弱酸性砂质地层条件下超深超大地下连续墙施工技术的应用.doc

1、1弱酸性砂质地层条件下超深超大地下连续墙施工技术的应用摘要：分析天津滨海新区弱酸性、高水位及不良地质条件对超深超大地下连续墙施工的不利影响，结合地下连续墙施工原理，判定阻碍地下连续墙成槽的关键性因素。针对关键性因素，提出适用于天津滨海新区超深超大地下连续墙施工技术，并对弱酸性地下水破坏泥浆槽壁进行深化分析和论证，配置适合于弱酸性地下水条件下的泥浆，为类似工程施工提供经验借鉴和总结。 关键词：超深、超大、地下连续墙、弱酸性地下水、砂质地层 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 天津于家堡站交通枢纽配套市政公用工程场地位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，属滨海平原地貌类型，

2、场内地质存在粉砂、细砂地层，且弱酸性地下水对泥浆具有较大的破坏作用，对地下连续墙成槽极其不利。如果泥浆护壁遭破坏，流砂层将不断向槽内涌入，致使地下连续墙成槽无法继续。 在弱酸性、高水位及不良地质的条件下，为了确保工程工期按时完成，我部联合相关科研单位，分析场内地质情况及关键性制约因素，提出了弱酸性砂质地层条件下超深超大地下连续墙施工技术，并通过成功应用，解决了施工中存在的实际问题。 22、工程概述 2.1 工程简介 本工程位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，总建筑面积约65395.9?。包括位于 Z1 线北侧的轨道交通 B2 线部分地下结构工程及部分社会车停车场工程。社会停车场基坑深 16.

3、5 米左右、B2 基坑部分深17 米左右，围护结构采用地下连续墙，地下连续墙设计厚度为 1.2 米，墙深约 60 米，标准幅幅长为 5 米，共计 107 幅，中间支撑桩柱共 380 根；主体结构地下二层多跨框架结构，盖挖逆作施工；本标段盖挖土方约 53万 m3，基坑回填约 14 万 m3。 2.2 工程地质情况 根据所完成勘探孔资料，在勘察揭露深度范围内，均为第四纪松散沉积物，属第四系河口、滨海、浅海、溺谷、沼泽相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。本场地地震动峰值加速度 0.15g（地震基本烈度为度） ，为建筑抗震不利地段。 本场地浅层地下水表层为第四系孔隙潜

4、水，赋存于第陆相层与第陆相层之间的粉土、砂土层中的地下水具微承压性，为浅层微承压水。潜水埋深约为 0.501.50m（高程-0.84-1.74m） ，浅水层范围内大量存在淤泥质粉质粘土。浅层微承压水接受上层潜水的越流补给，同时以渗透方式补给深层地下水。浅层微承压水 PH 值呈弱酸性，对混凝土结构具硫酸盐中等腐蚀性，在干湿交替作用下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。 3图 1-1 地质纵向断面图 3、超深超大地下连续墙施工方法 本工程地下连续墙设计厚度为 1.2m，墙深约 60m，标准幅幅宽为5m，有“一” 、 “Z”、 “L”等多种型号，共计 107 幅。由于前期改迁管

5、线滞后，导致地下连续墙关键施工工期受制约，为了确保施工工期按时完成，我部与相关科研单位合作，在“既节省工期，又节省施工成本”的情况下，经过多次专题论证，最终决定把部分标准槽段幅宽改为 12m 的超深超大地下连续墙进行成槽施工，并做好相应的技术保障措施，详细记录施工相关数据，及时归纳总结。 3.1 导墙施工 天津滨海新区淤泥质土自稳性较差，我部为了防止槽壁在地下连续墙成槽时坍塌，首先，采用搅拌桩对地下连续墙内外槽壁进行加固，搅拌桩深 20m，直径 600mm，咬合 200 mm；然后，进行导墙施工。导墙断面采用 C25 混凝土现浇钢筋混凝土，呈“”形状，满布螺纹 12200 钢筋网片，按两层布置

