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        淺議地下空間施工中復(fù)雜條件下地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

        2019-12-27 04:16:07張海東
        關(guān)鍵詞:施工

        張海東

        【摘要】在復(fù)雜的地質(zhì)條件下,某深基坑70m超深地下連續(xù)墻成槽施工是重要的一道施工工序,通過(guò)深層攪拌法加固槽壁兩側(cè)土體使其土體穩(wěn)定,適當(dāng)增加槽內(nèi)的泥漿比重控制下部砂層的穩(wěn)定。取得很好的成槽效果。

        【關(guān)鍵詞】深基坑;地下連續(xù)墻;成槽

        1、工程概況

        某地下空間一期建設(shè)工程項(xiàng)目一區(qū)1段地基與基礎(chǔ)工程,位于南京市,長(zhǎng)約406m,寬度為50m。本工程一般區(qū)域?yàn)榈叵露?,基坑開(kāi)挖面積約22400㎡,周長(zhǎng)約950m,基坑先開(kāi)挖A和C區(qū),最后開(kāi)挖B區(qū),開(kāi)挖深度為14.7(15.1)m;地鐵區(qū)域:場(chǎng)地中間正下方為地鐵4號(hào)線區(qū)間段,基坑開(kāi)挖面積約6226㎡,周長(zhǎng)約888m,基坑開(kāi)挖寬度為14.6~18.2m,開(kāi)挖深度(自然地面起算)28.82~41.44m。

        其中一般挖深區(qū)東西向兩側(cè)為1.0m型地墻,幅數(shù)為135幅,采用工字鋼板接頭;南北向兩側(cè)及分隔墻以及地鐵4號(hào)線區(qū)域?yàn)閴?.2m,工字鋼板接頭幅數(shù)為203幅。1.0m后地下連續(xù)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C30P8,1.0m后地下連續(xù)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C40P10,垂直度要求均為1/400。基坑迎土面保護(hù)層厚度70mm,地連墻最深為70.6m,基坑開(kāi)挖面保護(hù)層厚度為50mm。1.2m地下連續(xù)墻均進(jìn)行墻底后注漿,地下連續(xù)墻主要形式有“一”形、“L”形、“T”形3種形式。在1.2m墻厚的地下連續(xù)墻槽段接頭外側(cè)采用3xΦ800@600的封堵加固,高壓旋噴樁采用P.O42.5級(jí)普硅硅酸鹽水泥,水灰比0.8~1.0。

        2、工程重、難點(diǎn)分析

        項(xiàng)目地下連續(xù)墻厚1米及1.2米,最大成槽深度約70米。地質(zhì)條件復(fù)雜,穿過(guò)②5密實(shí)粉細(xì)砂(6.6米厚)、②6密實(shí)中粗砂(8.1米厚)、③4(17.3米厚)密實(shí)含卵礫石中粗砂、⑤1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖(1.0米厚)、進(jìn)入⑤2層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。且?guī)r層分部不均勻。因此對(duì)于地下連續(xù)墻成槽難度較大。

        3、工程地質(zhì)與水文條件

        工程地質(zhì)條件

        場(chǎng)地巖土層分布自上而下詳細(xì)描述為:

        ①-1雜填土:灰色~褐灰色,松散~稍密,主要由粉質(zhì)粘土混大量碎磚、碎石等填積,密實(shí)度、均勻性較差,填齡小于5年。

        ①-2素填土:灰黃~灰色,軟~可塑,由粉質(zhì)粘土混少量碎磚、碎石填積,局部夾植物根系,均勻性較差,填齡大于10年。

        ①-3淤泥質(zhì)填土:灰~灰黑色,流塑,主要位于河底,填齡大于10年。

        ②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土:灰色,軟~流塑,水平層理發(fā)育,夾薄層粉土、粉砂,局部互層狀。含少量腐植物。切面稍有光澤,韌性、干強(qiáng)度中等。

        ②-3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾薄層粉土、粉砂:灰色,流~軟塑,水平層理發(fā)育。含少量腐植物。切面稍有光澤,韌性、干強(qiáng)度中等偏低。

        ②-3a淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層:灰色,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土軟~流塑,粉土、粉砂稍密,水平層理發(fā)育,有搖振反應(yīng),切面稍有光澤,局部無(wú)光澤,韌性、干強(qiáng)度中等偏低。

