复杂地质条件下超深超大地下连续墙成槽施工技术

复杂地质条件下超深超大地下连续墙成槽施工技术摘要:武汉市轨道交通二号线江汉路站是武汉市重点交通工程，位于汉口商业区，百年老建筑众多，车流人流密集，而且为武汉市在建地铁距长江最近的一个站点，地下连续墙深55～65米，地质情况复杂，基坑围护结构施工难度大，工期紧迫。施工通过技术创新，针对槽壁预加固、成槽机械选用和组合、泥浆控制、成槽精度控制等，确保了成槽的质量。关键词:复杂地质；超深；超大；地下连续墙；成槽1.引言随着地铁等轨道交通在各大城市兴起，超深连续墙施工将越来越普遍。江汉路站复杂地层条件下超深超大地连墙的施工为本工程关键工序，连续墙的施工安全、质量、进度是本工程成败关键，尤其是成槽施工成功完成，为类似工程的施工提供的一种新的思路。该项技术的应用为其它地铁及深基坑工程连续墙建设作出了应有的参考价值。2、项目概况2.1、工程简介江汉路车站位于是武汉著名的百年商业老街——江汉路步行街与中山大道和花楼街合围地段，是国家级老字号及现代国内名牌商品为主体的商业区段，人流密集。基坑东北侧为江汉路步行街，建筑物密集，楼高一般5～8层，距基坑边8～20米，东南侧好乐迪歌厅，基坑西南侧为万达广场、王府井百货大楼，距离基坑50米，基坑西北侧为交通主干道－中山大道，中山大道相邻为明牌首饰等。基坑距离长江约500米。武汉市轨道交通二号线一期工程江汉站工程，车站左线起讫里程：dk11+560.755～dk11+731.655，全长170.0m，右线起讫里程：dk11+528.155～dk11+731.655，全长203.50m。江汉路站地下连续墙墙厚1米，深约为55-64m，轴线延长米501m，墙趾平均入风化泥岩约3.5m，其中做为房屋基础槽段入中风化泥岩1米，地下连续墙方量约29825m3。标准幅宽5.5米，砼采用p10c35水下混凝土。为防水抗渗连续墙。由于江汉路站位于长江边，距离长江约500米，地质及水纹条件复杂，连续墙从上至下依次穿越杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉质粘土、粉土、粉砂互层、粉细砂层、砾卵石、砂砾岩，最后进入泥岩层。2.2、地质及水文情况根据地质资料，岩土由上往下分别为：1、杂填土；2、素填土；3、淤泥；4、粘土；5、粉质粘土；6、粉质粘土；7、粉细砂；8、含砾中粗砂；9、砾卵石；10、砂砾岩；11、泥岩。地下水按埋藏条件主要为上层滞水和层间承压水两种类型。上层滞水主要赋存于人工填土层中，水位埋深为0.5~2.0m。承压水为本区主要地下水，主要赋存于粉细砂和含砾中粗砂层中，与上覆粉质粘土、粉土、粉砂互层构成统一承压含水层，顶板埋深7.0～12.5m，底板埋深53.0～58.0m，含水层厚度一般38~42m。长江水和承压水水力联系密切，呈互补关系。3、方案选择由于江汉路站工期紧任务重，必须快速有效完成施工任务。而且，为节约施工成本，确定采取以下方案:1、成槽：泥岩以上部分采用sg50成槽机，泥岩以下部分拟采用冲击钻引孔成槽。实施过程中根据施工进度，调整为:泥岩以下部分采用旋挖钻机钻机引孔成槽。2、根据地质条报告，地面层为杂填土，极不稳定，为确保槽壁稳定，导墙施工前对杂填土层进行φ600@500mm单管旋喷桩单排或双排加固。