蔣 凡

(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院，上海 200434)

砂質(zhì)粉土地基地下連續(xù)墻施工工藝應(yīng)用和研究

蔣 凡

(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院，上海 200434)

在砂質(zhì)粉土地基，尤其是在新淤積粉土地基上進(jìn)行地下連續(xù)墻施工是一項(xiàng)重大的技術(shù)難題。本文結(jié)合工程實(shí)踐，介紹砂質(zhì)粉土地基地下連續(xù)墻施工工藝，并針對(duì)特殊地基，詳細(xì)描述并總結(jié)了施工方案的控制要點(diǎn)，以期為類(lèi)似工程施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

粉土地基;地下連續(xù)墻;施工工藝

1 工程概況

余姚市陶家路閘位于錢(qián)塘江南岸支流陶家路江河口附近，承擔(dān)余姚市西北排澇任務(wù)。閘址處為近幾年灘涂圈圍淤積而成，土質(zhì)不均勻，夾淤泥，較軟，透水性強(qiáng)。水閘閘室上、下游采用混凝土地下連續(xù)墻防滲，防滲墻布置在閘室四周及左右岸空箱中間，設(shè)計(jì)防滲墻厚600mm，深度25m，墻頂高程－4.17m，墻底高程為－29.17m，防滲墻軸線(xiàn)長(zhǎng)228.8m。

地下連續(xù)墻施工涉及的土層分別為：①層，根據(jù)成因分為3個(gè)亞層：①a層吹填土：灰色，成分以砂質(zhì)粉土為主，系人工吹填而成，厚度約4.30～8.40m，層底標(biāo)高－3.27～－5.49m狀態(tài)松散，尚未完成自重固結(jié)，透水性較大，表部1.5～2.0m軟弱易陷;①1層黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土：灰黃、灰色，飽和，為新近淤積而成，不均勻，夾淤泥，土質(zhì)較軟，層厚2.00～5.00m，層底標(biāo)高－3.47～－5.89m;①3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，在水閘區(qū)東側(cè)有揭露，土質(zhì)軟弱，流塑狀，呈局部分布。②層砂質(zhì)粉土：灰色，飽和，狀態(tài)松散～稍密，含鐵錳質(zhì)結(jié)核和銹斑，切面粗糙，搖震反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度低，中壓縮性，土質(zhì)不均勻，局部為黏質(zhì)粉土、粉砂，由上至下?tīng)顟B(tài)漸好，分布較穩(wěn)定。層厚約 4.80～14.00m，層底標(biāo)高－15.39～－17.52m。③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，流塑，含有機(jī)質(zhì)，夾粉土，局部為淤泥質(zhì)黏土、黏土狀，切面較光滑，韌性低，高壓縮性，場(chǎng)地遍布。層厚5.50～10.10m，層底標(biāo)高 －21.57～ －26.68m。

2 施工工藝的研究

2.1 施工平臺(tái)

本工程基坑表層土黏粒含量高、顆粒細(xì)，透水性差，井點(diǎn)排水和深井降水效果均不理想，振沖擠密也無(wú)效果，短期無(wú)法排水固結(jié)成穩(wěn)固的施工作業(yè)平臺(tái)。為保證液壓抓斗和履帶式起重機(jī)能有相對(duì)穩(wěn)固的施工平臺(tái)，采用施工平臺(tái)表層鋪設(shè)1.0m厚塘渣并配備路基箱板輔助施工。施工平臺(tái)高程為－1.30m。

2.2 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)向槽采用┛┗形C20鋼筋混凝土連續(xù)墻，墻壁厚為60cm，導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)凈寬略大于70cm，高度為150cm，底板寬度為150cm，底板厚度30cm，導(dǎo)向槽頂面高程為－2.3m。開(kāi)槽施工前可將導(dǎo)墻內(nèi)回填土方。

2.3 造孔泥漿

采用膨潤(rùn)土拌制泥漿，為改善膨潤(rùn)土泥漿的性能，在膨潤(rùn)土中添加堿和CMC增稠劑。泥漿的實(shí)際配合比在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試配。新制膨潤(rùn)土泥漿基本配合比見(jiàn)表1，新制膨潤(rùn)土泥漿性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 新制膨潤(rùn)土泥漿基本配合比

