含锚杆地下连续墙成槽关键技术研究

1 项目概况1.1 工程概况作为南宁市轨道交通1号线和3号线的重要换乘车站，金湖广场车站总长150 m，标准段宽25.1 m，设置了4个出入口。金湖广场站基坑位于富水地层，最大开挖深度达32 m，属于深大基坑，靠近已建建筑、地面道路、地下管线和轨道交通1号线区间隧道，周边环境对基坑施工十分敏感。1.2 地质条件岩土工程地质勘察报告是车站地基基础设计和施工的重要依据，金湖广场站开挖深度范围包含6个大层、11个亚层。各土层渗透系数和动泊松比见表1。基坑开挖时须考虑承压水对坑底稳定性的影响。粉砂层、砾石层透水性很强，而且有一定的承压性，其中圆砾层较厚，容易出现渗透漏水，引发安全问题。基坑结构底板标高48.967 m。基坑开挖底板所承受的水头压力12.203~28.453 m。表1 各土层的渗透系数和动泊松比2 支护方案选择基坑支护设计时，应根据基坑深度、水文地质、工期要求、造价以及场地周边环境等选择支护结构类型。本工程主体基坑开挖深度为30.8 m，附属结构基坑深12.2~23.0 m，属于深大基坑。南宁地铁3号线金湖广场站周边高楼林立，东面设有国际大厦、南面紧邻1号线，西面设有南宁百货大楼，北面紧靠东方曼哈顿大厦。为降低施工对邻近道路、地面建筑和各类设施的不利影响，车站显然不宜采用传统放坡开挖的施工方案。经基坑支护方案比选与分析后，综合考虑各方意见，一致认为地下连续墙更加适用于此类型的基坑。车站主体结构基坑采用厚度为1 200 mm的地下连续墙，地下3层结构的附属基坑采用1 000 mm厚地下连续墙，总计29副地下连续墙。地下2层及地下1层结构的附属基坑采用钻孔灌注桩+内支撑。3 含锚杆粉砂地下连续墙成槽施工地下连续墙技术于1959年被引入我国，并成功用于水坝防渗墙以及房屋建筑的基坑支护工程中。含锚杆的地下连续墙需要做清障处理，并且要避免圆砾层和砂层成槽发生坍塌。本标段工程的主体结构和附属结构基坑深度范围内，13排既有建筑物的废旧锚杆侵入了地下连续墙支护工程的施工范围内。3.1 冲抓斗当基坑支护工程的红线范围内的土层较好，且周边建（构）筑物和地下管线较少时，首先通常采用冲击钻直接砸断地下连续墙施工范围的废旧锚杆，再用抓斗将切断后的锚杆从土体中强行拖拽出来。冲抓斗是套管钻进后进行桶内土体和障碍物清理的重要设备。在套管钻掘进过来中，抓斗的两扇斗叶在闭合与张开两种状态之间自由转换（图1），将套管内的土体和锚杆抓取出来。（a）

（b）图1 冲抓斗（a）闭合状态；（b）张开状态本标段的地铁车站基坑工程邻近居民楼，在冲抓斗清除既有锚杆的过程中，噪声大，严重扰民，无法保证工程进度的按期完工。更为重要的是，在冲击钻切断锚杆以及冲抓斗反复抓取锚杆的过程中，锚杆周边的各土层受到了极大的扰动，土层发生了松动，锚孔不断增大，从而造成严重的塌孔。图2为采用超声波对完工后的地下连续墙进行探查，结果表明，1.5~36.44 m深度范围内的槽壁均发生了塌孔破坏现象，其中以1.5~13.75 m深度范围内的塌孔破坏最严重，这与地下连续墙深度范围内的锚杆分布位置基本一致。槽壁外扩尺寸最大达到1.55 m，增加了浇筑地下连续墙时的混凝土用量，容易造成墙面鼓包（图3）。在后期开挖基坑范围内的土层时，还需要凿除地下连续墙表面鼓包的多余混凝土，影响后期的防水施工作业。图2 传统抓斗的地下连续墙成槽超声波检测图3 墙面鼓包3.2 改进后的成槽技术为降低工程造价和改善地下连续墙的成槽质量，受钢筋剪断钳原理的启发，对已有的成槽机冲抓斗进行了部分改造，在成槽机的左右斗体上分别焊接一块厚度为25 mm的高强钢板，钢板紧挨斗体的最外侧边缘，钢板长度略比斗体宽度短50~80 mm。两块钢板互相错位，左侧的钢板凸出斗体，而右侧的钢板凹进斗体，错位距离约为20 mm。对改造后的冲抓斗进行了剪断钢筋试验，在合斗的过程中，焊接于斗体上的两块高强度钢板可轻易地剪断直径为20 mm的HRB 400钢筋。3.3 成槽质量和经济效益成槽机改造后，地下连续墙超声波检测图像，如图4所示，地下连续墙采用改进后的清障技术，有效减少了墙面鼓包，基本无塌孔现象，提高了地下连续墙的总体质量，如图5所示，槽壁外扩尺寸不大于1.0 m。采用改造后的成槽机抓斗后，地下连续墙表面的平整度得到明显改善，可以减少主体结构和附属结构基坑支护工程中的地下连续墙墙面多余混凝土的凿除量约270 m³，相应降低了270 m³的混凝土用量。图4 改造后的抓斗成槽超声波检测图5 改进后的抓斗形成的地下连续墙墙面与此同时，减少了施工工期45 d，节约工程造价达17万元。采用改造后的成槽机抓斗进行抓槽施工，可以很好地处理地下连续墙深度范围内的既有锚杆和其他地下障碍物，同时也有利于后期的地下连续墙止水作业。4 结束语（1）采用改造成槽机的方式，清除了基坑范围内的既有锚杆，节约工