徐航
摘要:文章以平南三橋項(xiàng)目為例,系統(tǒng)介紹了強(qiáng)透水卵石層地質(zhì)條件下,地下連續(xù)墻施工工藝流程、特種泥漿制備和使用方法、槽段施工等關(guān)鍵控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞:巖土工程;強(qiáng)透水卵石層;地下連續(xù)墻;成槽技術(shù)
中圖分類號(hào):U443.16+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.021
文章編號(hào):1673—4874(2020)11—0077-04
0引言
地下連續(xù)墻是位于地面以下的連續(xù)墻體結(jié)構(gòu),常作為建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程中擋土、防滲、截水的輔助結(jié)構(gòu)。由于單位結(jié)構(gòu)尺寸小,墻體剛度大,地下連續(xù)墻的施工過程對(duì)周圍地基擾動(dòng)很小,且噪聲低震動(dòng)小。地下連續(xù)墻適用于軟弱的沖積層、中硬地層、密實(shí)的砂礫層以及泥巖,適用范圍較廣。地下連續(xù)墻也可以組成具有較大承載能力的結(jié)構(gòu),可以作為構(gòu)筑物的基礎(chǔ),在一定程度上替代其他基礎(chǔ)形式。因此,地下連續(xù)墻在地下結(jié)構(gòu)領(lǐng)域用途廣泛。地下連續(xù)墻的施工步驟是利用特殊的成槽設(shè)備,在泥漿護(hù)壁的條件下,在基坑周邊開挖出一條狹長(zhǎng)的線性溝槽,然后在溝槽中放置鋼筋籠并澆筑混凝土,即筑成一條深入地層的完整連續(xù)的墻壁。在地下連續(xù)墻施工過程中,成槽深度往往很深,這就造成地下連續(xù)墻施工對(duì)地質(zhì)條件要求十分講究,對(duì)于含有承壓水層的強(qiáng)透水卵石層等復(fù)雜地質(zhì)條件施工難度大,成本高。本文依托平南三橋項(xiàng)目,對(duì)強(qiáng)透水卵石層內(nèi)地下連續(xù)墻的成槽技術(shù)進(jìn)行研究。
1工程概況
地下連續(xù)墻位于平南三橋北岸拱座,外徑60.0m,墻身厚1.2m,地下連續(xù)墻按不等高設(shè)計(jì),嵌入中風(fēng)化泥灰?guī)r≥4.0m,地下連續(xù)墻頂面高程為24.0m,地面高程為-11.0~-5m。墻身高29.0~35m。石層成槽工藝采用抓取成槽法,槽間接頭處理采用“銑接法”。
2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件
2.1工程地質(zhì)
橋位區(qū)地處沖積河流階地地貌,地勢(shì)較平緩、開闊,地面高程為27.70~38.70m,軟塑型粉質(zhì)黏土層層厚2~15.1m(標(biāo)高為21.48~24.77m),可塑性粉質(zhì)黏土層層厚7.3~13.1m(標(biāo)高為11_48~14。79m),卵石層層厚13.7~19.8m(標(biāo)高為-3.02~一O.31m),中風(fēng)化泥灰?guī)r層厚24.6~30。3m(標(biāo)高為-27.62~32.52m),地下連續(xù)墻基坑底標(biāo)高為-10.5~一5m(見圖1~2)。
2.2水文地質(zhì)
橋位處存在大型水體——潯江,橋位上層區(qū)域的滯水埋藏淺,呈不連續(xù)的帶狀分布,排泄以大氣蒸發(fā)為主,少量垂直滲透,與地面水的水力關(guān)系較弱。北岸卵石層承壓水河床底部高程接近卵石層的頂面,卵石層具有強(qiáng)透水性,卵石孔隙水與潯江的水位互補(bǔ),與潯江水位密切相連。巖溶裂隙水埋藏深,具備承水性,穩(wěn)定的水位稍高于江水水位,巖溶裂隙水和江水之間的關(guān)系主要由巖溶裂隙發(fā)育程度所控制。
本橋位所處潯江段歷史最高水位為41.46m,2014—2017年橋址區(qū)水位情況見圖3:
3施工方法及工藝
3.1導(dǎo)墻施工
為保證地下連續(xù)墻在穿越卵石層時(shí)定位準(zhǔn)確,成槽施工前需沿墻身軸線修筑導(dǎo)墻,施工要求如下:
(1)導(dǎo)墻墻身施工前首先進(jìn)行開掘?qū)鲜┕?,采用挖掘機(jī)施工,并輔以人工進(jìn)行基層開挖、修整,清底、整平,夯填。
(2)導(dǎo)墻基坑施工完畢后,之后工序?yàn)閴ι礓摻罱壴M合模板架設(shè)。內(nèi)模及外模采用組合式不銹鋼模板,并以φ48mm黑鐵管腳手架作為支撐。鋼筋骨架接頭一般采用搭接,搭接長(zhǎng)度為36d。鋼筋及模板位置偏差需滿足規(guī)范要求。
(3)相鄰兩段導(dǎo)墻接觸面的施工縫鑿毛清理需滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,并做好相鄰段鋼筋的連接施工;每段導(dǎo)墻都還應(yīng)設(shè)置一個(gè)溢流孔。疏導(dǎo)施工泥漿流入排水溝,減少對(duì)周邊環(huán)境的污染。