表2 新制膨潤(rùn)土泥漿性能表

2.4 槽孔施工

采用SG40液壓抓斗抓槽接頭管法成槽工藝，接頭管起拔采用50T履帶式起重機(jī)。造孔過(guò)程中，向槽內(nèi)注入泥漿，保持泥漿面離導(dǎo)墻頂面以下30～50cm，并高于地下水位，以維持槽壁的穩(wěn)定。由于槽壁易坍塌，采用輕沖重抓的施工方法，盡量減少抓斗對(duì)槽壁的擾動(dòng)。本工程采用“一沖二抓”的工藝，利用抓斗自重下沖，抓斗自由落體的高度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，控制成槽速度小于15m/h。施工完的槽孔孔壁應(yīng)平整垂直，孔位允許偏差不得大于3cm;孔斜率不得大于6‰。

2.5 清孔換漿

造孔結(jié)束后，對(duì)槽孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。經(jīng)檢查合格，方可進(jìn)行清孔換漿。清孔換漿結(jié)束后1h，孔內(nèi)淤積不得大于10cm;泥漿密度不得大于1.30g/cm3，黏度不大于30s，含砂量不大于10%。二期槽清孔換漿結(jié)束前，清除接頭混凝土孔壁上的泥皮，用鋼絲刷子鉆頭進(jìn)行分段刷洗至合格標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 接頭施工

槽段連接采用接頭管法施工。接頭管應(yīng)能承受最大的混凝土壓力和起拔力，管表面應(yīng)平整光滑，其節(jié)間連接方式應(yīng)簡(jiǎn)便、可靠、易操作。本工程采用50T履帶式起重機(jī)。驗(yàn)算地基及導(dǎo)墻的承載力，并采取措施預(yù)防孔口坍塌。拔接頭管施工的關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握起拔時(shí)間，通過(guò)試驗(yàn)確定開(kāi)始拔管的時(shí)間，澆筑過(guò)程中應(yīng)經(jīng)?；顒?dòng)接頭管，防止接頭管被鑄死。

2.7 水下混凝土施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能及彈性模量等指標(biāo)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，混凝土的骨料先選用天然卵石和中、粗砂;粗骨料粒徑為5～20mm。水泥用量不少于350kg/m3;水膠比不宜大于 0.65，水泥標(biāo)號(hào)為PC32.5。入孔坍落度應(yīng)為18～22cm，擴(kuò)散度34～40，坍落度保持15cm以上時(shí)間大于1h;初凝時(shí)間6.5h，終凝時(shí)間20h;混凝土的密度2160kg/m3。

混凝土運(yùn)輸采用混凝土泵運(yùn)輸，可以確保水下混凝土澆筑強(qiáng)度和連續(xù)性的要求，混凝土的拌和、運(yùn)輸能力經(jīng)計(jì)算大于最大計(jì)劃澆筑強(qiáng)度的1.5倍，若因故中斷，時(shí)間不宜超過(guò)40min。泥漿下澆筑混凝土采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑25cm。槽孔內(nèi)使用一套導(dǎo)管，居中放置。導(dǎo)管的連接和密封必須可靠。在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置數(shù)節(jié)長(zhǎng)0.3～1.0m的短管。導(dǎo)管底口距槽底應(yīng)控制在15～25cm范圍內(nèi)。

開(kāi)澆前，導(dǎo)管內(nèi)放置可浮起的隔離塞球。開(kāi)澆時(shí)，先注入水泥砂漿，隨即澆入足夠的混凝土，擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端?；炷翝仓^(guò)程遵循下列規(guī)定：

a.導(dǎo)管埋入混凝土的深度不得小于1.0m，但不宜大于6.0m。

b.混凝土面上升不應(yīng)小于2m/h。

c.混凝土面應(yīng)均勻上升，各處高差應(yīng)控制在0.5m以?xún)?nèi)。

d.至少每隔30min測(cè)量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度，至少每隔2h測(cè)量一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度，并及時(shí)填繪混凝土澆筑指示圖，以便核對(duì)澆筑方量。