3、由于江汉路站处在武汉市汉口商业区，地下连续墙距离房屋较近，局部只有6米左右，为确保在成槽过程中房屋稳定，对距离房屋较近地下连续墙成槽前在连续外侧进行φ800@600mm三重管高压旋喷桩双排加固，以确保房屋安全。4、根据实际地质情况，连续墙主要粉砂互层、粉细砂层，其粉细砂层厚度达23米左右，需选用优质膨润土形成良好的护壁作用，以及控制由于成槽过程中粉细砂进入泥浆，致使泥浆含砂率提高，施工过程中泥浆循环过程中采用滤砂机，降低泥浆含砂率。4、成槽施工关键技术4.1、导墙施工由于本工程地面层为杂填土，厚度达1~7.5米，导墙主要底部分位于杂填土层，部分位于素填土层和粘土层，杂填土层极不稳定，而且杂填土层连续墙施工也槽壁容易坍塌，所以，导墙施工分两种情况分别进行。4.1.3、导墙外放及净空尺寸（1）导墙根据相关经验与规范要求，外放10cm。（2）导墙内净空尺寸，根据成槽机抓斗尺寸，加大5cm。4.2、连续墙成槽施工4.2.1、槽壁加固及近距离房屋防护保护槽壁加固：主要对地面层处在杂填土进行加固，在导墙施工前进行，即φ600@500mm单管旋喷桩单排或双排加固。近距离防护保护措施：由于江汉路站位于武汉市商业中心，连续墙外边距离房屋最近只有6~7米，为减小连续墙施工对房屋的影响，对距离最近的房屋，在连续墙施工前在墙外侧进行φ800@600mm三重管高压旋喷桩加固，加固深超过基坑底3米。1、结合墙外侧阴角加固，同时进行。2、单独加固。经过实践对比，由于局部导墙下槽壁未设置单管旋喷桩加固，地面2～7米下杂填土层容易出塌孔。但是，设置单管旋喷桩只有7米深左右，垂直容易控制，对于深度达28m深三重管旋喷桩必须控制严格控制垂直度，不得侵入连续墙内，否则，影响成槽垂直度，尤其注意一侧加固旋喷桩较深应更加引起重视，如果一侧旋喷桩加固旋喷桩向连续墙内偏斜，将造成成槽倾斜，成槽精度无法控制。4.3成槽施工4.3.1、成槽设备的选用及实际调整成槽设备的选用包括预先根据地质详勘报告初步确定和实际成槽过程中对预先确定的成槽设备性能及效率进行统计分析原因后，及时调整成槽设备。成槽设备首先根据地质详勘报告，分析各土岩层情况以及各种成槽设备性能，然后依据施工经验确定成槽设备。选用设备的过程前还需对本地区其它已施工地铁站点基坑支护结构施工选用设备进行考察，确保能顺利施工。本工程连续墙成槽设备确定为：sg50成槽机3台对泥岩上层进行成槽，入岩成槽用采用6台cjf－20冲击钻机配合成槽。下部岩层的冲击顺序示意图见下图。采取两种办法：1、采取在左、中、右冲击钻引孔，然后用成槽机进行顺孔位置成槽；2、当第一种方法不行，采取全断面冲击钻冲孔成槽，方锺洗孔，然后采成槽机清孔。具体为：间隔施工，先冲击奇数孔位，后冲击偶数孔位，最后冲击孔位间的棱角部分。待棱角部位冲孔完毕，即开始用方锤洗槽。实际成槽过程中采用sg50成槽机开挖到50m左右，至地层含砾中粗砂中及以下，砾卵石、砂砾岩、泥岩层时成槽速度缓慢或无法继续向下成槽，采用冲击钻引孔，但冲击钻对砾卵石、砂砾岩、泥岩层同样效果不佳，采用这两种设备配合施工成槽一个标准幅段平均达到10天左右。根本无法满足施工进度要求。后立即采用sg50成槽机配合旋挖钻机进行成槽施工，sg50成槽机开挖到50m左右，然后采用旋挖钻机进行引孔，然后成槽机清槽，完成一个标准幅段只需4天左右。最后，先用旋挖钻机在每幅槽两侧引孔后，后采用进口德国利勃海尔成槽机可一直成槽到位，完成一个标准幅段只需3天左右。