中 T1 塔樓地上 65 層，結(jié)構(gòu)上部總高度 307.85 m（出屋面設(shè)有 50.15 m高塔冠）；附屬裙房地上 4 層，結(jié)構(gòu)高度 21.93 m；地下 4 層，地下室埋深 21.7 m，如圖 1 所示。

圖1 項目概況圖

1.2 地連墻概況

本基坑 MABCDE 段采用地下連續(xù)墻，墻厚 1.2 m，共 80 幅；典型幅寬為 4 m、6 m，地下連續(xù)墻總長約為 352 m，分為 D 1～D 13 型 13 種槽段形式。墻有效深度 26.50～31.65 m，主筋采用直徑 28 mm 三級鋼，水平筋采用直徑 20 mm 三級鋼，加強桁架鋼筋采用直徑 25 mm 三級鋼；地連墻混凝土等級為 C 30，鋼筋保護層厚度為：迎土面 70 mm，迎坑面 50 mm，如圖 2 所示。

圖2 地連墻平面布置示意圖（單位：mm）

地連墻成槽質(zhì)量要求如表 1 所示。

表1 地下連續(xù)墻成槽要求

1.3 特殊地質(zhì)概況

特殊地質(zhì)條件包括：①經(jīng)歷的地層多且?guī)r層厚，如經(jīng)雜填土 0.8 m，砂質(zhì)黏性土 18.7 m，全風化花崗巖 4.9 m，強風化土狀花崗巖 5.8 m，強風化塊狀 19.1 m，中風化花崗巖 11.4 m，微風化花崗巖 1.27 m；②要求嵌入中～微風化花崗巖，巖石強度高；③風化球（孤石）較多且厚，形狀不規(guī)則，硬度較大；④巖面起伏較大。

2 施工特點

通過本項目的施工經(jīng)驗總結(jié)，依據(jù)以下技術(shù)手段，使得特殊地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻入巖成孔效率得到顯著提高。

1）普通土層快速成槽。通過選用合適高功率的旋挖機設(shè)備，在無巖的地質(zhì)下達到嵌固深度，地下連續(xù)墻快速成槽。

2）合適選用新鉆頭的旋挖機解決入巖問題。根據(jù)設(shè)計圖紙要求，地連墻需達到入巖要求，通過選用合適型號的新鉆頭旋挖機設(shè)備，成槽過程中減少機械故障而導致的卡鉆等問題，快速入巖。

3）合理搭配施工設(shè)備解決成槽過程中遇風化球的難題。旋挖機鉆進巖層后，遇到風化球孤石，采用沖擊錘沖擊后進行旋挖，解決地下連續(xù)墻巖層復(fù)雜、巖石強度高不易鉆進的難題，提高成孔效率。

4）通過機械設(shè)備的輔助功能解決成槽垂直度的問題。旋挖機自帶的垂直度控制系統(tǒng)及控制沖擊錘的吊繩與導墻邊的固定距離，可解決地質(zhì)巖面起伏大，垂直度難以控制的問題。

3 工藝原理

根據(jù)現(xiàn)場高程記錄點，放出地下連續(xù)墻中心線，澆筑鋼筋混凝土導墻及施工便道，采用合適的成槽機進行地連墻成槽施工。按照地下連續(xù)墻的長度，利用分段鉆進技術(shù)，鉆進過程中遇軟硬巖層時，根據(jù)巖層強度及時調(diào)整垂直向下的加壓力，頻繁均勻施壓，及時修正確保成孔垂直度。地下連續(xù)墻成槽施工如遇斜巖面，采取回灌混凝土，待混凝土達到強度再繼續(xù)鉆；如遇孤石，采取沖樁機破碎后，再采用旋挖機繼續(xù)鉆。施工時采用“抓沖結(jié)合”的方法（即先用成槽機對土層進行“抓土”，再用旋挖機及沖樁機進行“沖擊”修孔），成槽后進行成槽鑒定，滿足地勘單位及設(shè)計單位的要求后進行終孔驗收。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

