大厚度吹填砂地质条件下地下连续墙施工相关探讨

李 欢

（中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门361021）

地下连续墙技术诞生于欧洲，其重点是依照打井以及石油钻井运用到的泥浆和水下浇筑混凝土的方式发展而来[1]。地下连续墙可以定义为借助于多种多样的挖掘机械，通过泥浆的护壁力量，在地下开挖出窄而深的沟槽，在其中浇筑上定量的材料，构建起富有防护效果、承重效果的连续地下墙体。此项目的施工优势在于振动较小、整体性优良；缺点为在相对特殊的地质条件下，拥有着较高的施工难度，若是采取的施工方式不合理，将会引起邻墙无法对齐的问题，也会引发漏水的情况。

1 工程项目的基本概况

该工程项目为厦门地铁3 号线工程（大嶝段）双沪站～空港经济区站共建段明挖区间，位于吹填造海区域，在积极的落实相关施工技术的时候，需要全面的考虑地下连续墙施工区域的情况。因项目的地下连续墙施工区域中的中上部吹填砂层较厚，下部岩面又存在孤石和基岩，位置及厚度不等，增加施工难度。

图1 地质剖面图

在实际冲孔的时候，冲击钻极易出现倾斜的问题，直接的扰动底部不稳定槽壁，在冲孔的过程中，因为底部属于微风化以及中风化的花岗岩，所以易出现岩面碎裂不齐的情况，直接的影响到具体的施工效率，还会导致塌孔、扩孔等质量问题。综合分析采取相应的潜孔钻引工艺之后，施工过程发生卡锤的概率明显降低，甚至降低了百分之八十，从侧面分析，也适当的规避了工期延误的情况。若是设备资金有限，复合工艺辅助施工时，因工序的整体衔接性明显，工时可合理的缩减，并不会让冲击钻及成槽机长期闲置，提升了机械设备的使用效率，缩短了嵌岩施工时间，减少了施工成本，做到物尽其用。

表1 地下连续墙入岩施工质量检验标准表

2 大厚度吹填砂地质条件下地下连续墙施工

国内很多地方开始将地下连续墙视为深基坑支护的重要工程之一，但相关的成槽技术还需不断地探索并分析。厦门市轨道交通3 号/4 号线土建施工总承包5 标3 工区项目（施工3 号线部分）位于厦门市翔安区大嶝岛南侧，工程位于吹填造地区，地下连续墙槽底存在着数量庞大的斜低海岩，岩面呈现出左右起伏的状态，并且偏差较大，岩面的强度相对明显。施工阶段，项目团队就上述提及到一系列情况展开分析，对存在的主要问题进行了详细的概括：1.坚硬岩层钻孔进尺困难、锤头磨损率大、吹填区地层易扰动；2.在项目实践中，斜面岩地下连续墙的垂直度控制过程十分复杂，具有较高的控制难度；3.冲击钻孔冲击成孔过程中遇微风化和中风化花岗岩坚硬岩层等异常情况时导致施工效率低下等[2]。

2.1 关键技术

该类施工技术的关键之处在于硬岩以及斜面岩的处理，面对复杂的地质条件，在该项目实践中研发了一种预制钢套管导向装置辅助潜孔钻破碎基岩的施工工艺，将多种装置集合到一起，在实际运用的时候，妥善的解决了坚硬岩层施工效率较低的问题，同时还对斜面岩层易偏槽及偏孔的情况进行了处理。通过公路建设行业协会的鉴定与分析，将该项工艺技术评为符合国内领先水平的技术手段，关键技术也让实用新型专利“一种潜孔钻处理地下连续墙基岩导向装置（ZL 201922221969.2）”研发出来。

2.2 工法特点

在运用相关的施工技术时，着重将多种技术合理的融合到一起，成功的处理了硬岩进尺和钻头磨损等各种各样的问题，入岩的效率以及成孔的成功率等明显的提高。

此类公法重点是依照地连墙的基本宽度和实际工效要求加以分析，同时结合工程项目设置出了9 个预制钢套管导向装置分割施工面，潜孔钻主要是以较快的速度，及时的将不同强度的岩石加以破碎，结合冲击钻机的实际情况，通过冲孔的方式，完成凿岩处理，整个过程的效果十分显著，保证了成孔的效率和质量。同时导向装置兼做潜孔钻钻头通风孔，均匀成孔的同时，槽壁扰动小、减少塌孔风险。