6、。导墙厚 25cm、高度为 2m，具体视现场土质情况而定。导墙及槽壁加固搅拌桩内侧净宽按照钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程 （DB29-103-2004）的要求应大于地下连续墙的设计厚度 4cm，即导墙在中心轴线两侧都需外放 2cm，内侧净宽应为 1.24m。导墙设计详见图 1 所示。 4图 1 导墙示意图 3.2 泥浆制备 为保证地下连续墙成槽质量，根据天津滨海新区在地质、地下水性质及相关施工经验进行泥浆配合比设计，采用碱性膨润土、纯碱、CMC、重晶石和自来水等作为原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌合而成。并针对地下水弱酸坏境，配备偏碱性的泥浆，反复检测泥浆各项指标，按检测的情况适当增加外加

7、剂，改善泥浆性能，使之符合要求。为满足文明施工要求，本工程废浆经分离处理后，再用泥浆泵抽到泥浆车外运排弃至业主指定的地点，以免对环境造成污染。具体泥浆性能见表 1、2所示。 表 1 泥浆配合比(1m3 浆液) 材料用量(kg) 3.3 成槽施工方法 3.3.1 成槽施工部署 根据天津滨海新区地质情况，我部地下连续墙采用“两钻一抓”施工工艺，首先，采用两台旋挖钻机分别进行孔 1、孔 2 和孔 3 导孔施工，其导孔间距须满足成槽机抓斗尺寸要求；然后，采用两台 SG45 地连墙成槽机分别进行墙 1、墙 2 成槽施工；最后，采用超声波检测仪检测整幅地连墙成槽施工质量，发现问题及时纠正，确保超深超大地下

8、连续墙成槽5成孔的垂直度达到要求。具体施工流程如图 2 所示。 图 2 地连墙成槽施工顺序示意图 3.3.2 地下连续墙施工工艺 3.3.2.1 地下连续墙导孔施工 现场放线定出导孔位置，做好导孔的轴线标记，随后，会同有关人员进行复核，作出复核记录。 向导墙内注浆，用水泵从泥浆池中泵送泥浆，通过软管进入桩孔，保证浆面在导墙顶标高下 0.3m 处为宜，随即将两台旋挖钻机就位，然后分别施工孔 1、孔 2 和孔 3，如图 2 所示。 钻机根据预设的墙厚开始钻孔、挖掘，往孔内加入泥浆泥浆，边钻孔边加入泥浆，孔中的泥土被装入钻头中，钻进一定深度后，钻头提升到地面，清除钻头内的泥土，然后再次钻孔，泥浆泥浆

9、不断补充到孔内，如此反复工作，达到设计的标高为止。旋挖钻机上配备有深度仪，与钻头下放的钢丝绳相匹配，能实时监控出每斗的钻进情况和孔深。 淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于 1m/min；在松散砂层中，钻进速度不宜超过 3.0m/h。在钻机驾驶室内有仪表盘，压力表显示出孔底的瞬间压力变化，操作人员可根据数据判断孔底地层变化的状况，以采取不同的应对措施。 钻孔达到设计深度后，使用仪器对孔的垂直度、沉渣厚度、孔型质量等指标检测。 63.3.2.2 地下连续墙成槽施工 根据设计图纸确定的地连墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号分段。随即将两台 SG45 成槽机按成槽顺序就

10、位，就位前要求场地平整坚实，以满足施工垂直度要求，成槽机履带与导墙垂直，抓斗要对准导墙中心线。每台成槽机旁配备自卸汽车接渣，将泥渣运至临时堆放场暂存。 待泥浆储备充足后，两台成槽机首先分别施工墙 1，然后分别施工墙 2，具体详见图 2 所示。成槽挖土过程中，抓斗中心应每次对准放在导墙上的孔位标志物，保证挖土位置准确。抓斗闭斗下放，开挖时再张开，每斗进尺深度控制在 0.3m 左右，上、下抓斗时要缓慢进行，避免形成涡流冲刷槽壁，引起塌槽。 成槽机抓斗下放时，应靠其自重缓速下放，不得放空冲放。成槽机抓斗入槽、出槽应慢速、稳定，速度控制在 2m/min 以内，并根据成槽机的仪表及实测的垂直度情况及时纠

