抓鉆銑結(jié)合工藝在超深入泥巖地下連續(xù)墻中的應(yīng)用

姚國君，向何明

(1.冶金工業(yè)部華東勘察基礎(chǔ)工程總公司，安徽 合肥 230022；2.江蘇卓建建設(shè)發(fā)展有限公司，江蘇 南京 210012)

0 前 言

南京市江北新區(qū)地下空間一期建設(shè)工程是國家級新區(qū)江北新區(qū)的核心項目，包含12個地塊以及地塊之間道路用地，占地面積29.66 ha。其中一區(qū)3段南北方向長度262 m，東西方向長度136 m，基坑總面積35 632 m2，基坑周長總延米660 m，基坑開挖深度18.9～30.56 m?；又苓叢捎玫叵逻B續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻厚度為1.2 m，深度約73 m。地下連續(xù)墻共110幅，全部采用H型鋼接頭。本工程采用“抓鉆銑”結(jié)合施工工藝，即⑤-1層以上(約63 m)采用寶峨80型成槽機(斗體重約30 t)施工，⑤-1層以下(約10 m)采用徐工80/85型銑槽機成槽(⑤-1層及以下地層為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖)。

1 地下連續(xù)墻施工難點

1)成槽深度大、入泥巖后成槽機施工困難。地下連續(xù)墻設(shè)計墻厚1.2 m，深度約73 m，為超深大厚度地下連續(xù)墻。需穿越⑤-1強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，插入⑤-2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，入泥巖深度約10 m。其中⑤-1層標(biāo)貫擊數(shù)達150擊，純抓斗式成槽根本無進尺，采用“二鉆一抓”成槽工藝成槽進度極其緩慢，成槽效率非常低。

2)沉渣厚度控制要求高(沉渣厚度≤10cm)、槽壁穩(wěn)定性要求高。地下連續(xù)墻需穿越②-5粉細砂、③-4e卵礫石中粗砂層和③-4中細砂層，該三層層厚累計超過30 m，給槽底沉渣控制帶來極大難度。根據(jù)成槽記錄得知，成槽機成槽至63 m后槽段靜置6 h，再次測得槽深僅為51 m。如不采用除砂機對槽段漿液進行除砂，沉渣厚度遠遠不能滿足設(shè)計要求。

該工程地下連續(xù)墻普遍槽段寬度為6 m，3個T型幅的槽段寬度為5.4 m+2.0 m。如此大、寬、深及砂層極厚的地下連續(xù)墻，對槽壁穩(wěn)定性要求極高。

3)銑槽機銑齒裹泥。該地區(qū)⑤-1層、⑤-2層地層為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，銑槽機施工時極易造成銑齒裹泥，嚴重降低施工效率。

2 二鉆一抓、抓銑結(jié)合、抓鉆銑結(jié)合成槽的對比

對于該地層的泥巖，“二鉆一抓”施工工藝成槽極其困難，施工一個槽段需要約240 h，功效極低，而且孔底成渣厚度無法控制。采用“抓銑結(jié)合”施工工藝成槽，較“二鉆一抓”工藝功效能提速一倍，施工一個槽段耗時約120 h(其中成槽機成槽63 m約48 h，銑槽機除砂及完成入泥巖10 m成槽約72 h)，功效仍不能滿足預(yù)期要求，對槽壁穩(wěn)定性威脅較大。采用“抓鉆銑結(jié)合”施工工藝成槽，較“抓銑結(jié)合”工藝功效又能提升近一倍，施工一個槽段耗時約68 h(其中成槽機成槽63 m約48 h，旋挖機引孔4個耗時約4 h，銑槽機除砂及完成入泥巖10 m成槽約16 h)。

在該地層中，“抓鉆銑結(jié)合”工藝較“二鉆一抓”工藝、“抓銑結(jié)合”工藝相比，明顯具有施工速度快、功效高、耗能低、施工成本低等優(yōu)點，有效降低槽壁穩(wěn)定性風(fēng)險，同時其成槽垂直度和孔底沉渣厚度控制不遜色于“抓銑結(jié)合”施工工藝，施工質(zhì)量能滿足設(shè)計及規(guī)范要求。由于該工藝相對較復(fù)雜，其對施工場地和現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理要求較高。

1)由于需要3種設(shè)備協(xié)同完成成槽施工，需要專人進行設(shè)備的協(xié)調(diào)安排。成槽機成槽至巖層后移機讓位，協(xié)調(diào)旋挖進行引孔，每抓兩孔，孔位不能偏斜，引孔完成后銑槽機就位銑槽。

