中风化泥质粉砂岩地下连续墙入岩成槽施工技术

1、中风化泥质粉砂岩地下连续墙入岩成槽施工技术周兆勇*， 庞 征（中铁隧道集团二处有限公司，河北 三河 065201）摘 要： 以南昌轨道交通1 号线秋水广场站为依托，该车站地下连续墙入岩深度深，在施工过程中采用泥浆护壁，旋挖钻机与冲孔桩机相结合的成槽工艺，取得了较为理想的效果。结合地下连续墙工程实例， 主要阐述在中风化泥质粉砂岩层中，该工艺的施工方法及预防措施，为类似工程提供一定的分”参考。关键词： 中风化泥质粉砂岩；地下连续墙；泥浆护壁；入岩成槽技术中图分类号： U455.4 文献标识码：B 文章编号：1004- 5716（2014）04- 0179- 05随着我国城市建设的快速发展,地下空间

2、工程的不断开发利用，基坑工程越来越广泛。地下连续墙作为维护结构被越来越多的基坑工程施工所采用。目前， 工程技术人员总结了一些地下连续墙入岩成槽技术措施， 如文献 1- 2结合工程实例，详细介绍了地下连续墙入岩成槽施工技术。文献3探讨了超深地下连续墙施工方法，并提出了相应的控制措施。文献4 通过槽壁稳定性解析理论与数值计算对比分析出安全系数， 并提出超深地下连续墙的施工泥浆护壁相应施工措施。文献5通过对施工中可能影响地下连续墙施工质量和铁路既有线路安全问题进行探讨，提出邻近铁路深基坑中地下连续墙施工的安全技术对策，但是由于各工程地层条件差异，连续墙入岩成槽施工技术也会有所差异。本文以南昌轨道交通

3、1 号线秋水广场站为背景， 针对中风化泥质粉砂岩特殊地质条件，总结地下连续墙入岩快速安全成槽相应施工技术，为类似工程提供一定的参考。1 工程概况1.1 工程简介秋水广场站位于世贸路下方，站址位于红谷滩区世贸路与赣江中大道交叉处，车站呈东西走向；为双轴3 跨地下 3 层岛式车站，地下 1 层为站厅层，地下 2 层为设 备 层 ，地 下 3 层 为 站 台 层 ；站 台 中 心 里 程 为SK 10+909.780， 起 讫 里 程SK 10+ 835.830SK 10+ 983.830； 标准段基坑开挖深度23.460m ， 顶板覆土厚度3.6m ； 两侧 端头井基坑开挖深度分别约为24.812

4、m 、25.108m ； 主体 结 构 总 长 148m ， 标 准 段 宽 度 19.7m ， 端 头 井 净 宽23.5m 。秋水广场站地下连续墙墙厚0.8m ， C 35 钢 筋混凝 土， 标准幅长6m ， 连续墙成槽作业深度标准段26.8m（端头井地下连续墙成槽作业深度28.3 29 .5m ） 。连 续墙的嵌岩深度约10m 。1.2 工程地质及水文地质本工程区域地面较平坦，地面标高18 25m ， 属赣 江冲积平原地貌单元。场地地层为人工填土（ Qm l） 、 第 四 系 全 新 统 冲 积 4层 （ Q al） 、 下 部 为 第 三 系 新余群（ E xn） 基岩。按其岩性及其工

5、程特性，自上而下依次划分为 1杂填土、 2素填土、 4淤泥、 1- 1粉质粘土、 1-2粉质粘土、淤泥质粉质粘土、3-1含粘性土粉砂、3- 2细砂、 4中砂、 5粗砂、 6砾砂及砂砾岩。各土层分布情况如表1所 示。场区地表水主要为赣江及池塘，目前地表水位高程约为15.50 19.60m 之 间。场地浅层地下水属上层滞水、 孔隙性潜水、微承压水，主要赋存于表层填土及砂土、 砾砂、 圆砾中； 深部基岩裂隙水，主要分布于第三系新余群泥质粉砂岩、砂砾岩内；孔隙潜水主要赋存于表层填土以及第四系上更新统冲积层的砂砾石层中，主要分布于秋水广场站；孔隙微承压水主要赋存于第四系上更新统冲积层的砂砾石层中，承压水