        ②-4粉細(xì)砂夾粉質(zhì)粘土:灰色,中密,含云母碎片,夾薄層粉質(zhì)粘土,局部互層狀。

        ②-5粉細(xì)砂:灰色,密實(shí),含云母碎片,夾有貝殼,局部夾薄層粉質(zhì)粘土。

        ②-5a粉質(zhì)粘土夾粉砂:灰色,軟塑,局部互層狀。切面稍有光澤,局部無(wú)光澤,韌性、干強(qiáng)度中等偏低。

        ②-6中粗砂:灰色,密實(shí),含云母碎片,夾有貝殼,局部為細(xì)砂。

        ③-4e含卵礫石中粗砂:灰色,密實(shí),卵礫石含量不均勻,一般在15~30%,局部達(dá)40%,粒徑一般為0.5~8cm,少量大于10cm,呈亞圓形,為石英質(zhì)。

        ③-4含礫中粗砂:灰色,密實(shí),含云母碎片,夾有貝殼,局部夾粉細(xì)砂和中砂。

        ⑤-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖:紫紅色,風(fēng)化強(qiáng)烈,巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞,手捏易散碎,層底部夾少量中風(fēng)化巖碎塊,屬極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅴ級(jí),遇水易軟化。

        ⑤-2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖:紫紅色,夾細(xì)砂巖,以極軟巖為主,局部夾軟巖,巖體較完整,少量閉合裂隙發(fā)育,裂隙中充填薄層石膏,基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅴ級(jí),遇水易軟化。

        4、水文地質(zhì)資料

        基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)②-3a~③-4層均為承壓水層,承壓水的地下水位埋深在地面以下2.2m,水頭高度為4.58m,富水性強(qiáng),滲透系數(shù)大,且與長(zhǎng)江有水力聯(lián)系,基坑開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)發(fā)生突涌現(xiàn)象,因此要采取必要的封底或降壓措施。同時(shí)應(yīng)做好止水帷幕,避免開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)側(cè)壁出現(xiàn)涌水涌砂現(xiàn)象。

        5、地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)

        5.1槽壁加固

        為防止成槽時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致回填土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土層坍塌。采用三軸攪拌對(duì)地面以下17m范圍內(nèi)土體進(jìn)行加固,單樁水泥摻量20%,水灰比1.5~2.0,提高土體強(qiáng)度,增加土的穩(wěn)定性,保證地下連續(xù)墻施工期間槽壁的穩(wěn)定,為地下連續(xù)墻施工提供安全、質(zhì)量保證。加固區(qū)與槽邊之間的土很難自理,距離遠(yuǎn)則塌槽范圍大,易擾流,距離近則垂直度不好控制,容易將樁打到槽內(nèi),使的成槽偏斜,如偏差的則成槽過(guò)程中還需使用其他設(shè)備進(jìn)行糾偏。傳統(tǒng)槽壁加固方法有采用旋噴樁或注漿方式,但這兩種方法加固范圍內(nèi)難以控制,對(duì)于不同的地層會(huì)有所差異。如采用攪拌樁進(jìn)行加固,則單軸或雙軸攪拌樁機(jī)垂直精度較差,可能會(huì)產(chǎn)生下部劈叉或侵入槽內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn),因此可以選用垂直度精度較高的三軸攪拌樁機(jī),樁邊距離槽壁100mm,即可以減少塌槽范圍又可以留有施工偏差量。

        攪拌樁下沉速度控制在不大于0.6m/min,提升速度控制在不大于0.8m/min以內(nèi),注漿泵出口壓力控制在0.4-0.6Mpa。防止出現(xiàn)夾心層或斷漿情況。施工時(shí)如因故停漿,應(yīng)在恢復(fù)壓漿前將深層攪拌機(jī)回退(提升或下沉)0.5m后再注漿攪拌施工,以保證攪拌樁的連續(xù)性。

        攪拌樁施工應(yīng)有連續(xù)性,如因搭接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)無(wú)法搭接或搭接不良,應(yīng)作為冷縫記錄在案,并經(jīng)監(jiān)理和設(shè)計(jì)認(rèn)可后,在冷縫處外側(cè)與止水帷幕相切補(bǔ)做不少于三根攪拌樁,并在補(bǔ)做攪拌樁與原止水帷幕接縫處兩端各設(shè)置不少于3根1000@700旋噴樁進(jìn)行封堵加強(qiáng),以確保攪拌樁施工質(zhì)量及止水可靠性。

