中鋼集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 100080

摘要：華北某鋼廠連鑄連軋旋流井及C10泵站是邯鄲地區(qū)較深的復(fù)雜結(jié)構(gòu)地下工程，該工程采用了地下連接墻與土層錨桿聯(lián)合支護(hù)及止水方案，以及沖挖機(jī)成槽的施工工藝，很好地解決了該區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水較豐富的深基坑施工難題，采用合理的施工方法開創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)設(shè)備在該地區(qū)優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)省地完成該類型工程的先例。

關(guān)鍵詞：深基坑；復(fù)雜地質(zhì)；沖挖機(jī)；成槽；連續(xù)墻

目前我國(guó)高層建筑和大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正方興未艾，地下工程亦向超深及大型方向發(fā)展，深基坑施工技術(shù)運(yùn)用得當(dāng)否，直接影響到工程施工工期、安全、質(zhì)量及業(yè)主的預(yù)算支出和投資回報(bào)。

華北某鋼廠投資引進(jìn)先進(jìn)的國(guó)外技術(shù)和設(shè)備建設(shè)的連鑄連軋旋流井及C10泵站工程是當(dāng)時(shí)邯鄲地區(qū)最深的地下工程，我公司根據(jù)地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，精心制定了地下連續(xù)墻及錨桿的止水支護(hù)方案，業(yè)主通過(guò)對(duì)方案的論證，認(rèn)為方案經(jīng)濟(jì)合理切實(shí)可行，決定采用并負(fù)責(zé)施工，工程實(shí)施后取得了成功。

1 工程概況

旋流井及C10泵站工程為連鑄連軋配套工程，其旋流井為圓形池，底標(biāo)高為-22.3m，外壁直徑為19.6m，壁厚800mm，C10泵站為方井，長(zhǎng)×寬為20m×13.15m，底標(biāo)高為-20.35m，壁厚800mm，兩者凈距離0.7m，由兩層通廊連接。

旋流井及C10泵站，位于連鑄連軋工程腹地，四周距離在建工程均較近，東側(cè)距連鑄主廠房13m，北側(cè)距離壓泵房8m，南側(cè)距平流池3m，西側(cè)距綜合泵站10m，業(yè)主為搶工期，要求以上工程必須同時(shí)平行施工。

2 方案選擇

2.1 工程地質(zhì)情況：

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，該場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)為：表層為雜填土，層底埋深0.4～0.6米，上部為第四系全新統(tǒng)沖拱積成因的粉質(zhì)粘土，埋深2.1～3.3米，中部為第四系上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)粘土，埋深5.0～6.6米，下部為第四系中下更新統(tǒng)冰水沉積的粗礫卵石層，埋深9.5～11.5米，此層部分區(qū)域膠結(jié)堅(jiān)硬，底部為第三系粘土巖。

2.2 方案設(shè)計(jì)思路：

2.2.1 該工程為招投標(biāo)項(xiàng)目，所采用的止水支護(hù)方案費(fèi)用必須適中。

2.2.2 該工程四周均有在建構(gòu)筑物；距離較近，最近距離只3米（二次平流池），周邊工程基礎(chǔ)埋深較淺，且平行施工，因此在粘土巖上部至周邊淺基礎(chǔ)底標(biāo)高土體必須支護(hù)，且支護(hù)結(jié)構(gòu)要求有足夠的強(qiáng)度、剛度及抗變形能力（周邊施工有重型機(jī)械走動(dòng)）

2.2.3 由于地下水位較高，穩(wěn)定水位埋深為2.5～3m，③、④層粉質(zhì)粘土為濕陷性黃土；⑤-1⑤-2為砂卵石層，為孔隙承壓水，見水均流動(dòng)、塌方，因此該支護(hù)必須將粘土巖以上地下水切斷，方能確保本體工程正常施工。

2.2.4 -12.5m以下粘土巖自然狀態(tài)下雖較堅(jiān)硬，但暴露遇水浸蝕風(fēng)化較快，接近粘土，而粘土巖存在有裂隙水，此層亦要采取措施處理。

