黃驊港綜合港區(qū)某建筑物地下連續(xù)墻施工技術(shù)

劉 亮，李向龍，單蒼建

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 概述

1.1 工程概況

黃驊港綜合港區(qū)海水淡化引水工程是分建式岸邊取水構(gòu)筑物形式，由陸上自流管道、陸上海水過濾間和海上水下取水管涵三部分組成。過濾間地連墻整體尺寸為21.5 m×31.5 m，為后續(xù)15 m 深過濾間基坑開挖提供止水及支撐防護結(jié)構(gòu)。

過濾間四周地連墻共17 幅，其中“一”字型標準幅9 幅，“L”字異形幅8 幅。墻體寬1.0 m，標準幅長5.2 m，高38.1 m。原地面標高+3.0 m 設(shè)計頂標高+2.5 m，設(shè)計底標高-35.6 m（國家85 高程，下同），最重鋼筋籠為104 t。地連墻DQ8 預(yù)埋直徑4.0 m 鋼箱，重約11 t；DQ5N、DQ5S 各預(yù)埋一個2.8 m×2.8 m 鋼箱，重約5 t。地連墻平面布置見圖1。

圖1 地連墻平面布置及位置示意圖

1.2 工程地質(zhì)情況

本工程地面標高+3.0 m，地連墻位置臨海，距離海側(cè)圍堰坡肩20 m，圍堰為堤心塊石結(jié)構(gòu)形式，地表一層5.0～9.0 m 厚人工進吹填的軟泥，為本工程的施工難點。根據(jù)地層的巖性、物理力學特征及分布特點，工程地層自上而下分為5 大層，現(xiàn)分別敘述如下：

①層為吹填土，地層巖性以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，層底高程-2.54～-5.97 m，平均厚度約7.01 m，標貫修正擊數(shù)N=1.1(擊/30 cm)；

②層為第一海相沉積層（Q4m），地層以粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及粉質(zhì)黏土為主。②1 粉砂：層底高程-4.59～-7.96 m，平均厚度約1.49 m，標貫修正擊數(shù)N=7.3(擊/30 cm)。②2 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：層底高程-7.53～-9.70 m，平均厚度約7.35 m，標貫修正擊數(shù)N=1.5(擊/30 cm)。②3 為粉質(zhì)黏土：層底高程-11.77～-16.10 m，平均厚度約7.78 m，標貫修正擊數(shù)N=4.4(擊/30 cm)；

③該層為海陸交互相沉積層（Q4mc），地層以粉細砂及黏土為主。③1 粉細砂：層底高程-15.24～-19.37 m，平均厚度約2.66 m，標貫修正擊數(shù) N=12.9(擊/30 cm)。③2 黏土：層底高程-17.34～-22.73 m，平均厚度約3.10 m，標貫修正擊數(shù)N=9.3(擊/30 cm)。③3 粉細砂：層底高程-19.23～-27.63 m，平均厚度約5.70 m，標貫修正擊數(shù)N=20.3(擊/30 cm)；

④該層為海陸交互相沉積層（Q4mc），地層以黏土及粉細砂為主。④1 黏土：層底高程-32.37～-40.87 m，平均厚度約 9.10 m，標貫修正擊數(shù)N=13(擊/30cm)。④2 粉細砂：該層部分鉆孔未揭穿，最大揭露厚度25.10 m；

地連墻底標高為-36.5 m，根據(jù)地質(zhì)情況地連墻底部位于土質(zhì)較均勻的④1 黏土層。

1.3 工程特點及難點分析

1）原地質(zhì)條件差

施工區(qū)表層為吹填土，增加地連墻的成槽難度和塌孔機率，對泥漿配制質(zhì)量要求高。此外，現(xiàn)場地基承載力不能滿足本工程機械設(shè)備的行走及作業(yè)要求。施工前需換填灰土并修筑機械設(shè)備施工通道。