        5.2導(dǎo)墻施工

        地下連續(xù)墻成槽開(kāi)挖前應(yīng)澆筑導(dǎo)墻及大型機(jī)械通過(guò)的施工便道,導(dǎo)墻施工時(shí)必須控制好軸線標(biāo)高。由于成槽機(jī)抓斗呈圓弧形,抓斗的寬度一般為2.8m,同時(shí)由于分幅等原因,為保證地下連續(xù)墻成槽時(shí)能順利進(jìn)行機(jī)保證斷面的完整,在端頭、“L”形的槽段由1.2m變成1m處需在制作導(dǎo)墻時(shí)留出0.5m外放量。導(dǎo)墻除起到在成槽過(guò)程中定位、導(dǎo)向作用外,還起到以下施工要求:1.承受施工過(guò)程中車輛設(shè)備的荷載,穩(wěn)固槽口,避免槽口坍塌;2.存儲(chǔ)泥漿,穩(wěn)定液位,防止雨水污水流入槽內(nèi);3.固定入槽后的鋼筋籠;4.承受頂拔接頭管時(shí)千斤頂產(chǎn)生的集中反力。這些要求導(dǎo)墻施工必須質(zhì)量好。

        導(dǎo)墻形式和結(jié)構(gòu):為保證導(dǎo)墻的整體性,本工程導(dǎo)墻采用“┓┏”型整體式現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu),砼標(biāo)號(hào)為C20。導(dǎo)墻底部置于原狀土中,高度1.8m,開(kāi)挖溝槽時(shí)放坡1:0.25;導(dǎo)墻要對(duì)稱澆筑,強(qiáng)度達(dá)到拆模要求后方可拆模。拆除內(nèi)模板之后,立即在導(dǎo)墻溝內(nèi)填土,以免導(dǎo)墻產(chǎn)生位移。

        導(dǎo)墻砼自然養(yǎng)護(hù)達(dá)到70%后,方可進(jìn)行成槽作業(yè)。在此之前禁止車輛和起重機(jī)等重型機(jī)械靠近導(dǎo)墻。

        5.3泥漿制備

        地下連續(xù)墻槽壁開(kāi)挖深度與土質(zhì)情況、槽形以及施工方法等諸多因素有關(guān),也與護(hù)壁泥漿的性能密切相關(guān)。泥漿系統(tǒng)中需要分別配置新鮮泥漿、循環(huán)泥漿、再生泥漿處理和廢棄泥漿處理系統(tǒng),各系統(tǒng)保持獨(dú)立,避免各類泥漿混用,確保泥漿的質(zhì)量。配置泥漿時(shí)根據(jù)地層情況及施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行泥漿配比,采用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土、純堿、CMC、自來(lái)水等原材料,性能指標(biāo)適當(dāng)超出了規(guī)范要求,以滿足砂層中地下連續(xù)墻施工的實(shí)際需要,循環(huán)回來(lái)的泥漿進(jìn)行泥漿凈化處理,并不斷的補(bǔ)充新鮮泥漿以滿足性能指標(biāo),若超出要求則及時(shí)更換漿液。

        5.4成槽過(guò)程中控制

        成槽機(jī)施工過(guò)程中遵循“慢提慢放、嚴(yán)禁滿抓、平穩(wěn)入槽、平穩(wěn)出槽”原則,減少因?yàn)閯?dòng)荷載對(duì)槽壁的影響。成槽過(guò)程中如發(fā)生漏漿現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)進(jìn)行堵漏與補(bǔ)漿,保證泥漿面高度,以防止發(fā)生槽壁坍塌。一旦槽壁發(fā)生坍塌,應(yīng)將成槽機(jī)提高到地面,并迅速補(bǔ)漿。

        開(kāi)槽前采用測(cè)量?jī)x器測(cè)放槽位,并進(jìn)行復(fù)測(cè),合格后移交給機(jī)臺(tái),機(jī)臺(tái)在對(duì)位時(shí)保持偏差為1~3cm,抓斗儀器鎖定位置,每次棄土旋轉(zhuǎn)返回時(shí)可保證偏差符合要求。

        用抓斗挖槽時(shí),要使槽孔垂直,最關(guān)鍵的一條是要使抓斗在吃土阻力均衡的狀態(tài)下挖槽,要么抓斗兩邊的斗齒都吃在實(shí)土中,要么抓斗兩邊的斗齒都落在空洞中,切忌抓斗斗齒一邊吃在實(shí)土中,一邊落在空洞中,

        先挖槽段兩端的單孔,或者采用挖好第一孔后,跳開(kāi)一段距離再挖第二孔的方法,使兩個(gè)單孔之間留下未被挖掘過(guò)的隔墻,這就能使抓斗在挖單孔時(shí)吃力均衡,可以有效地糾偏,保證成槽垂直度。

