不良地质地下连续墙槽壁高质量施工技术

陈召桃

摘要：平南三桥北岸拱座区域存在粉质黏土、强透水砂卵石不良地质，粉质黏土层遇水易坍塌，卵石层稳定性不良，基础地下连续墙成槽时槽壁垂直度难以满足0.25%H的设计要求。经采用水泥搅拌桩加固粉质黏土层、钠基膨润土泥浆优化配比方案，并辅以基于泥浆净化器建立的双泥浆循环系统、专业成槽设备、精细化施工技术等控制措施，地下连续墙全部槽段垂直度均在0.25%H以内，成槽过程槽壁稳定，且拱座基坑开挖后，地下连续墙墙体线形顺直，外观质量良好。该不良地质地下连续墙成槽质量控制施工技术，解决了平南三桥高质量标准成槽的技术难题，可为类似施工提供参考。

关键词：平南三桥;地下连续墙;粉质黏土;强透水卵石层;槽壁垂直度

中图分类号：U443.16+4 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.002

文章编号：1673-4874（2020）11-0006-04

0引言

地下连续墙一般用于软土地区深基坑支护，作为主体结构较少，对于槽壁垂直度控制无较高质量要求。目前，地下连续墙成槽稳定性机制研究已较为完善，如袁芬采用三维拉格朗日方法分析确认不同施工阶段槽壁水平变形和地面沉降特性;Berlon采用数值模拟分析了地下连续墙深开挖变形受力特性;夏小刚就富水砂卵地层地下连续墙槽壁稳定性影响因素进行数值分析。但对于不良地质的地下连续墙槽壁垂直度高质量控制施工技术研究和相应实体工程应用支撑还相对缺乏。本文以平南三桥拱座基础地下连续墙为工程实例，就粉质黏土、富水砂卵石地层中成槽垂直度控制施工技术展开研究。

1工程概况

平南三桥北岸拱座基础地下连续墙外径为60.0m，墙身厚1.2m，墙顶标高+24.0m。地下连续墙按不等高设计，穿过粉质黏土层及卵石层，嵌入中风化泥灰岩不小于4.0m。为方便施工，先开挖施工平台至+27.0m标高再进行地下连续墙施工，其中粉质黏土层厚约16.0m，卵石层（中密状为主，间隙充填圆砾、细砂及粉质黏土，强透水性，中等～强富水）厚13.7～19.8m。地下连续墙划分为44个槽段，槽段间采用铣接接头，设计垂直度要求达0.25%H（H为槽深）以内，质量控制标准要求高。粉质黏土层遇水易坍塌，卵石层稳定性不良，成槽稳定性及槽壁垂直度高质量控制难度大。

2地下连续墙成槽稳定性分析

根据设计钻探、现场地质调查，并结合附近工程资料，综合确定基础处岩土层的岩土物理性质参数值见表1。

2.1槽壁护壁及加固方案选定

为提高槽壁质量，采用钠基膨润土改良泥浆，并采用水泥搅拌桩进行槽壁加固。

（1）优质泥浆配比。钠基膨润土泥浆具有良好保水性、流变性，胶凝强度高，能显著改善泥膜质量。使用钠基膨润土、纯碱、清水、CMC配置基浆，成槽过程采用重晶石和CMC调节泥浆性能，泥漿配比研究基本思路如图1所示。

经过反复试验，确定最佳性能泥浆配比（质量比）为“水：膨润土：纯碱：CMC=1000：100：3：0.5”。测定基浆性能如表2所示。

（2）槽壁加固水泥搅拌桩布置。水泥搅拌桩采用“两喷四搅”施工工艺，桩径为60cm，搅拌加固深度至黏土层底部往下1m，桩沿地下连续墙内外侧布置，桩间距为45cm（见图2）。水灰比为0.6。

2.2加固方案稳定性分析

地下连续墙槽壁稳定分析一般采用极限平衡方法，本文采用简化平面滑动模型（见图3）分析加固后地下连续墙槽壁整体稳定性。图中符号：q为地面荷载，F为泥浆对槽壁侧压力，T为水泥搅拌桩水平抗剪力，W为滑动体重力，Ⅳ为滑动面底部抗力，c为土体粘聚力，H为滑体高度，h1为泥浆液面到地面距离，h2为地下水位到滑脚距离，y1为土体重度，y2为泥浆重度，θ为滑动破坏面与水平面夹角。