6、水头高度一般为 2.50 5.20m ； 基岩裂隙水主要赋存于场地第裂隙水主要赋存于场地第三 系新余群泥质粉砂岩、砂砾岩岩层的裂隙中，主要受上 部第四系松散层中的孔隙水或微承压水的补给。*收稿日期：2013 06-19第一作者简介：周兆勇（1971-）,男（汉族），江西吉安人，高级工程师，现从事地下工程及隧道施工管理工作。表1工程地层特性表层号岩土名称顶板埋深（m）顶板高程（m）层厚（m）分布情况1杂填土0.00 2.401889 24271.20 12.80局部分布2素填土0.00 6.8017.67 24.570.50 1Q10全场分布4淤泥3.40 5.1018.69 20.081.60

7、 4.70局部分布. 1粉质粘土1.30 8.4015.67 20.670.90 8.30局部分布，2粉质粘土3.40 12.201182 18271.10 6.50局部分布j淤泥质粉质粘土6.40 136010.32 17340.50 2.90局部分布3- 1含粘性土粉砂4.70 134010.76 14.490.40 520局部分布3- 2细砂7.50 15808.12 15060.50 8.10局部分布4中砂6.90 17306.86 13030.80 920全场分布5粗砂1240 21.102.91 1Q630.70 5.90局部分布6- 1砾砂7.80 21.802.21 11560

8、.50 9.10局部分布2- 1强风化砂砾岩1680 23.300.87 3.370.20 3.00局部分布2- 2s中风化砂砾岩上段1980 33.00-9.43 2.640.80 1540全场分布(5)2- 2x中风化砂砾岩下段1690 35.00-12.75 4.30最大层厚1623 m全场中砂高程高出地面 模加方木支撑。3.2 导墙施工2工程难点分析（1本站地下连续墙深度范围内主要以砾砂、地层为主，控制槽壁稳定、防止砂流失甚至出现槽壁坍 塌难度较大。（2）地下连续墙入岩深度深，选择入岩成槽施工设备是确保成槽的进度与质量的关键。3地下连续墙导墙3.1布置与结构形式地连墙导墙采用 C 25

9、钢筋碎结构，导墙断面为 倒“ L ”型，两导墙间净空宽度根据地连墙厚度为0.84 m（其中包含0.04m 施工余量），导墙高度为1.6m，顶部10cm，两侧导墙之间模板采用定型木地下连续墙导向槽结构如图1所示。200SOOa 00图I地下连续墙导向槽结构示意图4.14.2导墙分段进行施工，各施工段端部保留成斜面作 为施工缝，施工缝在前段混凝土初凝后用清水冲洗掉 水泥，露出粗骨料。导墙混凝土采用二级配的C25混凝土。导墙立模选用定型木模进行。导墙模板先弹出 中心线和两边线及轴线检查线，校对标高，找平底脚，选择一边侧模先装；立竖档、横档及斜撑，钉模板；在顶 部用线锤吊直，拉线找平、调整就位后撑牢钉

10、实。墙内 侧模板采用相对撑方式予以固定。模板拆除的顺序为 先支后拆、后支先拆且自上而下进行。4 施工工艺及施工方法 施工工艺流程连续墙施工工艺见图 2。成槽工艺本车站地层主要以砂层、中风化泥质粉砂岩地层为主，地下水与赣江水力联系密切，地下水水量丰富。通过对本工程施工工期及地质条件分析，对过前期对设备的选型分析，采用SH30型旋挖钻机配合冲击钻机 破碎岩层、SG 40A成槽机取土成槽的方法来进行。图工地下连续墙施工工艺框图泥浆性能新配制循划、泥浆废弃泥浆检验万比重(g/cm 3)1.15- 1.201.20125>125法比重粘度24- 2830- 35>50计含砂率(%)<6

11、< 10>10漏斗计失水率(%)< 10<20< 20洗砂瓶pH值8- 18- 1>10失水量 测定仪表3连续墙泥浆性能指标00试纸标高控制在地面以下10m，预留9 10m的砂层作为旋 挖钻机钻孔时的导向，防止偏孔。标准槽段采取三序 成槽，先挖两边，再挖中间。抓到地面以下10m时暂停抓槽。如图3所示。4.3 护壁泥浆地连墙成孔施工时，采用膨润土泥浆进行护壁，施 工中将泥浆液面控制在导墙下30 50cm，确保施工时槽壁的稳定。4.3.1 原材料的选用根据工程实际情况， 本工程地下连续墙施工拟采 用n级钙基膨润土泥浆。另配合使用工厂生产的工业 碳酸钠(NazCO