钢套管导向装置底部有可调节套管护体，实现斜向岩层精准破碎及钻头保护。钢套管导向装置底部设置一节可调节套管（用一根1m 直径180mm 钢套管锁扣在最下一节1m 直径160mm 钢套管两个耳翼位置来作为可调节套管），并将钢套管固定在潜孔钻孔位上，根据钢套管碰到障碍物自动伸缩的原理使钻头与斜向岩面接触位置不产生较大偏移，实现斜向岩层精准破碎及钻头保护。设备较简单，且钢结构导向装置可循环利用，经济环保效益明显[3]。

本工法相对于采用旋挖机、铣槽机等传统高效入岩成槽设备，不仅成本低，而且钢结构导向装置可循环利用。此外，因入岩地连墙成槽质量的提高也避免了地连墙槽段因塌孔造成的混凝土超方、后续鼓包破除等多项费用，经济社会效益明显。

现场操作性强。只要现场施工场地平整，潜孔钻引孔至设计标高，普通冲击钻成孔紧跟清孔便可以快速、简单的完成施工作业。

表2 机具设备表

2.3 适用范围

此工法适用于地铁线路及房屋建筑等领域的坚硬岩层的深孔基础施工，尤其适用于硬岩、斜面岩等地质条件复杂且岩层分布不均匀，坚硬程度不一需破岩成孔、成槽施工。

2.4 工艺原理

工法提出预制钢套管导向装置辅助潜孔钻处理地下连续墙坚硬岩层技术代替传统协同各类岩性不同岩石强度的工作方式。针对高强度硬岩成孔、成槽施工，通过导向装置分割施工面减小潜孔钻冲击头与岩面接触面的方式先行破碎不同强度的岩石，再结合冲击钻机等设备进行钻孔，以减轻冲击钻设备冲击锤头的工作强度，达到加快施工进度和节约成本目的。针对斜面岩入岩施工的情况，在钢套管导向装置底部设置一节可调节套管，并将钢套管固定在潜孔钻孔位上，根据钢套管碰到障碍物自动伸缩的原理使钻头与斜向岩面接触位置不产生较大偏移，实现斜向岩层精准破碎及钻头保护。

3 大厚度吹填砂地质条件下地下连续墙施工质量控制措施

3.1 潜孔钻及其钢套筒导向装置

预制钢套管的上部以及中部钢板应该进行合理的分析，必须保证其与钢管的连接状态符合标准，达到牢固标准，避免吊装的时候出现散架的问题。下部钢板应该注意焊接的尺度，不可将其焊死，通过将钢套管的最下节1m 范围中的可调节套管设置得当，使得斜面岩能够依照地下连续墙槽孔岩面的深度合理的调节相应的钢管长度。在潜孔钻正式施工前应核验槽体的垂直度，发现问题及时校正，避免因成槽机操作不当造成倾斜，影响后期冲击成孔效果。导向钢套筒吊装入槽后，应牢固定位，防止机械振动或钻杆旋转造成偏孔。潜孔钻钻杆应竖直，钻头中心应尽量与钢管中心重合后再下放钻头，避免对位不准旋转时与钢管摩擦。钻孔时应上下提拉几次钻头，使钢管上下通气，保证岩沫能被顺利排出。钻孔应钻到设计深度下30cm-40cm，防止冲击钻冲孔达不到设计深度[4]。

