深厚富水粉土粉砂層條件下地下連續(xù)墻控制技術(shù)研究

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 101100)

1 概 述

當(dāng)前，城市軌道交通建設(shè)正在全國(guó)各大城市加快進(jìn)行，軟土地區(qū)換乘車站超深地下連續(xù)墻在粉土粉砂、深厚承壓水等復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工經(jīng)常遇到。地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的好壞，直接影響地鐵車站深基坑的安全，并決定了后續(xù)基坑開挖結(jié)構(gòu)回筑是否順利，是整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度成本控制的重要工序。蘇州軌道交通3號(hào)線竹園路站在深厚富水粉土粉砂層條件下的超深地下連續(xù)墻施工，優(yōu)化了超深地下連續(xù)墻在深厚承壓水和粉土粉砂層施工中的控制技術(shù)，為今后類似工程施工提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

2 工程概況

2.1 竹園路站概況

竹園路站為蘇州軌道交通3號(hào)線與5號(hào)線十字交叉的換乘車站，3號(hào)線部分為地下兩層，車站全長(zhǎng)190m，地下連續(xù)墻厚度0.8m、深度38m，基坑開挖深度16～18m；5號(hào)線部分為地下三層，車站全長(zhǎng)170m，地下連續(xù)墻厚度1m、深度50m，基坑開挖深度為26.4～24.6m。圖1為竹園路站平面圖。

2.2 工程地質(zhì)

竹園路站地下連續(xù)墻深度范圍主要土層為③-3黏質(zhì)粉土和④-2粉土粉砂層(該兩層相互連通的厚度為10.4～19.4m)，以及⑤-1層粉質(zhì)黏土層。該場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水由潛水、微承壓水及承壓水三類組成。其中潛水主要賦存于淺部土層中，實(shí)測(cè)潛水水位埋深1.3～2.1m。③-3層和 ④-2層相互連通構(gòu)成微承壓水層，水頭標(biāo)高為0.67m。承壓水主要賦存于⑦-2粉土夾粉質(zhì)黏土層，為富水層，水頭標(biāo)高為-3.59m。圖2為工程地質(zhì)縱斷面示意圖。

圖1 竹園路站平面圖

圖2 工程地質(zhì)縱斷面示意圖

3 工程難度分析

3.1 成槽難度大

該工程明挖車站地下連續(xù)墻穿越厚度約10.4～19.4m的黏質(zhì)粉土、粉土粉砂層。粉土、粉砂層滲透系數(shù)大，槽壁穩(wěn)定性差，成槽過(guò)程中，易出現(xiàn)縮徑、塌方現(xiàn)象，導(dǎo)致地下連續(xù)墻出現(xiàn)開挖面露筋、接縫或墻身夾泥、鼓包、接縫不嚴(yán)密等問(wèn)題。

3.2 泥漿護(hù)壁難度大

地下連續(xù)墻穿越的③-3黏質(zhì)粉土、④-2粉砂層在動(dòng)水情況下易產(chǎn)生槽體塌方，如何保證成槽過(guò)程中槽壁兩側(cè)土體的穩(wěn)定性，這是該工程的一大難題。

4 成槽控制措施

4.1 泥漿質(zhì)量控制

a.采用復(fù)合鈉基膨潤(rùn)土(GTC4)和少量純堿進(jìn)行泥漿制作。該膨潤(rùn)土水化后的膨脹倍數(shù)為鈣基膨潤(rùn)土的10倍以上，大大降低了泥漿的濾失，使泥皮韌性提高，使泥漿靜切力提高，穩(wěn)定性增強(qiáng),防塌性能增強(qiáng)。

b.采用臥式離心機(jī)對(duì)循環(huán)泥漿中的粉細(xì)砂進(jìn)行分離。由于粉土、粉砂層中地下連續(xù)墻施工存在泥漿含砂量極易偏大的情況，首先采用篩砂機(jī)對(duì)循環(huán)泥漿中的砂土進(jìn)行初步篩分，然后采用臥式離心機(jī)對(duì)泥漿中的粉細(xì)砂進(jìn)行分離，可去除泥漿中約70%的砂土，減少泥漿中的含砂量，提高泥漿的護(hù)壁性能(見圖3)。

圖3 泥漿粉細(xì)砂分離

c.采用大功率泥漿泵對(duì)槽底泥漿進(jìn)行置換。粉土、粉砂層地下連續(xù)墻施工，為確保成槽完畢后槽內(nèi)泥漿符合要求(比重不大于1.2，黏度20～30s，含砂率不大于4%)，地下連續(xù)墻鋼筋籠下放前對(duì)槽內(nèi)泥漿進(jìn)行置換。采用60kW泥漿泵下放至距離槽底500～1000mm,對(duì)槽底泥漿進(jìn)行置換，泥漿置換率為50%～100%(見圖4)。