e.槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)。

2.8 試驗(yàn)槽段施工

開(kāi)工前計(jì)劃槽段長(zhǎng)度劃分為6.8m，共劃分為36個(gè)單元槽段。采用三抓成槽，左右單抓寬度2.8m，中間抓寬度1.2m。

試驗(yàn)槽段選擇在閘室段北側(cè)Z6槽段，試驗(yàn)槽長(zhǎng)6.8m，計(jì)劃3抓成槽，試驗(yàn)槽左右側(cè)單抓終孔后，槽孔坍塌，導(dǎo)墻變形。根據(jù)試驗(yàn)槽段抓槽揭示的地層情況，孔深9～13m(高程－11.3～－15.3m)存在流態(tài)砂層，抓斗抓取上來(lái)的為流塑狀砂土。采取的處理方案為：將槽孔回填黏土，重新劃分槽長(zhǎng)。采取單抓成槽，槽長(zhǎng)改為2.8m，泥漿比重加到最大，造孔泥漿采用新制膨潤(rùn)土泥漿混合槽孔回漿，盡量減少坍孔，確保能夠成槽，成槽澆筑成功，但擴(kuò)孔系數(shù)達(dá)到1.5。為進(jìn)一步尋找合理槽段長(zhǎng)度，右閘室段南側(cè)N14槽采用4m槽長(zhǎng)進(jìn)行抓槽試驗(yàn)，成槽后槽孔坍塌，采取同樣措施處理。

2.9 槽段施工

通過(guò)兩次試驗(yàn)槽段施工，確定閘室部分槽孔劃分為2.8m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大多數(shù)槽段在孔深9～13m(高程－11.3～－15.3m)位置坍孔。成槽總耗時(shí)為4～6h，孔深9～13m(高程 －11.3～ －15.3m)段造孔時(shí)間為2～2.5h，該段造孔抓斗反復(fù)抓槽，斗體提起后再放下，孔深沒(méi)有進(jìn)尺，直到該層流態(tài)砂坍塌成自然坡度穩(wěn)定后，再抓取才有進(jìn)尺。槽段澆筑耗時(shí)3.5～8h左右。地下連續(xù)墻成墻面積5705m2，澆筑混凝土5237m3，擴(kuò)孔系數(shù) 1.52。

3 防滲墻墻身質(zhì)量檢查結(jié)果及評(píng)價(jià)

為檢驗(yàn)防滲墻墻身質(zhì)量，對(duì)防滲墻墻身進(jìn)行檢測(cè)，分別采用了三種檢測(cè)方法。

3.1 開(kāi)挖檢查法

將防滲墻淺部(－4.0m以上)開(kāi)挖出露，主要檢查防滲墻槽段連接情況，墻體整體性。開(kāi)挖檢查發(fā)現(xiàn)，淺部防滲墻整體擴(kuò)孔大，墻身質(zhì)量連續(xù)均勻，槽段連接無(wú)明顯夾泥。

3.2 超聲波檢測(cè)法

主要檢查防滲墻混凝土的密實(shí)性狀況及槽段之間接縫處質(zhì)量。檢測(cè)槽段共6個(gè)槽段3組孔，每組3個(gè)孔，為連續(xù)、等間距布置(孔距1.0～1.5m)，檢測(cè)孔鉆孔深度16m。超聲波檢測(cè)結(jié)論為：各槽段內(nèi)混凝土均質(zhì)性和密實(shí)性較好，各槽段間無(wú)明顯泥皮情況。

3.3 鉆孔取芯法

通過(guò)鉆孔取芯法檢測(cè)防滲墻混凝土的抗壓、抗?jié)B、彈模等性能指標(biāo)，為防滲墻質(zhì)量評(píng)價(jià)提供依據(jù)。通過(guò)鉆孔取芯法檢測(cè)混凝土芯樣成果的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)、彈性模量各3組，均符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

余姚市陶家路閘于2012年6月通水，通水前后的水壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，水閘基礎(chǔ)防滲效果良好。在砂質(zhì)粉土地基，尤其是在新淤積粉土地基上進(jìn)行地下連續(xù)墻施工是一項(xiàng)重大的技術(shù)難題，類(lèi)似工程多先采用水泥攪拌樁作連續(xù)墻的護(hù)壁，然后再進(jìn)行連續(xù)墻施工。本工程通過(guò)縮短槽段長(zhǎng)度，減少成槽時(shí)間、適當(dāng)增加護(hù)壁泥漿濃度等措施順利完成地下連續(xù)墻施工，連續(xù)墻擴(kuò)孔系數(shù)1.52，系數(shù)較大。經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)和工程運(yùn)行檢驗(yàn)，工程質(zhì)量良好。

Application and Study of Sandy Silt Foundation Underground Continuous Wall Construction Technology

JIANG Fan
(Shanghai Susrvey and Design Institute，Shanghai200434，China)

Underground continuous wall construction on sandy silt foundation，especially on new filled-up silt foundation is a major technical challenge．The paper combines engineering practice to introduce sandy silt foundation underground continuous wall construction technology．The control key points of construction program are described and summed up in details aiming at special foundation thereby providing reference experience for construction of similar projects．

silt foundation;underground continuous wall;construction technology

TV52

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1005-4774(2013)08-0013-03