表3 材料表

3.2 冲击钻机

每单元槽配备两台冲击钻，从两侧同时施工。在标准段6m 宽地连墙上布置主孔和副孔，共设置5 个主孔、4 个副孔，主孔的中心距离为1.6m，副孔中心设置在主孔中心线的中点。为确保槽段完整性，槽段拐角处钻孔时向外侧延伸半个孔位。在进行冲钻成槽施工时，首先应当冲主孔，在此基础上再冲余下的副孔，主副孔之间要求采用间隔布设、跳孔施工的方式。冲孔过程中应遵循“勤送绳、勤掏渣”的原则，确保冲锤的提升高度稳定在1m 左右，与此同时还需要频繁对冲锤以及钢丝绳锤环的质量进行检验，避免斜孔以及掉锤。冲击钻圆锤将槽段冲到设计深度后，应用方锤铣槽，将残留在边角的岩体清理干净，保证槽段的垂直、平整。

3.3 泥浆护壁

泥浆应该重视实际的比例，保证选择性能指标相对理想的膨润土和纯碱等作为主要的原材料。泥浆本身的配合比经过试验的验证之后，根据性能指标科学的配置，膨润土以及纯碱、水等需要接受具体的试验加以确定。运用成槽机开挖施工的过程中，应该通过循环池持续向着开挖槽段合理的注浆，坚持边开挖边注入的原则，使得泥浆的液面高度可以合理的控制起来，应该重视其与导墙面保持着0.2m 的距离，还需超出地下水位1m 的距离[5]。入岩和清槽的过程中，需要完成泵吸反循环的处理，这个过程中的泥浆往往是由循环池注入到槽内，存于槽中的泥浆已经转移到沉淀池中。混凝土灌注施工的阶段，还需重视上部泥浆的情况，当其进入到沉淀池中时，应该关注实际的高度，当超出了混凝土顶面4m 的距离时，上部区域中的泥浆能够及时的进入到废浆池中，针对于这部分材料需要采取科学化的废弃处理方案。积极的关注泥浆原材料的实际质量情况，在科学配合比的情况下，完成合理化的配制。当进行泥浆制作的时候，还需及时的安排专业人员参与到质量检测工作中，泥浆这类材料应该在放置超过二十四小时之后投入使用。

3.4 入岩施工过程管控

为确保入岩施工更加顺利的落实，需要针对于槽段以及冲击孔位积极的践行编号处理，保证将测量放线任务扎实推进，促使数据信息的记录工作更加及时。钻机入岩施工阶段，应该在完成了400～600mm 进尺后对钻孔的垂直度展开合理的检验，同时将纠偏细节加以分析。针对于需要入岩的转角幅和异性幅地连墙，还需积极的提升成槽的基本速度，也就是适当的减少冲击钻作业的具体时间。为了谨防冲击钻长时间的处于振动的状态中，使得转角处出现了大面积坍塌的情况，应该将部分细节性的处理落实到位[6]。为保证地连墙的地基承载力明显的提升，应该及时的将清孔工作积极的落实，合理的运用正、反循环方法，使得槽底的沉渣能够及时的清除干净。运用超声波设备，可以对槽壁垂直度的检验及时的推进，同时获取到成槽偏斜曲线图，根据相关的图纸信息，确保工程技术人员可以准确的分析和管控。

3.5 超声波检测地连墙

通过超声脉冲发射源于砼内激发高频弹性脉冲波，借助于高精度接受系统，详细的记录好脉冲波在实际传播波动特征。若是砼内存在不连续的界面，缺陷面一般会形成波阻抗界面，在波到达至相应界面的时候，波会出现透射和反射的情况，降低透射的能量。砼内若是存在着蜂窝和松散的问题，则会出现波的绕射和散射情况。依照波的初到达时间和波的能量衰减特征、频率变化情况等进行分析，可以获取测区范围中砼的实际密实度参数。

4 结束语

大厚度吹填砂地质条件下的地下连续墙施工工作难度较大，需要针对于项目的基本情况展开合理的分析。在施工之前，需要针对于大厚度吹填砂地质条件之下的地连墙施工特点和难点展开详细的判断，依照组织技术和操作要求加以分析，通过深入的研究和探讨，针对成槽以及混凝土浇筑两个关键工序的基本特征，制定出科学合理的质量控制方案。通过本文的概述，旨在为广大的同行业者提供有效的参考信息，对相关施工技术的运用提供可靠的借鉴意见。