2.3 方案確立：

2.3.1 由探挖可知工程所在區(qū)域地下水位已降至-5m以下（主廠房工程施工降水），平流池底標(biāo)高為-4.5m，確定-4.5m以上采用放坡開挖，放坡系數(shù)取0.5，邊坡采用土釘結(jié)合鋼絲20厚1：2.5水泥砂漿覆蓋防護(hù)。

2.3.2 粘土巖以上（-4.5m ～ -12.5m）采用地下連續(xù)墻配合錨桿支護(hù)止水，地下連續(xù)墻頂標(biāo)高-4.5m，底標(biāo)高-14.5m.錨于粘土巖中2m，墻厚0.6m，砼強(qiáng)度等級(jí)C25，抗?jié)B等級(jí)S8，槽段間墻體采用鎖口管柔性連接。

基坑形式平面圖 剖面圖

2.3.3 連續(xù)墻設(shè)置兩層錨桿，連續(xù)墻在錨桿部位按要求預(yù)埋DN180套管。墻頂設(shè)置一道1.0m×0.6m砼壓頂圈梁；地下連續(xù)墻鋼筋錨固于圈梁中，使之形成整體。支護(hù)結(jié)構(gòu)見圖2圖3，經(jīng)計(jì)算，第一層錨桿錨頭標(biāo)高-5.0m，傾角13°，間距1.5m，錨固體直徑150mm，錨桿長(zhǎng)度19m；第二層錨桿錨頭標(biāo)高-12.0m，傾角15°，間距1.5m，錨桿長(zhǎng)度為15m。

2.3.4 -12.5m以下圓井（旋流井）采用鋼筋砼支護(hù)，護(hù)壁每層高1.2m，厚0.4m采用雙層雙向鋼筋網(wǎng)；上層護(hù)壁豎向鋼筋均按35d錨固于下層護(hù)壁砼內(nèi)形成整體，形式同人孔樁成孔。

3 施工技術(shù)

3.1地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)施工

3.1.1 導(dǎo)墻施工：

考慮到地連墻施工期間，導(dǎo)墻承受的荷載情況，導(dǎo)墻采用倒“L”形，為保證導(dǎo)墻嚴(yán)密不跑漿，采用現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，壁厚325mm，高1400mm，槽寬650mm，比地連墻寬50mm，作為下步?jīng)_槽施工余量。

導(dǎo)墻主要起導(dǎo)正沖槽方位及墻體垂直度，儲(chǔ)存泥漿的作用，并作為鋼筋籠吊放的基準(zhǔn)，故導(dǎo)墻軸線垂直度及頂面標(biāo)高是導(dǎo)墻施工控制要點(diǎn)。

3.1.2 成槽施工

由于地連墻必須穿過(guò)膠結(jié)層，并進(jìn)入粘土巖3-4m，本工程采用國(guó)產(chǎn)300型沖挖機(jī)成槽，沖孔成槽采用跳沖法，施工順序如下圖所示：槽段共分為20個(gè)，十個(gè)一期槽，十個(gè)二期槽，平均槽長(zhǎng)6m左右，施工時(shí)先施工一期槽，再施工二期槽。為保證工期，需多臺(tái)沖挖機(jī)同時(shí)施工。

A.沖孔 B.在兩孔之間沖孔 C.對(duì)槽型進(jìn)行修整

3.1.3 泥漿循環(huán)

成槽采用泥漿護(hù)壁，由于本場(chǎng)區(qū)②-④層為粉質(zhì)粘土，可自行造漿，若自造泥漿不滿足要求時(shí)，少量使用膨脹潤(rùn)土制漿進(jìn)行調(diào)整，槽內(nèi)泥漿比重為1.3～1.7t/㎡。

成槽完畢，下鋼筋籠前通過(guò)氣舉反循環(huán)清孔。鋼筋籠人槽后，用重錘檢查槽底沉碴厚度，測(cè)定泥漿濃度，如達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，采用氣舉法二次清孔，直到滿足要求。