        待單孔和孔間隔墻都挖到設(shè)計(jì)深度后,再沿槽長(zhǎng)方向套挖幾斗,抓斗挖單孔和隔墻時(shí),因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整,保證槽段橫向有良好的直線性。

        槽段成槽施工結(jié)束后,應(yīng)檢測(cè)槽壁的垂直度。采用超聲波成孔質(zhì)量測(cè)試儀進(jìn)行槽壁垂直度測(cè)試,每幅槽段進(jìn)行2個(gè)斷面檢測(cè)。

        在施工2序槽段時(shí),1序槽的接頭需清刷,具體方法如下:接頭清刷采用先鏟后刷的方法。在成槽完畢后,抓斗張開(kāi)在斗頭上安放掛壁器,沿一側(cè)接頭開(kāi)始下放,將接頭附著的砼鏟除,遇到較大、較多的位置,多次上下鏟除,清除干凈,砼清除干凈后,用吊車(或成槽機(jī))掛清洗器沿接頭上下連續(xù)清洗,次數(shù)不少于20次,最一次清洗結(jié)束后將清洗器提離漿面,檢查清洗器鋼絲淤泥情況,若干凈,清洗結(jié)束,否則繼續(xù)清洗,直到清洗器鋼絲沒(méi)有淤泥。

        地下連續(xù)墻L型、T型節(jié)點(diǎn),此處為應(yīng)力集中處,若處理不當(dāng),容易出現(xiàn)地下連續(xù)墻滲水以及質(zhì)量安全問(wèn)題。

        嚴(yán)格控制異型連續(xù)墻施工質(zhì)量是主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵之一,具體施工要點(diǎn)如下:

        ①抓斗安裝后,應(yīng)檢查抓斗本體懸吊后的垂直性,禁止使用不垂直的導(dǎo)板抓斗挖槽施工。檢查儀表是否正常,液壓系統(tǒng)是否滲漏等。

        ②挖槽機(jī)就位:挖槽機(jī)??吭诋愋蛯?dǎo)墻內(nèi)側(cè),使抓斗自然平行貼靠在基坑開(kāi)挖面一側(cè)的邊線,若有旋轉(zhuǎn)或和導(dǎo)墻間出現(xiàn)偏角,應(yīng)調(diào)整抓斗偏角,使導(dǎo)板能平行貼靠導(dǎo)墻面自然入槽,不能用人力推入槽中挖土。

        ③必須慢降、慢升。裝滿土的抓斗提升到導(dǎo)墻頂后應(yīng)將泥漿瀝去,防止泥漿污染場(chǎng)地。

        ④挖槽時(shí),應(yīng)及時(shí)攔截施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的通至槽內(nèi)的地下水流,應(yīng)有專人負(fù)責(zé)隨時(shí)加入合格泥漿,注意泥漿面必須保持高于地下水位0.5米以上,要專人監(jiān)測(cè)泥漿變化情況;

        ⑤根據(jù)擬定的槽段施工順序開(kāi)挖。開(kāi)挖時(shí)先兩端后中間,使抓斗兩端的阻力平衡。

        ⑥成槽后,應(yīng)檢查槽位、槽深等,合格后進(jìn)行抓斗清槽。

        ⑦異型地連墻在成槽過(guò)程中,因其陽(yáng)角土體呈兩面騰空狀態(tài),易坍塌,力爭(zhēng)快速施工完成,重型機(jī)械設(shè)備不宜靠近作業(yè)。

        結(jié)語(yǔ):

        地下連續(xù)墻成槽施工中,通過(guò)實(shí)際施工情況來(lái)看,通過(guò)槽壁加固、泥漿配置等一系列措施,確保槽壁的穩(wěn)定,通過(guò)超聲波檢測(cè),地面以下17米范圍內(nèi)固化效果明顯,沒(méi)有發(fā)生塌方現(xiàn)象。保證了上部成墻質(zhì)量,減少了后期處理墻面的工作,加快了施工進(jìn)度。為地連墻施工提供了很好的借鑒意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王忠,錢晨,徐壽揚(yáng),等.復(fù)雜條件下的地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)[J].建筑施工,2019,41卷第6期,1020-1023.

        [2]尉勝偉.復(fù)雜地質(zhì)條件下超深基坑地連墻成槽施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑.2010,第12期,51-54.

        [3]白楠,尹長(zhǎng)海,王君.不良地質(zhì)條件下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2012,3月下第41卷361期110-112.

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