2）超重、超高鋼筋籠起吊

本工程鋼筋籠重量最大115 t（含吊具、預(yù)埋鋼套箱重），鋼筋籠長38.6 m，設(shè)計主筋為雙排直徑36HRB400 鋼筋，屬于超高超重型鋼筋籠，采用20 點（5 排4 點布置）吊法，雙機起吊難度大。

3）水下混凝土配制強度標準高

原設(shè)計混凝土標號為C45W10F250，根據(jù)《水運工程混凝土控制質(zhì)量標準》JTS202-2-2011 規(guī)范第5.5.2.3 條要求：水下混凝土的施工配制強度應(yīng)比設(shè)計強度標準值提高 40 %～50 %（最低63 Mpa）。通過前后7 次配制，配制的7 天強度（根據(jù)砼強度增長規(guī)律7 天強度應(yīng)達到配制強度的80 %，即設(shè)計強度的1.1 倍才能保證28 天強度）滿足不了1.1 倍（49 Mpa）的要求。通過同設(shè)計溝通，考慮地連墻為水下結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)墻，受凍融影響較小，取消抗凍指標。

2 施工工藝流程

地連墻施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 施工工藝流程圖

3 施工準備

3.1 場地換填

施工區(qū)域表層土質(zhì)以淤泥和淤泥質(zhì)土為主，平均厚度7 m?，F(xiàn)場用10 %硅酸鹽水泥與素土混成灰土進行換填，換填厚度3.5 m，換填區(qū)域為超出地連墻外邊線15 m。

3.2 施工便道硬化

施工便道地基換填樁身混凝土，然后鋪設(shè)柵欄板，頂面采用直徑14HRB400 @200×200 鋼筋網(wǎng)片+40 cm 厚C25 混凝土進行硬化。

4 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻采用 C20 鋼筋混凝土，配筋為螺紋φ14@200 單層雙向布置，導(dǎo)墻頂面高程為+3.0 m，做成“┓┏”型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)墻單側(cè)水平尺寸為 0.7 m，厚 0.2 m。垂直方向2.0 m，厚0.2 m，兩側(cè)導(dǎo)墻間凈距比地連墻設(shè)計厚度增加50 mm。考慮基坑外側(cè)主動土壓力，為防止基坑開挖后地連墻入侵主體結(jié)構(gòu)尺寸，將導(dǎo)墻外擴7 cm。導(dǎo)墻斷面見圖3。

圖3 導(dǎo)墻斷面示意圖

5 成槽施工

5.1 泥漿制備

泥漿池一般由攪拌池、泥漿儲備池、循環(huán)池組成。泥漿系統(tǒng)由一個25 m×10 m×2 m 的泥漿池和泥漿攪拌、輸送系統(tǒng)組成。泥漿制備使用高速旋轉(zhuǎn)式攪拌機拌制，新制泥漿通過泥漿池膨化24 小時后使用，以使膨潤土充分水化，循環(huán)泥漿通過ZX-200 泥沙分離器回收到循環(huán)池內(nèi)調(diào)制合格后再使用。

本工程新配制泥漿采用摻加純堿和CMC（纖維素）的袋裝鈉基膨潤土成品進行泥漿配制，考慮本工程表層為軟土地基，配制比例為鈉基膨潤土：水=1:9。

表1 泥漿性能指標

5.2 成槽順序

成槽設(shè)備選用成槽機。單元槽段的挖掘原則為：先兩端，后中間。成槽過程中隨著挖槽不斷加深要不斷補充泥漿，以保證泥漿液面始終高于地下水位至少0.5 m。

為保證接頭鋼板內(nèi)不夾泥保證止水效果，下一槽段接頭鋼板采取刷壁處理，采用成槽機安裝特制鏟刀進行刷壁，刷壁器刷壁次數(shù)不少于10 次并最終以刷壁器鋼絲上無泥皮為準。

