超長入巖地下連續(xù)墻施工技術

唐雄威

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程概況

南京世界貿易中心項目位于南京市河西地區(qū)，河西大街以南、廬山路以西、白龍江東路以北、江中東路以東的合圍地塊內，基地面積32 000 m2。工程地下3層（局部有一夾層），地面部分由69層甲級寫字樓、42層商務酒店、36層酒店式公寓雙塔樓以及5層商業(yè)裙樓組成，總建筑面積約438 567 m2。

作為南京市規(guī)模最大的深基坑之一，工程基坑形狀呈矩形，南北向長約250 m，東西向寬約175 m，基坑面積36 400 m2，開挖深度普遍在16.60～19.10 m（寫字樓局部深坑達26.40 m）?；訃o剖面如圖1所示。

因基坑鄰近軌交且受承壓水影響，故用地下連續(xù)墻作為基坑的圍護體（兩墻合一）?；又苓吰毡閰^(qū)域地下連續(xù)墻厚800 mm，北側鄰近軌交區(qū)域用厚1 200 mm地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻均要求入巖2.00～6.00 m，深度約62.00 m?；鶐r風化程度不確定，故對地下連續(xù)墻作墻趾注漿以改善裂隙及槽底沉渣狀況?？紤]到超深地下連續(xù)墻采用的鎖口管接頭在防滲可靠性方面不具優(yōu)勢且拔除難，故槽段接頭采用防滲可靠性更高的H型鋼接頭。

2 地下連續(xù)墻施工的重點與難點

2.1 成槽須穿越超厚砂土層

圖1 基坑圍護剖面示意

工程所處的南京市河西地區(qū)地貌屬長江漫灘地貌單元，場地淺層深約18.00 m范圍內以填土和淤泥質粉質黏土為主，18.00～60.00 m深度為④1粉細砂、④2中細砂、④3含礫中細砂，總厚度40.00～45.00 m，下部為⑤1強風化粉砂質泥巖。

地下連續(xù)墻入巖，需要突破常規(guī)方式，采用特殊方式成孔、成槽。墻體超深超長、槽段空置時間長，為墻體垂直度、槽壁穩(wěn)定性控制帶來挑戰(zhàn)。而圍護結構整體需穿越厚40.00 m以上的砂土層。由于土層賦存承壓水，土體含礫且滲透系數大，因此，槽壁穩(wěn)定性及槽底沉渣控制難度較高[1,2]。

2.2 地下連續(xù)墻須隔斷承壓含水層

④1粉細砂、④2中細砂、④3含礫中細砂構成的復合承壓含水層，具有含水量高、透水性強等特點，其側向徑流補給來源主要為長江。本工程基坑范圍內下伏承壓含水層頂板最淺埋深15.50 m，基底已揭穿承壓含水層。

本工程基坑北側平行于基坑方向緊鄰運營中的南京軌交1號線區(qū)間隧道（元通站—奧體中心站），隧道寬10.00 m，埋深約11.40 m，基坑邊與區(qū)間隧道外墻間凈距13.60 m。為保證軌交運行安全，地下連續(xù)墻理論上已隔斷承壓含水層，但仍需要檢查實際施工質量加以保證。

3 關鍵性施工措施與手段

3.1 成槽設備、工藝選擇

針對地下連續(xù)墻入巖段成槽困難問題，考慮上部非入巖段采用成槽機成槽；下部入巖段采用GPS-20鉆機進行巖石破碎，后利用成槽機抓斗將巖屑抓出孔底，再進行清孔。

為保證墻身的垂直度，須采用進口帶自動糾偏功能的施工機械。在本工程中，我們選用利勃海爾HS855HD、金泰SG50H成槽機重型抓斗成槽。

在成槽過程中，采取槽段跳挖方式以保證抓斗在挖單元孔時受力均衡，且糾偏效果比較明顯，成槽垂直度可以得到保證。在沿槽長度方向上采取套挖形式，待單孔和孔間隔墻挖至設計深度后，再沿槽長度方向套挖幾斗，將因抓斗成槽垂直度不同所形成的凹凸面修理平整，保證槽段的直線性。在抓斗沿槽長度方向套挖的同時，將抓斗下放至槽段設計深度，挖除槽底沉渣[3,4]。

