超深地下連續墻成槽施工技術初探

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摘要:本文以武漢地鐵七號線一期工程徐家棚站為例,著重研究復雜地質環境下超深地下連續墻成槽施工技術。徐家棚站地處長江Ⅰ級階地,地質及周邊環境復雜,采用地下連續墻的施工技術是非常必要的。介紹了工程的基本內容,闡述工程的特點及存在的難點,明確超深地下連續墻施工中需要注意的問題,提出復雜地質環境下超深地下連續墻成槽施工技術。通過對泥漿質量嚴格控制,做好三軸攪拌樁槽壁加固工作,實施必要的高壓旋噴樁接縫加固止水,使得連續墻成槽更加穩定。

關鍵詞:復雜地質環境;超深;地下連續墻;成槽;施工技術

1工程背景

武漢地鐵七號線一期工程徐家棚站地處河流堆積平原,屬長江Ⅰ級階地,地形平坦。地表高程介于22.37m~23.97m之間。擬建場地表層填土工程性能差,硬殼層(可塑粘土)強度中等,工程性能一般,其下粉質粘土、淤泥質土及互層土強度低,工程性能差,中部砂土層強度稍高,工程性能一般,下伏第三系基巖較完整。含水層厚度一般為20m~40m,含水層滲透性一般隨深度遞增,主要接受側向地下水的補給及向側向排泄,與長江水水力聯系密切,呈互補關系,地下水位季節性變化規律明顯,水量較為豐富。

2工程特點以及難點

(1)有2種類型的連續墻:幅寬1m和1.5m。超深超厚連續墻是該工程的特點之一[1];(2)徐家鵬站位于和平大道與沁源路交叉口的東北方向。建設范圍內有污水、雨水、排水管道、電力管道、電信管道、燃氣管道。地下管線是該項目的另一個特點;(3)地下連續墻有深溝,基坑內有一層粉質土,厚度3mm~4mm,埋深約5m~9m。地質條件差的超厚超深連續墻的施工是該工程的難點之一;(4)地下連續墻存在L形、T形異常墻體。異常墻開槽施工和鋼籠吊裝是該工程的一個難點[2];(5)地下連續墻煤層采用雙管高壓旋噴樁止水,旋噴樁加固深度45m。雙管高壓旋噴樁施工是該工程的另一個難點。

3超深地下連續墻施工中需要注意的問題

3.1地下連續墻泥漿參數要明確

施工中使用重泥漿的研究有利于槽壁的穩定,通常泥漿的重量為1.12g/cm3~1.24g/cm3。開槽安全系數F=1.3~1.5,但泥漿太重會影響泥漿泵送、泵送和殘渣分離。砂土沒有臨界深度,臨界深度與槽壁深度之間沒有必然聯系。然而,槽壁的穩定性也取決于泥漿的重量。隨著泥漿重量的增加,槽壁的穩定性也隨之增加。

3.2粉砂和粉土地質下改良泥漿的有效措施

在工程施工的過程中,要求測試泥漿試樣在適當的時間以及合適的地點,并根據測試結果回收泥漿,或者對泥漿改性或者丟棄,以提高施工的準確性、經濟性和安全性。根據泥漿的用途,可分為新鮮拌泥漿、貯水池泥漿、槽內泥漿、混凝土置換泥漿[3]。該工程的泥漿配置流程具體見圖1。泥漿配置現場見圖2。

4復雜地質環境下超深地下連續墻成槽施工技術

4.1地下連續墻成槽施工的測量放線技術

(1)將連續墻的分界點標記在導墻上,并準確測量各壁對應導墻上位置的標高;(2)畫出橫膈膜墻的分割線,并在導墻上用紅漆標注分割線;(3)在單元槽劃分為槽之前,用鋼尺檢查導墻上的分割線,確保相鄰分割線誤差控制在1cm以內[4]。

4.2地下連續墻成槽施工的槽段開挖技術

(1)單元槽采用先兩邊后中間的抓取方式;(2)當難以進入巖石形成溝槽時,用旋轉鉆機進行鉆孔,然后形成溝槽;(3)開挖坡口時應加強觀測,確保坡口位置、深度、寬度、垂直度滿足設計要求(具體要求詳見表1);(4)每開挖20m槽需超聲波測壁1次;(5)開挖溝槽時,不斷向溝槽內注入新鮮泥漿,使其保持在導墻頂面以下0.2m、距地下水位0.5m處:整泥漿,滿足特殊地層要求。

4.3地下連續墻成槽施工的槽壁加固技術

4.3.1使用水泥攪拌樁加固

基坑中有一層粉質土(3-3),厚度約3m~4m,埋深約5m~9m。鑒于這種不良地質,且有豐富的地下水,要確保地下連續墻槽壁的穩定性,可以使用Φ850@600三軸水泥土攪拌樁,促進地下連續墻加固,加固深度為20m,水泥含量為17%。加固后28d內無側限抗壓強度要超過1.0MPa。采用鉆孔取心法測試水泥土攪拌樁的單軸抗壓強度、整體性和深度。試樁數量要超過總樁數的1%,試樁數量要超過6根。