5.3 槽段檢驗

槽深、傾斜檢測：本工程成槽檢測由第三方檢驗，采用DM-602 型超聲波側(cè)壁測定裝置，對已成槽地連墻進行超聲波檢測，確認成槽深度、垂直度。

選取有代表性的一副槽孔檢測結(jié)構(gòu)進行分析，其檢測結(jié)果顯示：

1）該槽孔在地面下2.2～3.2 m（標高+0.8～-0.2 m）高程范圍內(nèi)出現(xiàn)塌壁，塌壁范圍的上沿是導(dǎo)墻混凝土與土結(jié)連接處，塌壁水平深度20 cm左右。根據(jù)本工程成槽經(jīng)驗，建議與該工程類似的地連墻工程在槽段兩側(cè)施工混凝土攪拌樁，以穿過軟泥層，保證地連墻成槽質(zhì)量，避免后續(xù)基坑開挖后混凝土的剔鑿工程量。

2）槽段內(nèi)壁垂直度根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求為≤1/150（對本工程應(yīng)不大于25.7 cm），整體檢測結(jié)果顯示：地連墻內(nèi)側(cè)孔壁整體指向基坑中心傾斜，傾斜范圍 3～10cm,，整體外側(cè)孔壁 DQ4、DQ7 分別指向基坑中心傾斜6 cm、4 cm，其余孔壁垂直度傾斜范圍為2～3 cm。

6 鋼筋籠施工

6.1 鋼筋籠加強

先制作鋼筋籠加工平臺，再進行鋼筋籠的加工。本工程鋼筋籠鋼筋為雙層雙向布置，為保證起吊安全，對鋼筋籠桁架筋和吊點鋼筋均進行了加強，加強方法如下：

1）骨架筋加固

根據(jù)設(shè)計圖紙要求鋼筋籠內(nèi)的橫向桁架筋數(shù)量標準段設(shè)置5 道，其余的槽段設(shè)置5-6 道?？v向桁架筋18 道，同時增加反向蛇形筋進行加強工作。

2）吊點加強

根據(jù)設(shè)計圖紙要求鋼筋籠上設(shè)置縱橫向起吊桁架和吊點，使鋼筋起吊時有足夠的剛度，防止鋼筋籠產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，吊點由原設(shè)計Φ32 mm改用Φ36 mm 鋼筋，并將“幾”型吊點頂與鋼筋籠主筋平行設(shè)置，以此兩根鋼筋作為起吊受力鋼筋。

3）工字鋼板焊接

將設(shè)計圖紙的工字鋼板螺栓連接方式，改為在拼縫處貼蓋鋼板，并焊接連接的方式。

6.2 鋼筋籠加工步驟

鋼筋籠加工步驟：底層筋鋪設(shè)→工字鋼板架立（閉合幅為 C 字封口筋）→蛇形桁架筋架立→“幾”字吊點布設(shè)→聲測管、測斜管安放→頂層筋焊接→加工完成。

6.3 鋼筋籠起吊

根據(jù)地連墻鋼筋籠重量，采用400 t+160 t 履帶吊20 點吊法（縱向5 點、橫向4 點），雙機抬吊鋼筋籠起吊入槽。

主吊400 t 履帶吊，主臂54 m、半徑12 m，角度75，吊重165 t；副吊160 t 履帶吊，主臂32 m、半徑8 m，角度75，吊重92 t。

雙機抬吊作業(yè)流程：平臺起吊→筋籠平抬出鋼筋平臺→傾斜提升→幅吊撤離、主吊負載移動→鋼筋籠入槽→鋼筋籠穿杠摘扣→鋼筋籠入槽穿杠控制標高。

7 混凝土澆筑

地下連續(xù)墻混凝土澆筑類似于灌注樁混凝土澆筑，澆筑可采用雙導(dǎo)管澆筑或三導(dǎo)管澆筑。導(dǎo)管直徑一般選用 320 mm，兩導(dǎo)管間距為不大于3 m。