12、 3);降失水增粘剂为中粘类竣甲基纤维 素 钠(CMC),配制泥浆用水采用新鲜洁净的淡水。4.3.2 制浆设备选用泥浆搅拌设备选用嘉诚wpdx 120型搅拌机，其单机生产能力10m 3/h以上。4.3.3 配比根据以往工程施工经验和相应的技术标准拟定的新制膨润土泥浆初步配合比见表2。表2新制泥浆配合比(1m 3浆液)膨润土 品名材料用量(kg)水膨润土CMNa 2c外加剂土( 口 级)9380 100CO 3 2.5 适量00-0.63.04.3.4 泥浆检验由于施工阶段的不同， 采用不同的控制指标和检 测手段对泥浆性能进行检测， 泥浆性能指标控制标准 见表3。4.4 成槽施工成槽机就位后，首

13、先对槽段内上部的砂层进行部 分抓除，为了确保旋挖钻机钻孔的垂直度，首次抓槽时图3成槽机作业示意图4.5 旋挖钻机施工成槽机移开后，旋挖钻机就位，旋挖钻机钻孔要严 格按开槽时的孔位布置图来进行钻进，旋挖钻机钻孔孔径为80cm，采用旋挖钻头钻进，下钻严格按标识 的 主孔中心位置进行施工。旋挖钻机钻孔时，每个主孔旋挖钻机一次性钻到设计标高。旋挖钻机作业示意图 如图4所示。4.6 冲孔桩机冲中间岩柱旋挖钻机幅段内的主孔完全钻完后，冲孔桩机立即就位，每幅槽段由2个桩机相向对冲槽段与孔之间的 岩柱部分，冲孔桩机在冲岩柱时， 要采用高频率，低冲 程的方法来进行，冲孔时冲锤要根据旋挖钻机的孔位 标识来确保冲锤

14、正对岩柱的中心下冲，以避免冲锤直接冲到主控内，冲锤每次冲深 1.5 2m，冲完一处再 移 位到另一个岩柱处进行冲孔，反复进行。如图 5所示。主孔0 副孔5 丰孔§ 副孔X 主孔3 IMlna 主孔1副孔I图4旋挖钻机作业示意图4.7 成槽机抓斗细抓清底待槽段内中间岩柱部分均下冲15 2m后，利用液 压成槽机对槽内进行抓除，抓除的渣土由场内汽车转 移到临时弃土场。成槽机对槽段内到位后，移开成槽 机，再用冲孔桩机进行冲孔， 直至整个连续墙 达到设计标高后，然后进行清孔与刷壁操纵。5地下连续墙成槽施工难点秋水广场站连续墙施工已经完成，施工中出现的问题及难点归纳如下：SH30型旋挖机对环境影

15、响大。由于旋挖机钻 桶内渣土需要在地表翻运， 不能直接装车，造成路面渣 土多，现场文明施工投入人员多。旋挖钻机噪音大，夜间无法正常施工。由于不具备临槽现挖泥浆池的施工条件，冲桩机施工过程中无法进行正常的浆液置换和沉淀，造成冲桩机效率低。冲桩机施工效率是制约连续墙施工的 最主要因素。泥浆制拌在质和量2方面均无法满足施工需要， 进行多槽段同时施工，应加大对泥浆设备的投入， 槽段 内良好的泥浆环境，有利于成槽质量和安全，为基坑后 续施工提供可靠保障。6地下连续墙成槽施工预防措施6.1 地下连续墙槽孔塌方的预防措施槽段开挖是地连墙施工的中心环节，也是保证工程质量的关键工序。为保证从开挖至浇完混凝土为

