楊超 吳尉 廣東水電二局股份有限公司
珠江三角洲水資源配置工程設(shè)計(jì)輸水線路總長(zhǎng)約113km,該工程采用地下深埋盾構(gòu)方式,在地下平均40m~60m空間建設(shè)輸水隧洞。其中,某盾構(gòu)井為外徑35.9m圓形豎井,開(kāi)挖深度為64.15m,采用地下連續(xù)墻+砼內(nèi)襯墻支護(hù)方案,基坑開(kāi)挖采用地下連續(xù)墻垂直支護(hù),盾構(gòu)井內(nèi)襯墻采用逆作法施工,其地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)參數(shù)為:地下連續(xù)墻厚1.2m,嵌入井底,槽深為68.25m和70.75m;工作井地下連續(xù)墻劃分為24幅槽段,Ⅰ序、Ⅱ序各12幅槽,Ⅰ序槽段采用三銑成槽,沿槽段中心線,邊槽長(zhǎng)2.385m,中間槽長(zhǎng)1.970m,槽段共長(zhǎng)6.740m,Ⅱ序槽長(zhǎng)2.8m,Ⅰ序與Ⅱ序槽段在地連墻軸線上搭接長(zhǎng)度223mm。
圖1 地下連續(xù)墻接頭大樣圖
見(jiàn)圖2。
圖2 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖
地下連續(xù)墻單元槽段依靠接頭連接,其兼顧傳力及防滲作用,是地下連續(xù)墻的薄弱部分。成槽施工過(guò)程中,護(hù)壁泥漿會(huì)在槽壁及接頭處形成泥皮,接頭處存在夾泥或連續(xù)泥皮會(huì)削弱接頭強(qiáng)度,并成為滲水通道,影響后續(xù)基坑開(kāi)挖施工。
當(dāng)前,地下連續(xù)墻接頭型式多采用鎖口管連接、工字鋼接頭、銑削接頭等。
由于本工程所處珠三角地區(qū)地下環(huán)境、地質(zhì)狀況異常復(fù)雜,在成槽過(guò)程中需穿越淤泥、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、中粗砂、砂卵石、斷層破碎帶等軟弱土層或不良地質(zhì)帶,且施工槽深較大(工程全線地下連續(xù)墻最大槽深達(dá)77.98m),從技術(shù)先進(jìn)性和施工可行性兩方面進(jìn)行比選,最終選擇銑削接頭作為本工程地下連續(xù)墻接頭型式。
銑削接頭法:采用雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行地下連續(xù)墻施工,當(dāng)Ⅱ序槽成槽施工時(shí),旋轉(zhuǎn)的銑輪將先行形成的Ⅰ序槽段接縫面砼銑削成鋸齒狀(起到類似于新舊砼施工縫中所應(yīng)用到的鑿毛作用),使得后澆筑的Ⅱ序槽段砼與Ⅰ序槽段砼在接縫處形成良好咬合作用。銑削接頭施工示意圖見(jiàn)圖3。
圖3 地下連續(xù)墻銑削接頭施工示意圖
使用雙輪銑槽機(jī)施工地下連續(xù)墻,采用銑削接頭不僅能滿足基坑防滲和圍護(hù)要求,還具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)應(yīng)力傳遞效果好。因Ⅱ序槽施工時(shí),旋轉(zhuǎn)的銑輪將先行形成的Ⅰ序槽段接縫面砼銑削成鋸齒狀,露出粗糙的新鮮砼面,使得Ⅱ序槽和I序槽能夠緊密接觸。
(2)接頭處夾泥少。銑輪銑削I序槽接頭處混凝土,同時(shí)將附在I序槽接頭上的泥漿和粘土清除,能有效地減少地下連續(xù)墻接縫處夾泥。
(3)施工槽深不受限制。因?yàn)殂娤鹘宇^沒(méi)有另設(shè)其它接頭裝置(如接頭工字鋼、鎖口管等),所以在超深地下連續(xù)墻施工時(shí),不會(huì)出現(xiàn)鎖口管起拔困難或斷裂、鋼筋網(wǎng)片難以下放等情況,采用銑削接頭地下連續(xù)墻,施工槽深不受限制。
目前,地下連續(xù)墻接頭處理多采用刷壁器進(jìn)行刷洗,其工作原理是利用刷壁器自重所產(chǎn)生的側(cè)壓力作用在接頭壁上,在外力(起重設(shè)備等)的牽引下,鋼毛刷沿接頭壁做垂直上下運(yùn)動(dòng),反復(fù)刷洗,以清除地下連續(xù)墻接頭處夾泥,改善接頭處混凝土連接性能。但由于刷壁器重量較輕,槽深較淺時(shí),尚可適用,槽深較大時(shí),受槽壁垂直度或孔內(nèi)障礙物影響,易發(fā)生擺動(dòng),刷壁工序繁瑣,刷洗效果往往不理想,后續(xù)基坑開(kāi)挖時(shí),地下連續(xù)墻接頭會(huì)存在夾泥、滲水等問(wèn)題,嚴(yán)重影響墻體的整體性及使用功能。
針對(duì)現(xiàn)有工藝中的缺陷,結(jié)合本工程超深地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制相關(guān)要求,專門(mén)設(shè)計(jì)制作一種接頭沖洗裝置,并提供其具體施工方法。其實(shí)施過(guò)程無(wú)需額外占用其他設(shè)備資源,槽底清理與刷壁兩工序同步進(jìn)行,大大縮短工序銜接時(shí)間,對(duì)所有接頭型式的地下連續(xù)墻均適用,且施工槽深不受限制,最大限度降低施工成本。接頭沖洗裝置大樣圖及其安裝示意圖見(jiàn)圖4。