2)成槽機成槽時即便嚴格控制垂直度，仍比銑槽機成槽垂直度略差一籌，銑槽機就位后需從孔口開始對整個槽壁進行修理糾偏。

3)設(shè)備自重較大，需對施工道路進行有效硬化并鋪設(shè)鋼板，確保設(shè)備運轉(zhuǎn)安全。

3 抓鉆銑成槽施工的應(yīng)用

鑒于抓鉆銑成槽工藝的相對復(fù)雜性，較常規(guī)成槽方法需采取一系列處理措施以確保成槽施工的安全順利進行。

3.1 場地處理措施

施工道路設(shè)計寬度為20 m的鋼筋混凝土道路(銑槽機就位后確保450 t履帶吊能順利通行)，鋪設(shè)雙層雙向Ф16﹫300 mm的鋼筋網(wǎng)片，以確保施工安全。導(dǎo)墻采用┓形，厚度300 mm，翼板寬度2 m，墻板深度2.3 m，內(nèi)設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片。導(dǎo)墻拆模后，及時進行圓木支撐，支撐間距橫向1 m豎向兩道。

3.2 抓鉆銑結(jié)合施工工藝流程

成槽工藝流程見圖1。

(a)成槽機施工第一抓至⑤-1層

(b)成槽機施工第二抓至⑤-1層

(c)成槽機施工第二抓至⑤-1層上5～6 m處

(d)旋挖機引孔至地墻設(shè)計底標(biāo)高

(e)銑槽機銑槽第一二銑至地墻設(shè)計底標(biāo)高

(f)銑槽機銑第三銑至地墻設(shè)計底標(biāo)高

1)⑤-1層以上土層采用成槽機直接抓取，左右兩抓先行抓取至⑤-1層，中間小抓底部預(yù)留5～6 m不抓，方便旋挖引孔進行導(dǎo)向。

2)安排專人組織旋挖在左右兩抓各引兩個孔至設(shè)計孔深，孔徑同地下連續(xù)墻厚度，引孔不能傾斜，不能串孔。引孔是防止銑槽機銑齒裹泥的關(guān)鍵，因此，引孔質(zhì)量至關(guān)重要，否則對銑槽施工增加難度。

3)因銑槽機箱體長度較長、自重較重且自帶垂直度檢測儀，銑槽機就位后，先對成槽機施工段進行槽壁修理和糾偏，然后再銑巖至設(shè)計孔深。

3.3 槽內(nèi)成渣控制及泥漿質(zhì)量控制

因槽段連續(xù)穿越30 m以上砂層，成槽機在成槽過程中槽段內(nèi)漿液含有大量泥沙。銑槽機施工時，利用與銑槽機配套的“黑旋風(fēng)”除砂機對循環(huán)泥漿進行除砂，確保槽段內(nèi)漿液含砂率始終低于7%；并安排專人看漿、供漿，確保槽段內(nèi)漿液液面始終保持在導(dǎo)墻頂部30 cm以內(nèi)，對于不合格的循環(huán)漿液及時廢除。

膨潤土漿液采用優(yōu)鉆100優(yōu)質(zhì)膨潤土進行拌制，并發(fā)酵24 h。使用配比見表1。

表1 膨潤土配比

新漿發(fā)酵24 h后新漿、循環(huán)漿的性能指標(biāo)必須滿足表2的要求。

表2 性能指標(biāo)

4 抓鉆銑結(jié)合實施效果分析

本工程共完成地下連續(xù)墻110幅，其中“二鉆一抓”工藝完成1幅，“抓銑結(jié)合”工藝完成4幅，“抓鉆銑結(jié)合”工藝完成105幅。據(jù)第三方檢測，每幅地墻質(zhì)量均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。通過現(xiàn)場試驗，對三種成槽工藝進行對比，單幅槽段用時及用油數(shù)據(jù)見表3。

表3 單幅槽用時及用油數(shù)據(jù)

通過實際施工發(fā)現(xiàn)，“二鉆一抓”工藝不適合該地層地下連續(xù)墻施工，直接予以排除?！白ャ娊Y(jié)合”單幅槽需用時120 h，用油5 880 L；“抓鉆銑結(jié)合”單幅槽需用時68 h，用油2 900 L，比采用“抓銑結(jié)合”工藝節(jié)省能耗約51%，縮短工時約43%。

5 結(jié) 語

1)在超深入泥巖地下連續(xù)墻成槽施工中采用“抓鉆銑結(jié)合”施工工藝是合理的，既能滿足地下連續(xù)墻成墻質(zhì)量要求，又能大幅度提高施工功效，同時使槽壁穩(wěn)定性得到保障。

2)采用引孔措施，有效避免了銑槽機銑齒裹泥現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了銑槽機的成槽效率。

3)旋挖機用于引孔時間較短，其余時間用于工字鋼接頭刷壁、繞流清理以及工字鋼接頭回填壓包，形成流水作業(yè)，提高成墻效率，大大降低了旋挖機的使用成本。