旋挖钻机引孔成槽技术在地下连续墙中的应用

王亚江

(嘉民管理咨询(上海)有限公司，上海 200021)

地下连续墙施工技术于1959年从日本引进我国，由于其具有墙体刚度大、整体性好、可用于永久性的整体结构、抗渗隔水性好、对周边建筑物影响小、施工振动小噪声低、可用于逆作法施工等优点，其被国内各系统广泛应用于高层建筑地下室、地下车库、地铁、船坞、防渗止水帷幕等，使得地下连续墙这一施工技术在城市建设中得到了有效推广。

1 工程概况

北京市南水北调配套工程某深基坑项目位于北五环南侧，北京市会议中心院内及院外6 m～8 m范围内，深基坑扩大端尺寸为16.9 m ×16.4 m，标准段为18.2 m ×10.6 m。

基坑围护结构设计采用地下连续墙，连续墙接头采用刚性接头，接头设置两根φ600@300止水旋喷桩，旋喷桩有效深度与连续墙深度一致。地下连续墙采用C30混凝土，厚1200 mm，深度37.29 m，地下连续墙嵌入槽底以下12 m。内支撑采用1000 mm×1200 mm钢筋混凝土支撑梁。深基坑地下连续墙槽段平面图见图1。

本工程地质从上到下依次有:①填土，③1粉土，③粉质粘土，④细中砂，⑤粉质粘土，⑥细中砂，⑦粉质粘土，底部分布有⑧层厚度为2 m～3 m的密实细中砂及⑨层厚度为6 m的硬塑粉粘。工程开挖过程中共涉及到三层地下水。水位埋深分别为2.5 m～8.5 m，6.2 m ～10.3 m，19.7 m ～28 m。

图1 深基坑地下连续墙槽段平面图

本工程采用液压式成槽机成槽，但是地下连续墙在成槽过程中，成槽机抓斗在28 m～34 m之间无法抓进，土层坚硬，主要为⑨层硬塑粉粘，土层标准贯入击数达到了53，液压式成槽机无法继续施工。为保证工程顺利施工，成槽施工采用旋挖钻机引孔与成槽机抓槽相结合的工艺。

2 施工技术

2.1 施工参数

根据地质勘探报告分析对比，并结合现场施工情况，每幅地下连续墙引孔3个，间距3 m。引孔采用旋挖钻机施工，引孔孔径1.2 m，引孔后使用液压式成槽机抓槽，钻机引孔深度与地下连续墙深度一致，钻孔垂直度需符合地下连续墙垂直度要求。引孔断面图如图2所示。

2.2 施工工艺

地下连续墙采取首开、闭合槽交替施工方式，连续墙接头采用“H”型钢接头方式施工。成槽机采用液压导杆式抓斗成槽机施工。地下连续墙主要施工顺序如下:测量定位→导墙施工→旋挖钻机就位引孔→成槽机就位→成槽机成槽→刷壁清孔→清孔验收→吊放钢筋笼→安装导管→浇筑水下混凝土。

图2 旋挖钻机引孔立面图

2.3 导墙施工

导墙埋设深度1.5 m，墙厚200 mm，C20混凝土。土层为素填土，采用垂直开挖。考虑到施工工艺及施工误差，导墙外扩50 mm。

2.4 制备护壁泥浆

本工程采用膨润土制作护壁泥浆，护壁泥浆使用主要材料有膨润土、水、分散剂(纯碱)、增粘剂(CMC，高粘度、粉末状)。泥浆配合比如下:1)粘性土:膨润土(%)∶CMC(%)∶纯碱(%)=8%～10%∶0%～0.02%∶0%～0.5%。2)砂性土:膨润土(%)∶CMC(%)∶纯碱(%)=8%～10%∶0%～0.05%∶0%～0.5%。