4.3.2施工工藝流程

4.3.3施工工藝

(1)清除障礙。由于施工方法要求連續施工,圍護施工區域的地下屏障及管線在施工前應進行清理或移位,以保證施工順利進行;(2)開槽。在三軸攪拌樁施工過程中,會產生大量的置換土。為了保證打樁機的安全位移和施工現場的清潔,有必要使用挖掘機提前挖溝。根據水泥土攪拌樁擋土墻中心線,采用小型1.0m3挖掘機沿擋土墻中心線開挖工作槽。根據該工程攪拌樁直徑,槽寬1.2m,槽深0.6m~1.0m。當現場有地下障礙物時,應清除地下障礙物。挖完洞后,如有大洞,應回填密實,然后挖溝。為了保證施工方法的正常進行,滿足文明施工的要求,應及時處理基坑內的殘土;(3)三軸攪拌樁孔定位。三軸攪拌樁直徑850mm,三根樁組成一組(振幅)。該工程使用的三軸攪拌機軸距600mm,采用一孔施工工藝,每組間距1200mm。每隔1200mm用紅漆在絲線平行槽或定位型鋼上做記號,確保每次攪拌樁都能夠準確定位[5];(4)打樁機定位及垂直度校正。用繞線機及手動移動攪拌樁機到達工作位置,調整樁架垂直度超過0.5%。將半徑為5cm的鐵環焊接在打樁機上,將鉛垂線懸掛在10m處,用經緯儀校準鉆桿的垂直度,使鉛垂線剛好通過鐵環的中心。每次施工前必須調整鉆桿使其鉛垂線在鐵環內,即將鉆桿垂直度誤差控制好,不能超過0.5%。打樁機的換班由值班隊長統一指揮。在上班前需要對施工現場認真觀察。這種過渡應該是穩定和安全的。打樁機就位后,值班隊長負責檢查打樁機打樁位置,偏差要局限在20mm以內。為了將樁深控制好,施工之前要做好鉆桿的標識工作,攪拌樁長度要超過設計樁長。當設計樁長發生變化的時候,需要將舊樁標擦除,做好新的樁標;(5)水泥漿的攪拌施工和輸送。施工前,應在附近搭建攪拌漿的施工平臺和水泥庫。所有工人應詳細披露施工技術。水泥攪拌中,水灰比嚴格控制在1.5~1.8。啟動前,料漿輸送速度由流量泵控制。注漿泵出口壓力保持在0.5MPa~0.6MPa,漿液輸送速度保持恒定;(6)攪拌并下沉。啟動電機,松開卷揚機,使攪拌頭從上到下切割土壤。攪拌至鉆頭下沉到樁底標高[6];(7)吊裝。在吊裝過程中,噴淋攪拌時應將漿體與原地基土充分混合。根據設計要求及相關技術資料,提升速度≤0.6m/min,且砂漿泵必須在樁身設計標高后才能關閉。

4.4地下連續墻成槽施工中防止槽壁坍方的技術措施

(1)嚴格控制槽型速度,輕輕減速,防止槽壁塌陷。選擇粘度,水損失小的泥漿,確保槽面積槽機。過程中反復上下移動穩定土壁,根據變化的過程選擇土壤添加劑,調整泥漿指標,適應其變化[7];(2)施工過程中,防止泥漿滲漏,及時填滿泥漿,始終保持穩定槽所要求的液位,并保證泥漿位比地下水位高出0.5m以上;(3)下雨天,當地水位上升時,應及時增加泥漿密度和粘度。當雨量較大時,應將溝渠懸空遮蓋;(4)施工過程中應嚴格控制地面附加荷載,避免施工附近荷載過大影響土墻倒塌,保證墻體平整;(5)水箱清洗、換泥、罐籠提升、管道敷設等工作完成后,檢查驗收后應立即澆筑水下混凝土,以縮短水箱壁的暴露時間[8]。

4.5地下連續墻成槽施工的鋼筋籠吊放技術

該工程的連續墻可能會造成鋼籠起重機進入槽內的困難。特別是L型振幅更容易產生。應該采取以下措施。(1)提高L型、T型振幅罐壁垂直度要求,測量罐壁垂直度,指導施工;(2)嚴格控制鋼籠生產精度,外形尺寸、垂直度、偏差盡量在負偏差范圍內;(3)對于閉合振幅槽和連接振幅槽,應重新測量實際寬度尺寸,以保證鋼籠規格的準確;(4)計算并復核L型和T型振幅槽段鋼籠重心,矯直后使鋼籠垂直,以便能夠正常進入到槽中。

5結語

地鐵車站基坑圍護結構施工中,已經廣泛應用地下連續墻。地下連續墻施工槽壁穩定受地下水的影響較大,尤其對于處于長江邊超深地下連續墻施工質量必須確保施工期間成槽穩定。該工程實例的現場實踐研究分析表明,地下連續墻成槽過程中通過嚴格控制泥漿質量、三軸攪拌樁槽壁加固、高壓旋噴樁接縫加固止水等必要技術處理措施,可以有效保證復雜地質環境下超深地下連續墻成槽穩定及施工質量。

參考文獻

[1]杜在松.超深地下連續墻在復雜地質環境下的成槽施工技術[J].建設監理,2019(4):81-84.

[2]羅反蘇,潘岸柳,羅努銀.上軟下硬的復雜地層中地下連續墻成槽施工技術[J].建筑施工,2018(6):46-47.

[3]李江偉.富水砂層超深地下連續墻斷樁質量缺陷處理的研究[J].科學技術創新,2019(8):121-122.

[4]陳標.超深地下連續墻開挖前接縫預加固RJP工法樁應用與建議[J].工程質量,2019(8):42-46.

[5]翟亞男.復雜地質條件下地下連續墻成槽施工工藝及監理質量控制[J].建設監理,2019(2):68-69.

[6]甘斌強.基于南寧地質條件下構建的基坑支護地下連續墻鋼筋籠吊裝安全施工探索[J].工程建設與設計,2019(11):24-25.

[7]杜鵬超.探究建筑工程施工中深基坑支護的施工技術管理[J].四川水泥,2019(4):202.

[8]劉翼.淺談地下連續墻入硬巖的施工預處理技術[J].城市地理,2017(20):98-99.

作者:張曉鵬 單位:南京地鐵建設有限責任公司

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