11、偏。 成槽时，派专人负责泥浆的放送，泥浆液面高出地下水位 1m 以上，同时也不能低于导墙顶面 0.3m 以下。每隔 1 小时进行槽内的泥浆性能检测，分别对槽顶、槽中和槽底部位泥浆分别取样，及时提供检测数据指导地连墙施工，具体泥浆性能控制指标如表 2 所示。成槽中如发现泥浆突然消失潜入地下，应不断补充比重 1.3 以上的泥浆，同时回填槽段直到泥浆液面稳定，再重新成槽，适当提高泥浆比重，且注意观察泥浆液面变化，分析原因。 待超深超大地下连续墙整幅成槽后，采用超声波检测仪对整幅7槽段进行检测，如有偏差，随即进行槽段修挖，确保槽段的平面位置、深度、厚度及垂直度均符合设计要求。液压成槽作业过程中，要求司

12、机精心操作，及时纠偏，以保证垂直精度达到规范和设计要求，同时测量人员采用测量仪器对成槽机的抓斗吊绳进行垂直度观测，作为辅助的控制手段。 工字钢板接头处理结束后，进行超深超大地下连续墙清槽换浆，直至槽底沉渣及泥浆指标符合要求为止，清槽结束后必须经监理检验成槽质量和泥浆指标，合格后方可下放钢筋笼。 3.4 钢筋笼制作及吊装 3.4.1 钢筋笼制作 根据图纸，本工程地下墙墙深 60m，上部受力钢筋笼长度约为30.5m33 m 之间，宽度为 10m，重量约为 80-120t 之间，下部为素混凝土段，止水钢板深入到槽底，设加固钢筋笼。钢筋笼上需预埋预留注浆管、测斜管、声测管和接驳器等。为了确保钢筋笼吊装

13、安全，我部采用“子母”拼幅进行钢筋笼的制作和吊装，具体如图 3 所示。 为保证钢筋笼制作精度，钢筋笼必须在制作平台上进行，平台用8#槽钢架设，焊接固定，平台要求平整。 钢筋原材料均要符合设计相关要求，对主筋必须调直、除锈去污。主筋采用接驳器或闪光对焊连接形式，水平筋采用搭接焊。主筋和水平筋交叉点以焊接为主，吊装点附近部位采用满堂点焊，分节的钢筋笼主筋采用焊接连接。钢筋笼制作采用电焊焊接，主筋和水平筋之间使用单面满焊，起吊桁架筋和吊点圆钢采用单面满焊。吊点设置在桁架上，所8有接触位置 100%点焊，桁架筋水平段满焊。 钢筋笼在钢筋笼平台上加工成型，钢筋加工按钢筋焊接及验收规程、混凝土结构工程施工

14、质量验收规范、建筑地基基础工程施工质量验收规范、钢筋机械连接通用技术规程、钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程进行施工。 图 3 超深超大地下连续墙钢筋笼拼装示意图 3.4.2 钢筋笼吊装 本工程超深超大地下连续墙钢筋笼整体长度达 60m,宽度为 10 m 且下部素混凝土段加强钢筋笼刚度小，不适合整体吊装，因此，拟对地下连续墙钢筋笼采用整体加工、分段吊装的施工方法，吊装时在槽口处对接焊接，并焊接加强筋。根据“子母”钢筋笼的重量，配置 250T 和 200T履带吊车各一台。钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。以 250t 作为主吊，一台 200t 履带吊机作副吊机。起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重