3.1.4 特殊情況處理措施

沖槽過(guò)程中，若遇到嚴(yán)重漏漿、槽壁坍塌的情況時(shí)，應(yīng)立即提出錘頭并馬上回填粘土及補(bǔ)充新鮮泥漿，并向槽內(nèi)加入木屑、鋸木等直至漏漿停止，槽內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定后再開始施工。

在巖石層沖槽應(yīng)采用低錘快落的作業(yè)方式，且通過(guò)錘上鋼絲繩在槽內(nèi)所處位置，觀測(cè)錘頭跑偏。若遇到巖層為斜坡面沖錘時(shí)，應(yīng)及時(shí)向跑偏位填片石糾偏。拋片石土作用使沖錘底面均落實(shí)，效果較好。

3.1.5 驗(yàn)槽

成槽過(guò)程中的垂直度，靠觀測(cè)錘上鋼絲繩偏離導(dǎo)墻槽中心線的情況來(lái)控制，槽寬通過(guò)檢測(cè)錘頭直徑來(lái)控制；終槽后采用超聲波檢測(cè)儀測(cè)定槽壁垂直度，作為驗(yàn)槽資料。

3.1.6 鋼筋籠安放

鋼筋籠采用兩點(diǎn)起吊；異形鋼筋籠吊點(diǎn)各不相同，應(yīng)在加工中找準(zhǔn)鋼筋籠重心及吊點(diǎn)，同時(shí)采取其它輔助措施，以確保鋼筋籠入槽時(shí)垂直，順利入槽。

換漿完畢，鋼筋籠應(yīng)盡早入槽，減少砼澆筑時(shí)沉碴厚度，鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于70mm。

3.1.7 接頭施工

由于該地連墻為臨時(shí)工程，不作工程本體，為節(jié)約費(fèi)用，接頭采用鎖口管柔性接頭，即在一期槽鋼筋籠入槽后砼澆筑前，將鎖口管垂直插入鋼筋籠兩端頭，鎖口管嵌入鋼筋籠內(nèi)不小于200mm，砼澆筑前，需將砂包沉入鎖口管與后期槽體空隙填滿，以避免砼繞管流出堆積，給后期沖槽增加難度。后期槽段施工時(shí)，用接頭刷洗刷接頭，直至接頭刷提出地面時(shí)不夾帶泥為止，使兩期槽砼結(jié)合緊密。

3.1.8澆灌砼

砼采用雙導(dǎo)管水下澆灌工藝，即整個(gè)槽段安裝兩套導(dǎo)管，導(dǎo)管間距2～3m，導(dǎo)管底口距槽底為300～500mm，兩導(dǎo)管同步均勻下料，保持砼面呈水平狀態(tài)上升，質(zhì)量控制點(diǎn)為：

a首罐有足夠的砼量將砼導(dǎo)管埋足夠的深度，且卸料時(shí)必須同時(shí)連續(xù)、高速；盡量短的時(shí)間內(nèi)完成首罐澆灌，有效地置換出槽底濃漿；

b嚴(yán)格砼配合比，確保砼坍落度，盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成砼澆灌，澆筑導(dǎo)管埋入砼深度為1.5-6m，避免提空、堵管導(dǎo)至二次澆罐影響質(zhì)量。

c砼技術(shù)參數(shù)為：強(qiáng)度等級(jí)C30，砼用水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于32.5MPa，水灰比應(yīng)小于0.6，水泥用量不少于370kg/m3，砼入槽時(shí)的坍落度l80～220mm，砼澆注高度控制應(yīng)比設(shè)計(jì)墻頂標(biāo)高超灌0.5m，以滿足鑿除浮漿層要求。

地連墻砼澆注完畢，將墻頂挖出，進(jìn)行地連墻頂壓頂圈梁的施工，將地下連續(xù)墻連成整體后進(jìn)行下步錨桿工程的施工。

3.2 錨桿施工

按計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)所確定方案，該工程由兩層錨桿組成，第一層錨桿錨頭標(biāo)高-5.0m，第二層錨桿錨頭標(biāo)高-12.0m，在進(jìn)行錨桿施工作業(yè)前，土方均應(yīng)挖至低于錨桿錨頭標(biāo)高0.5m，便于錨桿施工且基坑土面平整，排水措施完善。