測量放線→導墻施工→泥漿護壁制備→成槽施工→成槽鑒定，工藝流程如圖 3 所示。

圖3 施工工藝流程圖

4.2 操作要點

4.2.1 測量放線

根據(jù)業(yè)主提供的平面控制點和現(xiàn)場高程記錄點，作為基點，將其引入現(xiàn)場，進行固定保留，以防后期閉合校驗。對于控制點，經(jīng)各方復(fù)核無誤后方可投入使用。根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場控制軸線，再通過 J2 經(jīng)緯儀放出地下連續(xù)墻中心線，地下連續(xù)墻中心線的垂直度偏差＜1/300。

4.2.2 導墻施工

地下連續(xù)墻的前期工作也很重要，特別是導墻施工，必須在地下連續(xù)墻成槽前澆筑。如果前期導墻澆筑的質(zhì)量差，那么將會直接影響到地連墻的標高和軸線。導墻具有以下幾個作用，一是擋土作用，二是作為測量的標準，三是作為重物的支承，四是存續(xù)泥漿，防止泥漿漏失。地連墻導墻有很多形式，比如整體L字形式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導墻高 1 300 mm，采用C20 混凝土，導墻施工如圖 4 所示。

圖4 導墻施工圖

4.2.3 護壁泥漿制備

地連墻施工的每一步都很重要，泥漿制備也是如此，泥漿制作的工藝、順序等都有很大講究，不同的泥漿成分占比也不一樣。泥漿一般采用高速回轉(zhuǎn)式泥漿攪拌機制備，對于不同型號的攪拌機，單位時間拌制的泥漿量不一樣。在制作過程中，應(yīng)該考慮投料、攪拌、放漿等占用時間。泥漿的制備有一定的順序，依次是水、膨潤土、CMC、分散劑、其他外加劑，按照此順序加入攪拌機。在將以上物料攪拌約 7 min 后，可以開始放漿。注意事項：由于 CMC 是難溶物，所以在制作開始前將 CMC 溶解成 1 %～3 % 的溶液，然后再摻入到攪拌機里攪拌，泥漿制備如圖 5 所示。

圖5 泥漿制備圖

4.2.4 成槽施工

經(jīng)過對該工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況進行分析后，再結(jié)合之前的施工經(jīng)驗和工法，認為該結(jié)構(gòu)符合采用“抓沖結(jié)合”的標準。即先用成槽機對土層進行“抓土”，再用旋挖機及沖樁機進行“沖擊”修孔和清孔，遇到較硬孤石則采用沖擊錘沖擊破碎后再旋挖，如圖 6 所示。

圖6 旋挖機、沖樁機配合施工成孔圖

抓槽時機械履帶應(yīng)與槽段平行，抓斗每抓一次，應(yīng)根據(jù)垂線觀察抓斗的垂直度及位置情況，使抓斗與槽段中心一致，然后下斗直到土面，對于土質(zhì)比較硬的情況，則應(yīng)該先提起抓斗約 80 cm，對土數(shù)次沖擊后再進行抓土，起斗時應(yīng)緩慢，不能著急，同時需要注意，在抓斗出泥面時應(yīng)及時加灌泥漿，其目的是保證一定液面，如圖 7 所示。

圖7 成槽機施工示意圖

5 質(zhì)量控制

4.2.5 成槽鑒定

成槽施工完成后，通知監(jiān)理單位對成槽工藝進行驗收鑒定，確保滿足地勘單位及設(shè)計單位的要求后進行終孔驗收，如圖 8 所示。

圖8 成槽鑒定驗收示意圖

4.3 材料與設(shè)備

使用機具如表 2 所示。勞動力投入計劃如表 3 所示。

表2 使用機具

表3 勞動力投入計劃

本項目遵循 GB 50202-2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收標準》、GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、JGJ 18-2012《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》、JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范對施工過程質(zhì)量進行嚴格控制［2-5］。