為防止混凝土澆筑繞流，鋼筋籠下方至設(shè)計標高后，在工字鋼板接頭外側(cè)回填袋裝粘土，每回填5 m 后使用自制鋼筋搗子（重約1.5 t）進行搗實處理，以保證接頭回填質(zhì)量。在下一幅地連墻成槽時，編織袋隨土方一并挖除。

7.1 冬季測溫情況分析

對地連墻混凝土的測溫結(jié)果見圖4。

圖4 地連墻DQ3a 測溫曲線

說明分析：以DQ3a 等槽段為例進行檢測，利用電子測溫儀器，通過預(yù)埋的聲測管對不同部位進行檢測分析，第一、二天由于混凝土的水化熱，混凝土溫度逐漸升高，在第三、四天接近最高溫度63 度左右，后續(xù)降低，至第7 天區(qū)域穩(wěn)定，其溫度不低于大氣溫度，內(nèi)部中心同表層溫差最高24.4 度，符合《水運工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程》不大于25 度的要求，且內(nèi)部最高溫度小于規(guī)范要求70 度。

7.2 混凝土強度分析

試驗表明前七天強度增長較快，七天同條件混凝土強度到達98.4 %，28 天同條件混凝土強度能到達126 %，符合冬季施工臨界強度要求。（圖5）

圖5 同條件試塊平均強度

驗收檢查試塊96 組，平均強度56.4 MPa，標準差3.9 MPa，依據(jù)《水運工程混凝土質(zhì)量控制標準》該批混凝土強度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。標養(yǎng)室的28天強度件表2。

表2 標養(yǎng)28 天強度表

8 存在問題及解決辦法。

1）問題1：地連墻鋼筋籠較重，起吊過程中容易出現(xiàn)彎折、變形現(xiàn)象。

解決方法：經(jīng)設(shè)計同意在設(shè)計φ28 蛇形桁架筋位置進行反向增加φ32 的蛇形桁架筋，用于補加強鋼筋籠的穩(wěn)定性，保證在起吊過程中順利施工。

2）問題2：鋼筋籠按設(shè)計要求制作，按圖施工后導(dǎo)管與縱向桁架筋沖突現(xiàn)場無法澆筑混凝土。

解決方法：與設(shè)計溝通后將鋼筋籠起吊后入槽時對部分縱向桁架筋進行調(diào)整處理保證混凝土澆筑能施工。

3）問題3：設(shè)計說明中要求內(nèi)墻施工前須將地連墻接觸表面鑿毛清洗干凈并植入錨筋。

解決方法：考慮地連墻主筋間距較小導(dǎo)致后期植筋施工與主筋發(fā)生沖突，經(jīng)設(shè)計同意將后植筋改為提前預(yù)埋在鋼筋籠內(nèi)部，內(nèi)部開挖后將其鑿出調(diào)直。

4）問題4：在槽壁成孔、下鋼筋籠和澆筑混凝土時，泥漿質(zhì)量差，密度不夠，不能在壁面形成良好的泥皮，成槽后未及時吊放鋼筋籠和澆筑混凝土，槽段擱置時間過長，使泥漿沉淀失去護壁作用；會導(dǎo)致槽段內(nèi)局部槽壁塌坍。

解決方法：嚴格控制泥漿質(zhì)量。成槽應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況選用合格泥漿，并通過試驗確定泥漿密度；槽段成孔后，典型施工段經(jīng)驗加強施工操作控制，縮短每道工序的間隔時間。

9 結(jié)語

本工程地下連續(xù)墻鋼筋籠超重超長，機械性能要求高，施工過程管控難度大，各項技術(shù)指標要求高。為避免在施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量及突發(fā)問題，必須有充分的技術(shù)準備，采取相應(yīng)的預(yù)防和處理措施，才能保證工期、控制成本，確保工程實體及后期開挖支護質(zhì)量，為此后類似項目施工起到指導(dǎo)性作用。