3.2 槽底沉渣控制

在地下連續(xù)墻正式施工前，先后進行非原位、原位試成槽以核對地質資料并確定正式成槽的各項技術參數。我們在現場空置區(qū)域施工2幅試成槽，成槽檢測報告中反映槽段除砂并靜置12 h后（12 h為地下連續(xù)墻成槽后至混凝土澆筑的時間間隔），2次試成槽沉渣厚度在90～150 cm不等，并且沉渣厚度隨時間的延長有明顯的增加（圖2）。

圖2 試成槽沉渣厚度隨時間變化曲線

對于試成槽中沉渣過厚、含砂率過高的情況，采取的主要調整措施如下。

3.2.1 泥漿性能指標及配合比再設計

進一步優(yōu)化地下連續(xù)墻的成槽泥漿參數，將泥漿相對密度和黏度適當增加以減少粉細砂的沉積量，我們將原有新鮮泥漿相對密度從1.05調整至1.28，黏度增加至30 s，從而減緩沉渣速率（表1）。新鮮泥漿質量配合比為：膨潤土∶純堿∶CMC∶自來水=130∶4.50∶1∶950。

表1 新鮮泥漿各項性能指標

3.2.2 泥漿儲存、循環(huán)及再生處理

泥漿儲存采用集裝式泥漿箱，泥漿循環(huán)輸送采用3LM型泥漿泵，回收采用4PL型泥漿泵。分離凈化后的循環(huán)泥漿雖清除了其部分土渣，但使用過程中泥漿在槽壁表面形成的泥皮消耗了部分純堿、膨潤土和CMC等成分，并且受到混凝土中水泥、有害離子等成分的污染，使泥漿護壁性能有所削弱。因此，分離凈化后的循環(huán)泥漿，還需調整其性能指標。

對于泥漿我們采用減少泥漿循環(huán)次數、增加泥漿循環(huán)路徑的方法將其效益發(fā)揮到最大，成槽質量也能得到較好的控制。

3.2.3 除砂

二級濾砂：超厚砂土層對槽底的沉砂有很大的影響，我們采用二級循環(huán)濾砂處理，即在成槽時泥漿通過第一級（粗濾）將顆粒較大的砂先濾掉，然后到泥漿工廠進行第二級過濾（泥漿工廠前置安裝CS100除砂機），保證泥漿的含砂率達到設計值（＜4%）。對于循環(huán)濾砂無法清除的槽底沉渣，利用成槽機再次清底，將槽底沉淀物清除（圖3）。

圖3 泥漿除砂示意

循環(huán)除砂：結束標準為含砂率不大于3.50%，之后清底，再進行第二次循環(huán)除砂，結束標準為含砂率不大于2.50%。

除砂約4 h后吊放鋼筋籠，再次測量沉渣，若沉渣厚度超過設計值，則利用4 000 kN履帶吊將整幅鋼筋籠吊起，采用氣舉反循環(huán)進行二次清底。完成鋼筋籠吊放后，應在2 h內澆筑混凝土。

3.3 鋼筋籠分段與焊接吊裝

本工程地下連續(xù)墻墻身深度超60 m，墻體全幅配筋，針對深度逾60 m的超長鋼筋籠，現場采用分段吊裝方式。為縮短地下連續(xù)墻成型前槽段的空置時間，應盡可能減少鋼筋籠分段數量。最終，我們將整幅鋼筋籠劃分為上下2節(jié)，利用1臺4 000 kN履帶吊、1臺1 500 kN履帶吊起重、吊裝。