5.1 槽壁穩(wěn)定性控制及針對性措施

根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場施工經(jīng)驗，在成槽階段時應(yīng)有效控制地下水頭，保證槽段內(nèi)泥漿液面比地下水位高出 1.5 m 左右。對于本工程，由施工圖紙可知，在導墻制作階段，要求導墻頂面高于地下水位 1.5 m，如果導墻有局部高差不足時，就可以采取一些措施來彌補，比如增大泥漿比重或者降水。對于在成槽施工過程中泥漿含砂率比較大即含砂率＞8 % 時或槽內(nèi)泥漿回收時的情況，只需要用泥漿分離設(shè)備進行砂粒分離即可。

5.2 槽壁垂直度的控制

在施工過程中，需要采用雙向控制的方法來控制槽壁垂直。雙向控制法就是：一方面用成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置來控制成槽過程中的槽壁垂直度，另一方面采用經(jīng)緯儀和全站儀對成槽機進行垂直度監(jiān)控，確保垂直度控制在 1/300 以內(nèi)。

5.3 成槽施工保證措施

①卡斗的預(yù)防措施。卡斗的原因有很多，但是其主要原因在于上部縮頸從而導致槽段寬度變小，所以卡斗的預(yù)防措施就是控制好泥漿。②埋斗的預(yù)防措施。埋斗的原因有很多，但是其主要原因是槽段塌方土將抓斗埋住，所以埋斗的預(yù)防措施就是控制好槽壁的穩(wěn)定性。如果施工過程中出現(xiàn)埋斗現(xiàn)象，需要立即置換槽段內(nèi)泥漿，將其泥漿比重調(diào)至 1.2 g/cm3以上，黏度調(diào)到 30 s 以上，防止槽段的再次塌方，然后利用高壓水（泥漿）槍沖散上部塌方土體，再利用氣舉反循環(huán)將散土吸出，最后利用吊車將抓斗提出［4］。③掉斗的預(yù)防措施。掉斗的原因有很多，成槽機掉斗的主要原因有以下兩點：一是鋼絲繩突然斷裂，二是埋斗后處理不當造成抓斗掉入槽中，所以掉斗的預(yù)防措施就是在成槽機工作前要仔細檢查鋼絲繩，并且按時間和工作量定時更換鋼絲繩。

6 效益分析

為了解決特殊地質(zhì)條件下地連墻成槽施工的問題，華富村東、西區(qū)舊改造項目地基基礎(chǔ)工程 Ⅱ 標段采用地下連續(xù)墻成槽施工方法，成槽效率得到顯著提高。經(jīng)過該施工方法的應(yīng)用，每幅墻成槽節(jié)約工期 1 d，整個地連墻工程共節(jié)約工期 1×40=40 d，減少旋挖機、成槽機、沖樁機和人工成本投入，取得了較好的經(jīng)濟效益，一臺徐工 360 租賃費用約為 1.0 萬元/d，一臺成槽機 SG-70 租賃費用約為 0.83 萬元/d，一臺沖樁機 JK6（1726248）租賃費用約為 0.02 萬元/d，人工費用 1.2 萬元/d，共節(jié)約（1+0.83＋0.02+1.2）×40=122 萬元，地下連續(xù)墻成槽施工安全性及施工質(zhì)量，得到監(jiān)理、業(yè)主的一致認可。

7 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步，建筑施工中也不斷采用新方法、新手段。對于特殊地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻成槽施工，現(xiàn)場施工人員必須具備相應(yīng)的專業(yè)知識，同時需要收集有關(guān)地質(zhì)資料，在施工過程中不斷積累和學習基礎(chǔ)施工經(jīng)驗。其次，對于施工工藝流程，還需要嚴格把握，嚴格遵守和執(zhí)行設(shè)計圖紙及操作規(guī)范，從施工的每一個工序控制施工質(zhì)量，解決施工問題，預(yù)防施工事故。Q