圖4 接頭沖洗裝置大樣圖及其安裝示意圖
接頭沖洗裝置包括高壓沖洗裝置、移動(dòng)式高壓管架臺(tái)車(chē)及高壓泵,其中,高壓沖洗裝置包括高壓噴嘴、水管分流器、連接支座及連接螺栓。高壓沖洗裝置設(shè)置在刀架外側(cè)下部控制翻板上,其安裝角度可靈活調(diào)整,當(dāng)高壓噴嘴噴水方向與水平夾角為25°~30°時(shí),接頭沖洗效果最佳。
根據(jù)所施工的地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)參數(shù)(如墻厚、工字鋼翼板間距等),加工制作高壓沖洗裝置,其中,高壓噴嘴選用直徑為1.5~1.9mm的合金噴嘴,水管分流器采用外徑42mm,壁厚7mm的鑄鋼管加工制作,將高壓噴嘴與水管分流器進(jìn)行焊接連接,噴嘴數(shù)量、布置間距等參數(shù),事先通過(guò)模擬試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,以確保沖洗區(qū)域能最大限度覆蓋槽壁,提高接頭沖洗效果。
該套裝置加工制作所用材料均為常見(jiàn)材料,市場(chǎng)上易獲取,且局部配件可以直接選用廢舊材料組拼,選材方便,制作簡(jiǎn)單,造價(jià)低。
地下連續(xù)墻接頭沖洗施工,具體包括如下步驟:
第一步:成槽設(shè)備完成成槽作業(yè)后,停止銑進(jìn),將刀架提升至孔口;
第二步:在刀架下端安裝高壓沖洗裝置,其安裝方向向下傾斜;
第三步:將高壓沖洗裝置通過(guò)高壓管與高壓泵連接;
第四步:?jiǎn)?dòng)高壓泵,將刀架緩慢、勻速下放至槽底,經(jīng)高壓泵輸送的水流通過(guò)高壓管至高壓沖洗裝置處的高壓噴嘴,噴出的高壓射流沖洗附著在接頭處的渣泥及泥皮,使其脫落,并懸浮于護(hù)壁泥漿中;
第五步:根據(jù)出渣量大小及護(hù)壁泥漿性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果,判斷槽段清孔作業(yè)效果;
第六步:快速將刀架提升至孔口,關(guān)閉高壓泵,待管內(nèi)壓力消散后,拆除高壓沖洗裝置,完成接頭沖洗作業(yè)。
為進(jìn)一步提高接頭沖洗效果,通過(guò)多組試驗(yàn)比對(duì),當(dāng)泵送壓力調(diào)整至0.8MPa~1.0MPa,流量小于75L/min,該工況條件下,槽底泥漿性能參數(shù)指標(biāo)接近最優(yōu),接頭沖洗效果最佳,且形成的高壓水流對(duì)地下連續(xù)墻墻體本身不會(huì)產(chǎn)生負(fù)作用。且步驟六中:在刀架提升至孔口過(guò)程中,可對(duì)槽壁進(jìn)行二次沖洗。
常用接頭型式?jīng)_洗施工俯視示意圖見(jiàn)圖5。
圖5 常用接頭型式?jīng)_洗施工俯視示意圖
接頭沖洗工藝已對(duì)地下連續(xù)墻剛性接頭、銑削接頭進(jìn)行過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證。通過(guò)采用聲波透射法、鉆孔全景數(shù)字成像、彈性波CT三種檢測(cè)方法對(duì)地下連續(xù)墻墻身及接頭處進(jìn)行檢測(cè),墻身砼波速穩(wěn)定,接頭處砼膠結(jié)較好,地下連續(xù)墻墻體整體完整性較好,接頭處理效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
相較于刷壁器刷洗工藝,接頭沖洗實(shí)施過(guò)程中,完美地將槽底清理與刷壁兩道工序合二為一,縮短了工序銜接時(shí)間;充分利用先進(jìn)設(shè)備優(yōu)勢(shì),使得作業(yè)全過(guò)程更顯智能化。且不論槽段深淺、何種接頭型式,本工藝均可適用。另外,本工藝采用高壓水作為介質(zhì),既節(jié)能又環(huán)保,且清洗效率高,成本低,不腐蝕設(shè)備,也不污染地下空間環(huán)境,所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
超深地下連續(xù)墻接頭沖洗工藝已成功應(yīng)用于珠江三角洲水資源配置工程和陽(yáng)江抽水蓄能電站工程。目前,盾構(gòu)井基坑均已完成開(kāi)挖施工,其開(kāi)挖深度最大達(dá)73.48m,地下連續(xù)墻接頭處砼膠結(jié)較好,防滲止水效果好,其關(guān)鍵技術(shù)得到進(jìn)一步驗(yàn)證,值得推廣應(yīng)用。