(4)當(dāng)混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到70%后,方可進(jìn)行拆模施工,并及時(shí)增設(shè)對(duì)口撐。支撐方式采用5×10cm的硬木,每間隔1.5m設(shè)置1排,保證上下兩層導(dǎo)墻均被頂牢,直至槽段施工時(shí)方可拆除,以免導(dǎo)墻受力變形。
3.2泥漿制備
由于地下連續(xù)墻要求穿過13.7~19.8m的強(qiáng)透水卵石層,相較于黏土層在穿越卵石層時(shí)槽壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)更大。為了防患于未然決定制備兩種特殊泥漿,即加重泥漿與高粘泥漿。加重泥漿主要用于增加泥漿比重,預(yù)防塌孔;高粘泥漿主要用于增加泥漿黏度,加強(qiáng)泥漿的攜渣能力,清除由卵石產(chǎn)生的大顆粒沉渣。兩種泥漿的配比如表2所示。
制漿站劃分為制漿區(qū)和膨潤(rùn)土堆場(chǎng)兩個(gè)主要功能區(qū),占地面積需>90m2,膨潤(rùn)土堆場(chǎng)應(yīng)滿足同時(shí)存放超過100t要求。在制漿站上方搭設(shè)鋼棚,并用圍擋封閉四周。泥漿攪拌設(shè)備為2臺(tái)NJ-1500型旋流式高速泥漿攪拌機(jī),泥漿運(yùn)輸設(shè)備為3臺(tái)(1臺(tái)備用)3PNL型泥漿泵(見表1)。
3.3成槽施工
3.3.1槽孔施工
地下連續(xù)墻施工區(qū)域的覆蓋層主要由粉質(zhì)黏土層、卵石層組成,粉質(zhì)黏土呈可塑~硬塑狀,卵石層為中密。針對(duì)此地層特點(diǎn),采用抓槽機(jī)抓取的方式進(jìn)行成槽施工,以提高成槽效率。若槽孔過寬可采用多次抓槽成槽法,如“三抓成槽法”先施工兩端主孔,之后施工中部副孔,卵石層成槽過程中采用特種泥漿護(hù)壁,防止孔壁坍塌。
在每幅槽段開挖前,應(yīng)先用挖掘機(jī)將槽段開挖至導(dǎo)墻頂面以下3.0~3.5m的位置,保證抓斗準(zhǔn)確定位。具體施工要求如下:
(1)抓斗施工時(shí),應(yīng)時(shí)刻留意孔內(nèi)泥漿液面高程,隨時(shí)填補(bǔ)泥漿,保持孔內(nèi)泥漿液面始終穩(wěn)定在導(dǎo)墻頂面以下30cm處,并且還應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定在地下水位以上0.5m,以防止孔壁塌陷。
(2)在成槽過程中,抓斗對(duì)準(zhǔn)孔位進(jìn)行抓槽,利用機(jī)載測(cè)斜裝置對(duì)孔形進(jìn)行監(jiān)控,如發(fā)現(xiàn)偏斜,利用液壓糾偏板進(jìn)行糾偏。在成槽過程中如發(fā)現(xiàn)偏斜不允許繼續(xù)向下進(jìn)尺,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾偏作業(yè),以保證造孔精度。
(3)液壓抓斗挖槽施工注意事項(xiàng)
①施工前,認(rèn)真檢查泥漿備料情況、管道通暢情況、機(jī)械工作性能,確認(rèn)無誤后,方可正式施工。
②施工中,應(yīng)隨工況及地質(zhì)變化,隨時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)參數(shù)(見表3),且時(shí)刻留意下掘速度、排渣情況和泥漿消耗量之間的聯(lián)系,準(zhǔn)確判斷是否出現(xiàn)孔壁塌陷、泥漿泄露等不利情況。
⑨施工時(shí),抓槽機(jī)施工臂應(yīng)與導(dǎo)墻保持垂直狀態(tài),離導(dǎo)墻間距維持3m以上,為避免因機(jī)械自重過大產(chǎn)生地表下陷情況,需在抓槽機(jī)履帶下方鋪設(shè)墊板。
④槽位頂部6m以下的區(qū)域內(nèi),需減緩成槽速度,且提高槽壁垂直度要求。當(dāng)掘進(jìn)至卵石層時(shí),也應(yīng)減緩?fù)诓鬯俣取?/p>
⑤施工時(shí),每掘進(jìn)5m應(yīng)復(fù)核一次泥漿指標(biāo),并觀察孔內(nèi)是否存在泥漿泄漏的情況,隨時(shí)做好泥漿補(bǔ)充和調(diào)整的準(zhǔn)備。
⑥施工中,若因故停工,應(yīng)及時(shí)將設(shè)備撤出槽內(nèi)。且在槽孔附近不得停放大型設(shè)備。
3.3.2槽間接頭施工
強(qiáng)透水卵石層含有承壓水,墻身接頭極易發(fā)生滲水現(xiàn)象,槽間處理極為重要,因此本工程槽間接頭處理方式采用“銑接法”,即在兩個(gè)先前完工的墻身中間插入另一幅墻身時(shí),用銑槽機(jī)銑切掉兩端墻身側(cè)邊混凝土并銑切成鋸齒狀,搭接長(zhǎng)度至少為25cm?!般娊臃ā苯宇^施工見圖4。
4結(jié)語
本工程在強(qiáng)透水性砂卵石層地質(zhì)條件下,通過針對(duì)性的泥漿配比設(shè)計(jì)、合理的成槽方式組合,順利地、安全地、高質(zhì)量地完成了地下連續(xù)墻成槽施工,開創(chuàng)了全國首例以地下連續(xù)墻作為大型拱橋基礎(chǔ)的先例,打破了以往無法在不良地質(zhì)條件下建造大型鋼管混凝土拱橋的陳舊觀念,并為后續(xù)類似工程提供了成功的參考案例。