16、止，槽壁始终保持稳定，采取以下措施：(1采用三轴搅拌桩施工工艺对地层槽段两侧部 位进行加固。搅拌桩直径为？ 850mm ，间距 为600mm ，咬合250mm ，桩深10m 。搅拌桩分别 在连续墙内、外两侧布置。(2)开孔时抓槽速度不宜太快，使泥浆有一定的时 间附着在槽壁上形成致密的泥皮， 注意对导墙与人工 填土层接触部位的挤密，并防止在导墙外侧出现积水。(3)严格控制泥浆性能指标。施工前经过泥浆试 验确定泥浆的性能指标，施工中按各阶段要求，对使用 的泥浆加强监控。(4)尽量缩短槽段开挖结束至浇筑混凝土之间的 时间。(5)控制重型设备(履带吊、混凝土运输车等)与导 墙之间的距离以避免这些设备重

17、量引起的侧压力对槽 孔稳定造成影响。6.2 保证地连墙槽孔垂直度的措施为保证开挖槽段的垂直精度，采取如下措施：(1选择有经验的操作人员进行操作。(2)抓斗施工时，应特别注意开孔质量；每挖掘 4m，应检查钻孔偏斜情况。另外， 每挖掘1 2次，应 将抓斗斗体旋转180o(3)成槽后采用超声波检测仪对槽壁垂直度进行 检测，每幅槽段检测3个断面，检测结果超出规范要求 时，重新对槽段进行纠偏。7结语通过对本工程成槽情况的研究分析，对泥质粉砂岩地段地下连续墙的施工有以下几点体会：(D在泥质粉砂岩地段，采用旋挖机配合冲孔机的 连续墙成槽施工技术是可行的，效率远优于冲孔机成孔施工。(下转第185页)相邻的管线

18、造成损害，也不能进入隧道顶板以下而影响隧道结构施工。孔斜测量仪器为上海力擎地质仪器有限公司生产的KXP- 2SG 型水平孔数字罗盘测斜仪，施工时每钻进5m 进行一次孔斜测量，根据测量数据计算出钻孔倾斜值和钻头所在标高，分析预测其继续钻进可能偏差的程度。如果孔斜误差在允许的范围内， 钻孔不会对地下管线造成损坏且不会进入隧道顶板以内则可顺利钻进，否则就应采取纠倾措施。钻孔纠倾采取如下措施：如果倾斜幅度不大时可采取钻杆加扶正器等措施继续钻进；当倾斜较大时则将钻具从孔内抽出，调整钻机钻进倾角重新开钻。当钻孔向上倾斜过大时适当减小钻杆仰角，当钻孔向下倾斜过大时增大钻杆仰角，一般调整1 ° 2

19、°即可满足孔斜要求。2.5 注浆钻孔跟管钻进终孔后对钢管与土体间缝隙采用M10 砂浆进行封堵，待砂浆养护至一定强度后进行管内注浆施工，注浆施工应隔孔进行，相邻钻孔不得在同一次序进行注浆。注浆采用KBY- 50/ 70 双液注浆泵进行施工，设计注浆压力0. 5MPa， 持压 15min 后停止注浆。3 施工过程及变形分析为缩短施工工期，管棚施工采取自南北两端依次轮换进行施工，首先在隧道南端竖井工作坑施工第一段管棚， 将该断面管棚施工完毕后进行养护，然后按照浅埋暗挖法进行该段隧道开挖支护施工，施工完毕该段隧道则进行掌子面管棚工作室开挖支护；期间管棚施工转移到隧道北端继续进行，待隧道北端管

20、棚施工完毕并养护至一定强度后，进行北段隧道的分步开挖支护施工，管棚施工则转移到隧道南端管棚工作室继续进行， 如此交替往复形成流水作业，大大提高了施工效率， 完成整个隧道施工共用了50d 时间。在施工期间沿隧道轴向每5m 一个断面进行地面变形观测，每个监测断面宽度不小于3 倍隧道最大洞径， 监测点密度5m/ 个。监测结果表明：在实施管棚支护之前， 隧道顶板上部地面呈现盆状下沉趋势，几天之内其沉陷量达到10cm 以上， 且沉降变形并没有停止的迹象， 隧道施工不得不中止进行；施作管棚预支护之后， 沿各监测断面监测到的沉降变形量都很小，整个隧道完工后监测到的路面最大沉降量仅仅为2cm， 且各点变形在隧道施工结束后很快趋于稳定，没有出现沉降增大的现象，充分体现了超前长管棚支护措施的有效性。4 结语（ 1） 对于城市市政大型隧道面临复杂地下施工条件时采用长管棚预支护技术，可以大大增加隧道施工的安全度，