3.2.1 土層錨桿的施工工藝流程

3.2.2 成孔采用德國(guó)寶峨公司生產(chǎn)的KLEMM803型全液壓多功能錨桿鉆機(jī)。通過(guò)清水鉆進(jìn)清孔，套管跟進(jìn)護(hù)壁，鉆進(jìn)過(guò)程中控制鉆進(jìn)速度、轉(zhuǎn)速，達(dá)到預(yù)定深度。

3.2.3 錨桿桿體制作及安放：桿體按設(shè)計(jì)要求下料，按設(shè)計(jì)股數(shù)進(jìn)行編簾，在錨固段每隔1-1.5m設(shè)置一對(duì)中支架，通過(guò)對(duì)中支架固定桿體，自由段用塑料薄膜包裹，兩端用防水膠布封口，在自由段和錨固段的分界處，用防水膠布綁孔牢固。注漿管由對(duì)中支架中插人，安放桿體時(shí)取出鉆桿，套管不取出。

3.2.4 注漿：注漿材料為水灰比0.4～0.45的純水泥漿，水泥用525#普通硅酸鹽水泥，注漿時(shí)自孔底向外注漿，邊注漿邊拔套管，直到水泥漿以孔口流出為止，孔口用粘土封住。

3.2.5 張拉鎖定：待水泥漿強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，即進(jìn)行腰粱安裝，張拉時(shí)首先進(jìn)行預(yù)張拉，張拉力為0.1～0.2Nt；張拉荷載分級(jí)施加，分級(jí)卸荷；張拉至1.1～1.2Nt保持荷載10min，然后卸荷至鎖定荷載進(jìn)行鎖定。

3.3 土方開挖

土方豎向開挖順序：挖第一層土至標(biāo)高-5.5m→打第一層錨桿→挖第二層土至標(biāo)高-12.5m一打第二層錨桿→挖第三層土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。挖第一、二層土?xí)r，使用兩臺(tái)反鏟，同時(shí)在基坑西側(cè)開挖運(yùn)輸斜坡道，坡比1：10寬8m。土由裝載車直接運(yùn)出場(chǎng)外。挖第三層土使用一臺(tái)反鏟坑內(nèi)挖土、裝土，用50L、80L兩臺(tái)吊車將土吊至坑外，由裝載車運(yùn)出場(chǎng)外。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程按照上述方案實(shí)施完成比原定10個(gè)月的合同工期提前近一個(gè)月，且質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)安全事故發(fā)生，經(jīng)開挖證明，地下連續(xù)墻的施工是成功的，起到了擋土和止水的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過(guò)本工程得出以下幾點(diǎn)體會(huì)：

4.1地下連續(xù)墻成槽設(shè)備及方式目前國(guó)內(nèi)主要有液壓抓斗等設(shè)備完成，但對(duì)于在地層中含有大塊卵石層、膠結(jié)層、類似粘土巖等土層中成槽其效果不佳或者費(fèi)用很高。如果結(jié)合國(guó)內(nèi)沖擊鉆設(shè)備的特點(diǎn)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ┕?，就能很好適應(yīng)上述較硬的土層中施工，并能降低成本取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2土層錨桿施工與土方開挖交叉進(jìn)行，互不影響，避免了由于使用內(nèi)支撐而影響土方開挖和本體的施工，因此，地下連接墻與土層錨桿聯(lián)合支護(hù)在縮短工期，降低成本具有較大的優(yōu)越性。

4.3地下連續(xù)墻成槽、槽段接頭的施工是本工程施工的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，成槽設(shè)備的使用方法，護(hù)壁泥漿指標(biāo)的控制，鎖口管的安放和拔出方法，二期槽段接頭的沖刷干凈等都是要嚴(yán)格按照要求實(shí)施，否則，達(dá)不到設(shè)計(jì)的目的，造成較大的質(zhì)量隱患，甚至造成重大的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。

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