圖4 大功率泥漿泵對(duì)槽底泥漿進(jìn)行置換

4.2 防露筋或夾泥控制

a.采用超長(zhǎng)振搗棒對(duì)地下連續(xù)墻上部及接縫混凝土進(jìn)行振搗，地下連續(xù)墻工字鋼接口所占比例加大，確保接縫混凝土密實(shí)無(wú)夾泥(見圖5)。

b.在地下連續(xù)墻鋼筋籠上粉土粉砂層位置以及上、下各1m位置外包彩條布。通過(guò)彩條布隔斷鋼筋與槽段兩側(cè)土體的接觸，避免由于槽段縮孔，槽壁土體依靠在鋼筋籠上或者侵入鋼筋籠內(nèi)而造成地下連續(xù)墻露筋或者夾泥現(xiàn)象(見圖6)。

圖5 超長(zhǎng)振搗棒地下連續(xù)墻接縫振搗

圖6 地墻鋼筋籠張掛彩條布

4.3 接頭防滲漏水控制

a.在地下連續(xù)墻鋼筋籠雌頭端部60cm位置外包0.35mm厚的鐵皮，避免由于塌孔，地下連續(xù)墻接縫位置出現(xiàn)繞流，從而影響相鄰槽段成槽及出現(xiàn)刷壁不到位的情況(見圖7)。

圖7 鋼筋籠雌頭包裹鐵皮

b.加強(qiáng)相鄰段接口清理，刷壁應(yīng)到底部，刷壁次數(shù)應(yīng)保證刷壁器上無(wú)泥(見圖8)。

圖8 刷壁

4.4 管井超前降水

地下連續(xù)墻施工深度范圍內(nèi)的粉土層和粉砂層在地下水作用下，降低了槽內(nèi)靜水壓力，如果槽內(nèi)水位與地下水位差未達(dá)到安全范圍，泥漿中水分不易向槽壁土顆粒中滲透，膨潤(rùn)土顆粒無(wú)法沉積在槽壁表面，使槽壁無(wú)法形成有效泥皮，就很有可能引起孔壁垮塌，因此需要對(duì)微承壓水進(jìn)行預(yù)先控制。

由于降水深度較大，利用提前施工的基坑內(nèi)管井超前降水，通過(guò)進(jìn)行地下連續(xù)墻試驗(yàn)成槽施工，并對(duì)水位進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)能將地下連續(xù)墻位置地下水位降低4.5～5m，降水過(guò)程中周邊建筑物未發(fā)生明顯沉降，槽壁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯塌方現(xiàn)象(見圖9、圖10)。

圖9 周邊建筑物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4.5 成槽機(jī)控制

成槽的施工工序中，確保泥漿液面高出地下水位是非常重要的一環(huán)。泥漿液柱與地層間水位存在壓力差，使泥漿中水分向槽壁內(nèi)滲入，稱為泥漿失水。失水時(shí)，黏土顆粒黏附在槽壁上，形成泥皮。首先應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿，采用自動(dòng)化遙控裝置，在抓斗提出地面2m時(shí)，進(jìn)行泥漿補(bǔ)充；其次是成槽機(jī)在提升、下斗時(shí)均要保持速度均衡，避免速度過(guò)快引起槽內(nèi)液面起伏變化大，補(bǔ)漿供應(yīng)不上。

5 施工效果

地下連續(xù)墻施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行制定的技術(shù)措施，通過(guò)統(tǒng)計(jì)，地下連續(xù)墻全部施工完成后，塌孔僅發(fā)生1次，從完成的地下連續(xù)墻反饋數(shù)據(jù)看均為合格，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。在基坑開挖過(guò)程中，地下連續(xù)墻接縫處均未出現(xiàn)滲漏、露筋、夾泥等現(xiàn)象，保證了基坑安全(見圖11、圖12)。

圖11 基坑開挖后地下連續(xù)墻施工效果

圖12 地下連續(xù)墻測(cè)壁情況統(tǒng)計(jì)

6 結(jié) 語(yǔ)

a.深厚富水粉土粉砂層條件下地下連續(xù)墻施工前，根據(jù)地下連續(xù)墻深度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，對(duì)地下連續(xù)墻成槽的塌方、縮徑露筋、接縫夾泥的成因進(jìn)行了分析，依據(jù)分析結(jié)果采取有效的技術(shù)措施對(duì)后續(xù)地下連續(xù)墻順利施工有指導(dǎo)意義。

b.根據(jù)分析結(jié)果制定技術(shù)措施后，對(duì)地下連續(xù)墻施工以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，地下連續(xù)墻成槽的塌方、縮徑露筋、接縫夾泥等得到了有效控制，確保了地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，為今后類似工程提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

陸勇，黃亮亮，沈國(guó)忠.深井降水在砂性土層的地下連續(xù)墻施工中的運(yùn)用[J].建筑施工，2008(7):545-546.