由此可见，连续墙成槽与机械设备的选用有很大关系，地下超深连续墙位于地面以下，地质情况难以准确确定其性质，需在实际成槽过程进一步确定以满足施工进度的设备。4.3.2、泥浆制备与含砂率控制泥浆采用山东产优质钠土拌制，每100kg钠土拌制1方泥浆，同时掺入纤维素0.025kg及7kg工业碱。所拌制的泥浆呈红色，护壁效果效好，初拌制泥浆比重达到1.1（g/cm3）左右，粘度21～24（s）。泥浆制备采在泥浆池中进行，泥浆池长40米，宽6米，深2.5米，高出地面0.5米。设置新浆池、沉淀池和循环池。本工程连续墙穿透达25米厚粉细砂层，泥浆经过成槽施工，含砂率11％以上，为确保泥重复利用，降低含砂率，采用将成槽泥浆先抽排至沉淀池中，然后将沉淀池中泥浆抽至滤砂机中将砂过滤，然后排入循环池中与新浆相互拌匀后检测，其各项指标均能满足要求。通过采用滤砂机过滤砂后，泥浆含砂大量减少，同时，由于泥拌泥浆中加入纤维素，使泥浆中少量含砂悬浮于泥浆中，在经过第一次清孔后，至钢筋笼安装完成后浇筑混凝土期间，孔底沉碴基本能满足设计要求，只需在钢筋笼安装完成后在等待浇筑砼期间进行正循环即可，可减少在成槽后安放钢筋笼后孔底沉碴较厚（实际上是泥浆中砂下沉）采用反循环清孔工序。通过上述措施，泥浆得到有效利用，对环境影响减少。并且保证了泥浆质量，对槽孔形成很好的护壁效果。4.3.3、成槽垂直度控制本工程成槽垂直度控制分为：成槽机成槽过程中控制和成槽后检测两个方面进行。成槽机成槽过程中控制主要是利用成槽机操控室内有自带垂直显示仪对成槽垂直度进行控制。成槽过程中如果垂直度超过规范要求的0.3％，操控室内自带显示仪将提示操作者进行纠正。成槽抓斗自带有纠偏装置。所以需要操作人员认直负责，及时向负责人员及时反应成槽过程中成槽垂直度情况，当采用成槽机不能及时纠偏时，应立即停止成槽，分析原因后，回填后采用其它办法进行纠正。成槽后检测是利用日本进口modeldm-604测壁仪检测设备进行检测槽垂直是否满足规范要求。检测设备通过从槽顶下放探头从槽顶依次到槽底进行检测，检测内外槽壁情况，每个槽段同时检测两个位置，即槽幅两端－距两端各1米位置，当时就能显示结果。根据结果，如不能满足要求，立即要求成槽机重新对槽段进纠偏。超声波检测设备检测结果能明确反应偏斜部位及长度，江汉路将近对每幅槽段进行了检测，达到了很好的效果。基坑开挖后，连续墙均没有侵入结构内，且平整度及垂直度满足规范和设计要求。5、施工中的一些经验总结槽壁预加固等措施，确保了成槽稳定和安全，成槽施工周边商铺等房屋建筑没有发生沉降变化。施工根据本工程地质情况在成槽过程通过对各种设备的功效进行考核，采用成槽机加旋挖钻机相结合的机械使用成槽办法，适合和满足本工程施工进度要求的设备，满足了工程需求，而且成本受控。泥浆采用优质膨润土拌制，并采用滤砂机控制含砂率，不但确保泥浆护壁效果，而且通过滤砂机过滤泥浆过程粉细砂，确保泥浆指标受控。江汉路站超深地下连续墙成槽的顺利实施，受了业主及周边的相关施工单位的肯定，并且，并借鉴我单位的施工经验和技术用于同类工程的施工中。6、结束语超深地下连续墙施工成槽是关键过程，在复杂地质条件下施工难度较大，通过成槽前的槽壁旋喷桩的预加固处理、泥浆控制、成槽垂直度过程检查和成槽后检测，使连续墙垂直度得到了保证，符合设计及规范要求。为以后类似复杂地质条件下超深超大地下连续墙施工提供了宝贵的经验。注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。