护壁泥浆必须循环使用，并及时检测其性能指标，使用后的泥浆回收时，需要检测其性能指标，若不合格需要补充掺入材料进行再生处理。再生后的泥浆放入储浆池中待用。

泥浆的性能指标如下:比重:1.1～1.4;粘度:18～25;含砂率:＜5%;胶体率:＞95%;pH 值:7～9。

2.5 连续墙成槽施工

地下连续墙成槽施工，采取一台旋挖钻机先引孔，每幅槽段全部引孔完毕后再进行抓槽机抓土作业。

地下连续墙槽段成槽后，需检查槽段的深度、垂直度以及平面位置的偏差。符合要求后开始清槽换泥浆。成槽过程中要注意抓斗出入导墙口要轻放慢提，防止抓斗碰触导墙口破坏导墙。同时需要注意引起泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定，导致导墙坍塌。根据地下连续墙的垂直度要求，成槽前，利用水准仪及经纬仪调整成槽机的水平度及垂直度。同时为保证其垂直度，需要在抓斗抓土过程中始终保持悬吊机具的钢索处于张紧状态，这是保证其垂直度的重要条件。挖槽作业中，操作者要时刻关注挖槽机上测斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差。

2.6 清底换浆

地下连续墙清底一般在钢筋笼吊装前采用成槽机抓斗撩抓清底，当混凝土浇筑前槽底沉渣厚度满足设计要求不用再清底，如不满足可采用混凝土导管泵送泥浆清孔。

换浆是置换法清底作业的延续，当混凝土浇筑前槽底沉渣厚度满足设计要求时，即可停止清底，开始置换槽底部不符合质量要求的泥浆。清底泥浆可通过在槽内深度每间隔约5 m及槽底部采取泥浆试样，通过试验检测，其指标均合格后，清底换浆才算合格。在换浆过程中，控制地下连续墙内泥浆的平衡，防止槽内泥浆量过多或过少，控制不能让泥浆溢出槽外或让浆面低到导墙顶面以下500 mm。槽底清理和置换泥浆结束后，槽底泥浆比重要求小于1.1，沉渣厚度要求小于100 mm。

2.7 槽段钢筋笼吊装

槽段钢筋按照设计要求制作完成后，即开始吊装。钢筋笼采用双机递送整体一次吊装的方法。钢筋笼的幅宽和重量均较大，为防止起吊时的水平分力对钢筋笼造成挤压，使钢筋笼产生变形，采用两幅钢扁担。起吊作业时由1台300 t主吊车和1台150 t副吊配合起吊。其中主吊300 t吊车吊住制作好的钢筋笼顶部，副吊吊住钢筋笼中间部位吊起，起吊过程中，先使钢筋笼离开地面，然后主吊机升高，辅吊机配合使钢筋笼底端不接触或冲撞地面，直至主吊机将钢筋笼垂直吊起，辅吊机松开，主吊机将钢筋笼运输、入槽、就位，用吊梁(槽钢制作)横担于导墙上将钢筋笼吊住，稳定并调节使其在设计标高位置，之后将钢筋笼与导墙顶的预埋件焊接，防止其上浮。

2.8 混凝土浇筑

每幅槽段混凝土浇筑应从底到顶连续浇筑，中途不得长时间间断。混凝土应浇筑密实，振捣到位，防止出现蜂窝麻面现象。槽段进行水下浇筑混凝土时，应采取措施防止混凝土挤入相邻槽段内。地下连续墙采取跳槽施工，先期槽段混凝土达到80%强度以上，才能进行相邻槽段的成槽及下一步施工。

槽段钢筋入槽后至浇筑混凝土时，总停置时间不应超过4 h。灌注过程中，导管应始终埋入混凝土中2 m～4 m，采用两根及以上导管浇筑时，相邻两导管内混凝土高差应小于50 cm。混凝土浇筑应连续进行，不得中断，混凝土面上升速度不宜小于3 m/h，最长允许间隔时间不宜超过30 min。

3 结语

地下连续墙是一项施工难度较大的工程，特别是在地质情况复杂，土层较坚硬的情况下施工。采用旋挖钻机引孔成槽技术可以在原有使用的成槽机不更换的基础上使用旋挖钻引孔辅助成槽，减小了施工难度，使得施工顺利进行。同时，在地下连续墙施工中应重点关注不同地质条件下成槽机的选择，并在施工过程中控制好槽段的垂直度、清底泥浆施工、钢筋笼吊装、混凝土浇筑等步骤。

［1］李耀良，袁 芬.大深度大厚度地下连续墙的应用与施工工艺［J］.地下空间与工程学报，2005(4):615-618.

［2］朱婉莉.某地铁车站地下连续墙施工［J］.企业技术开发，2012，31(4):9-11.