15、合，保证起吊平衡。主吊机用 18m（起吊绳）+13m（连接绳）长的钢丝绳，副吊机用 20m+12m 长的钢丝绳。然后采用 250T 履带吊将下部止水钢板及加强筋体系吊放入槽，在槽口用工字钢横担驾于导墙顶板上，把上部钢筋笼吊放到槽口，将上、下部焊接连接，待焊口冷却后垂直放入槽孔。如此循环，再把另一幅钢筋笼放入槽孔。最后，检查“子母”钢筋笼拼接位置是否符合设计要求，否则，随即调整“子母”钢筋笼位置，确保拼接间隙符合设计要求。 93.5 水下混凝土灌注 超深超大地下连续墙的混凝土设计强度为 C40，抗渗等级为 P10，为了确保超深超大地下连续墙水下混凝土浇筑质量，我部采用 4 个浇注管同时浇注水下混

16、凝土。根据导管的布置和混凝土浇灌量，研究导管底端与混凝土上升高度的关系，预先拟定泵送混凝土及拔出导管的计划，作到周密，施工有序。 导管装好后，开始进行水下混凝土浇筑，在整个浇筑过程中，保证混凝土连续灌注，槽中混凝土不断均匀上升，导管下端始终保持埋入混凝土中 26m。随着混凝土上升，导管向上提升，禁止导管拔出混凝土面，浇筑中要使导管做 30cm 上下运动，尤其在墙体接头部位更应如此，上下运动不宜过剧。为了保证混凝土的流动性，塌落度保持在 18-22cm，浇筑过程中根据规范要求，抽样做试块，以便测定抗压强度和抗渗性能。由于连续墙作为主体侧墙的一部分，要保证混凝土强度和抗渗等级。 3.6 接头箱顶拔

17、 接头箱吊装就位后，安装液压顶拔机，必要时将在顶拔机下垫设反力架以增强基础稳定性。 为了减小接头箱开始顶拔时的阻力，可在混凝土开浇以后 4 小时或混凝土面上升到 15 米左右时(冬季时间可稍长)，启动液压顶管机顶动接头箱，但顶升高度越少越好，不可使管脚脱离插入的槽底土体，以防管脚处尚未达到初凝状态的混凝土坍塌。 正式开始顶拔接头箱的时间，应以开始浇灌混凝土时做的混凝土试块达到初凝状态所经历的时间为依据，如没做试块，开始顶拔接头箱10应在开始浇灌混凝土 5 个小时以后，如商品混凝土掺加过缓凝型减水剂，开始顶拔接头箱时间还需延迟。一般施工步骤为：混凝土浇注完成并具有一定强度后利用 400t 液压千

18、斤顶将接头箱拔出。一般在混凝土浇筑 3-4 小时开始拔高 10cm，以后每隔 2030 分钟拔动一次，每次幅度不大于30cm，待混凝土浇注结束 68 小时，即混凝土达到初凝后，逐步全部拔出接头箱。 在顶拔接头箱过程中，要根据现场混凝土浇灌记录表，计算接头箱允许顶拔的高度，严禁早拔、多拔。 3.7 墙趾注浆 为减小地下连续墙的垂直沉降，在连续墙墙顶圈梁施作前，进行墙底注浆。在地下连续墙强度达到 100后，通过预埋钢管进行注浆加固施工。 在连续墙施工时，先在每幅钢筋笼中预埋两根 48 注浆管，其位置在连续墙幅宽三分之一处。注浆管上部封堵，下部略长于钢筋笼，其喷浆段长 1 米，射浆孔孔径 34mm，孔距为 30cm，喷浆孔预先用橡皮套封堵。 地下连续墙墙趾注浆时为了确保施工质量，采取隔孔跳注的方式进行施工，首先用风镐将连续墙顶混凝土浮渣破除，露出预埋 48 注浆管管头，于其上部焊接钢管丝扣，然后将注浆管与丝扣连接，开动注浆泵注浆，注浆压力控制在 0.81.2Mpa 之间、注浆流量：15-20L/min、注浆量根据实际发生量计算，达到设计压力后，持压 5 分钟后，注浆结束。