3施工技术要点

3.1水泥搅拌桩两喷四搅工艺控制

（1）测量放样。全站仪和水准仪桩位放样，钉好十字保护桩，做好记录留查。场地平整与测量放样出现交叉时，在水泥搅拌钻机下钻时进行桩位校核。

（2）施工顺序。槽壁两侧对称跳孔施工。

（3）预搅下沉。固定搅拌桩机，沿导向架搅拌切土下沉至加固深度，下沉速度控制在1m/min。

（4）提升喷浆搅拌。搅拌头钻至设计标高后，即开始压浆，压浆量>28L/min，压力>O.4MPa，于桩底搅拌压浆20～30s后，以0.4～0.6m/min提升速度边搅拌边压浆，至底面。

（5）重复作业。再次搅拌到达桩底并持续于桩底搅拌15～20s后，以0.4～O.6m/min速度搅拌提升至桩顶。

（6）监测监控。施工过程专人对导向架垂直度、下沉与提升速度、水泥浆配比进行监测记录，其中导向架垂直度≤1/150，下沉速度为1m/min，提升速度为0.4～0.6m/min，水泥浆水灰比为O.6。

3.2泥浆净化循环系统

泥浆系统包括泥浆池、制浆站、泥浆净化系统、泥浆循环管道、废浆池、临时弃渣池。其中设置2套独立泥浆循环系统，ZR-400泥浆循环系统负责清孔、清渣（见图4），ZX-200泥浆循环系统负责换浆补浆（见图5）。

3.3泥浆性能控制

成槽过程中循环泥浆性能较差时，优先排出废浆并补充基浆。应对一些塌孔特殊情况需调整泥浆性能时，可通过下述方法完成：

（1）黏度调整。加膨润土或加CMC或碱提高黏度，加水降低黏度。

（2）比重调整。卵石层成槽时，添加重晶石或加重晶石及膨润土，提高比重。

（3）失水量减少。加膨润土和CMC。

（4）稳定性增加。添加膨润土和CMC。

3.4成槽设备选用

地下连续墙分I期槽段及Ⅱ期槽段，先进行I期槽施工，后进行Ⅱ期槽施工。双轮铣应用于较硬到硬，甚至坚硬的地层;而液压成槽机仅适用于软地层。为提高成槽质量，选用设备需满足以下条件：

（1）抓斗或铣头厚度与地下连续墙槽壁宽度相适应，成槽深度满足要求。

（2）双轮铣铣轮中间加装有摆动齿圈，用于绞铣削铣轮中间的突起物。

（3）双轮铣自带气举反循环排渣铣头或泵吸反循环系统。

（4）具备架体顶部和斗架体纠偏系统，如推板纠偏装置，自动调整成槽垂直度。

在成槽过程需时刻监测成槽垂直度，需配备1～2台超声波地下连续墙垂直度检测仪，仪器测量精度达O.2%以上，具备四向测量、实时输出成槽槽壁图像及检测数据等功能。

3.5其他控制措施

（1）地下连续墙施工前，探明地下溶洞情况，采用冲击钻钻孔灌注低标号水下混凝土。

（2）导墙内壁偏位严格控制垂直度及内壁线偏位，内壁偏位不应超过±10mm，垂直度不应超过1/400。

（3）备足黏土及片石，应对漏浆、塌孔突发情况，并在导墙向下1～2m设置泥浆警戒线实时观测泥浆面。

（4）在地下连续墙两侧设置沉降观测点，至少一天2次监控周边土体沉降情况。

（5）成槽检验合格后，应在同一天内下放钢筋笼及浇筑混凝土。

4工程应用效果

经采用上述施工技术，平南三桥44个地下连续墙槽段成槽垂直度超声波检测均满足1/400要求（见图6），成槽过程无明显塌孔现象，槽壁稳定。拱座基坑开挖后，地下连续墙墙体线形顺直，外观质量良好（见图7）。

5结语

（1）本文研究确定的地下连续墙成槽质量控制技术，较好地解决了平南三桥粉质黏土、富水砂卵石不良地质地下连续墙成槽稳定性的技术难题，为类似施工提供参考。

（2）优质膨润土泥浆经过优化配合比设计，配合完善的泥浆净化器双泥浆循环系统，可有效提升地下连续墙成槽稳定性。

（3）覆盖层为粉质黏土的地下连续墙成槽施工，可通过水泥搅拌桩实现槽壁稳固。

（4）专业施工设备的选用，对地下连续墙成槽质量有良好促进作用。