在鋼筋籠分段吊裝焊接時，同步進行清砂，具體的工藝流程為：槽段成槽→清孔→吊裝并臨時固定第1節(jié)鋼筋籠→吊裝第2節(jié)鋼筋籠并與第1節(jié)鋼筋籠焊接，同步進行氣舉反循環(huán)除砂清孔→暫停清孔，下放鋼筋籠至槽底→氣舉反循環(huán)清孔，放置混凝土導管→清孔完畢，拔出清孔管，澆筑混凝土。

3.4 槽段接頭施工

為防止繞流，在地下連續(xù)墻的H型鋼槽段接頭兩邊設置寬300 mm、厚0.50 mm的鐵皮并回填接頭兩側的空隙，回填土為袋裝石子與土的混合物，石子粒徑5～25 mm，摻量50%～60%，采用30 kN重錘每升高2 m夯1遍，保證回填密實（圖4）。

圖4 編織袋回填處理示意

自行設計并制作強制式刷壁裝置，通過在刷壁機內部設置斜向肋板，以鋼絲繩吊掛60 kN重錘作為導向，產生的水平力使得刷壁機與接頭貼緊。刷壁不少于20次，深度至槽段底部。

3.5 水下混凝土澆筑

采用導管法澆筑水下混凝土，混凝土導管應選用φ250 mm的鋼導管，法蘭接頭。用混凝土澆筑架將導管吊入槽段規(guī)定位置，導管上口頂端安置混凝土料斗。鋼筋籠沉放就位后，及時澆筑混凝土，導管插入到距槽底300～500 mm處，在混凝土澆筑前，應先在導管內部放置球膽，檢查配比后方可澆筑混凝土。檢查并記錄導管的安裝長度，每車混凝土澆筑后都要記錄混凝土的上升高度、導管埋設深度，保證導管插入混凝土的深度始終保持在3～6 m。導管水平布置間隔不大于3m，距槽段端部不大于1.50 m。

3.6 墻趾注漿

地下連續(xù)墻的入巖段土層為第⑤1層強風化粉砂質泥巖，風化強烈，結構已被破壞（上部呈堅硬土狀，下部呈碎石狀，手捏易碎，水沖易散）。為保證地下連續(xù)墻承載能力以及改善裂隙及槽底沉渣狀況，需對地下連續(xù)墻墻趾進行注漿（圖5）。

注漿采用內徑為48 mm的焊管，注漿管與鋼筋籠以電焊方式固定，注漿管底距鋼筋籠底不小于300 mm。

圖5 注漿管安置位置示意

在混凝土澆筑結束的3～6 h內用清水對注漿管開塞（壓力≤2 MPa），保證單向閥打開。在混凝土強度達到70%后，進行注漿加固，每孔注漿2 m3（依據設計要求）。

水泥漿液的水灰比為0.50～0.60（質量比），每根注漿管的水泥用量為2.00 t，注漿壓力控制在0.20～0.50 MPa，流量控制在10～25 L/min。當注漿壓力達到2 MPa并持荷3 min且注漿量達到80%時，應終止注漿[5]。

4 實施效果

本工程119幅地下連續(xù)墻由2臺成槽機歷時160 d完成，經檢測，地下連續(xù)墻的各項控制指標均滿足設計及規(guī)范要求。在基坑開挖期間，地下連續(xù)墻目測墻身完整，接縫處除局部有輕微滲水現象外，未發(fā)現明顯的滲漏，承壓水抽水試驗結果表明地下連續(xù)墻具有良好的封閉隔斷能力。

5 結語

在試成槽基礎上，通過對泥漿參數的控制、泥漿循環(huán)次數的改進以及鋼筋籠吊裝過程中穿插進行的清孔等措施，有效控制了超深地下連續(xù)墻在厚砂土層中成槽的墻底沉渣厚度。良好的墻體完整性，使得基坑降水對軌交沿線的自然水位特別是承壓水水位波動影響達到最小，保證了軌交運行安全，從中積累的經驗可為今后類似工程提供借鑒。