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(biāo)西岔道井地下連續(xù)墻工程為背景，詳細(xì)介紹了地下連續(xù)墻施工工藝及操作要點(diǎn)，并對其中的重難點(diǎn)進(jìn)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(shí)節(jié)約了施工成本?，F(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(jìn)的地下工程結(jié)構(gòu)形式和施工工藝。其具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、承壓和防滲性能好，同時(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)：

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(shí)也影響施工進(jìn)度；

④對泥漿配合比、導(dǎo)墻設(shè)計(jì)及挖槽工藝的要求高。

2 地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)形式

上海軌道交通9號線R413標(biāo)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(hù)，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)墻深度為29 m，共分72幅，其中標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)墻采用C20鋼筋混凝土導(dǎo)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(diǎn)，擬采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆導(dǎo)墻、泥漿護(hù)壁、日本真砂MHL60- 100AYH成槽機(jī)成孔，導(dǎo)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(qiáng)，用黏土做泥漿護(hù)壁達(dá)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(dǎo)墻施工

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

導(dǎo)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(hù)→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(jì)劃分，分幅跳槽施工先行幅，再施工剩余幅段。標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(jì)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(jì)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(shí)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(zhǔn)備工作

測量人員對導(dǎo)墻頂標(biāo)高、垂直度、軸線等進(jìn)行復(fù)核。在導(dǎo)墻上用油漆標(biāo)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(biāo)出槽段編號。成槽機(jī)、自卸汽車就位。成槽機(jī)就位后，用經(jīng)緯儀或全站儀沿導(dǎo)墻軸線方向和其垂直方向定位成槽機(jī)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(biāo)作詳細(xì)記錄以便備查。

3.2.3.4 單位槽段開挖順序

每幅標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)墻施工時(shí)，先抓兩側(cè)土體，后抓中心土體，使抓斗在挖單孔時(shí)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(jì)深度后，再沿槽長方向挖幾斗，用抓斗將挖單孔和隔墻時(shí)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(dǎo)墻上用油漆或標(biāo)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(jī)就位時(shí)使抓斗平行于導(dǎo)墻，抓斗的中心線與導(dǎo)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(zhǔn)導(dǎo)墻上的定位油漆或標(biāo)志物。

成槽開挖時(shí)抓斗閉斗下挖，開挖時(shí)再張開，每斗進(jìn)尺深度控制在0.3 m左右，上下抓斗時(shí)緩慢進(jìn)行，做到穩(wěn)、準(zhǔn)、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(jī)的垂直度顯示儀和自動(dòng)糾偏裝置來及時(shí)調(diào)整抓斗的垂直度，做到隨挖隨糾，同時(shí)要求懸吊機(jī)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(shí)泥漿控制

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

3.2.4 清底換漿

刷壁完成后，即可進(jìn)行清底換漿工作。用泵吸反循環(huán)法進(jìn)行二次清孔。

3.2.4.1 該工程采用置換法清底

為進(jìn)一步清除抓斗未能挖除的細(xì)小土渣。清底采用Dg100空氣升液器，由起重機(jī)懸吊入槽，空氣壓縮機(jī)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(jìn)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(jìn)行泥漿質(zhì)量檢查，并填寫相關(guān)記錄。各點(diǎn)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(dāng)空氣升液器在槽底部往復(fù)移動(dòng)不再吸出土渣，實(shí)測槽底沉碴厚度小于10 cm時(shí)，即可停止移動(dòng)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(bǔ)漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落到導(dǎo)墻頂面以下30 cm。清底置換結(jié)束后，對孔底泥漿及槽深進(jìn)行檢測，如果測試指標(biāo)及槽深達(dá)不到要求，必須再次進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)，由100 t履帶吊和一臺(tái)50 t履帶吊配合抬吊，直立后由100 t吊車吊裝入槽。主吊點(diǎn)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(diǎn)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(dǎo)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(dǎo)管，節(jié)長為2.5 m，最下一節(jié)長度為6 m。導(dǎo)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(yù)制混凝土塞。

灌注前要對導(dǎo)管作氣密性檢查。標(biāo)準(zhǔn)槽段設(shè)置二根導(dǎo)管(L型槽段每邊一根導(dǎo)管)，兩導(dǎo)管間距小于3 m，導(dǎo)管距槽段端頭不宜大于1.5 m，兩導(dǎo)管應(yīng)同時(shí)澆注，確保槽內(nèi)混凝土面均衡上升，兩導(dǎo)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(jì)標(biāo)高30～50 cm。

4 變形實(shí)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(shí)時(shí)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?cái)?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(jìn)行地下連續(xù)墻施工，施工難度極大；針對本工程實(shí)際特點(diǎn)，采用連續(xù)墻工法安全快速施工，對環(huán)境影響較小，達(dá)到了很好的效果，

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

(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