賀望宇
(中鐵十六局北京軌道交通工程建設(shè)有限公司, 北京 101100)
地下連續(xù)墻在各類地下結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用越來越廣泛[1-3],目前軟土地層中的設(shè)計施工等較成熟,但在超硬裂隙地層中的應(yīng)用尚有待進一步研究,如成槽施工技術(shù)等。昆明地鐵五號線圓通公園站位于圓通山動物園以北,鼓樓路與一條連通鼓樓路與盤江西路的巷道(無名路)交叉口處,車站采用地下兩層島式站臺車站,主體建筑面積為8 269.70m2,附屬建筑面積為2 060.30m2,總建筑面積為10 330.00m2(其中地下建筑面積為10 330.00m2),外包總長為132.30m,標(biāo)準(zhǔn)段總寬為19.90m,主體基坑標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約為18m,設(shè)地下連續(xù)墻共計64幅,墻深21.425~32.568m。地下連續(xù)墻標(biāo)準(zhǔn)幅寬為5.0m,厚0.8m,采用H型鋼接頭,采用成槽施工技術(shù)。
根據(jù)地質(zhì)超前鉆勘測結(jié)果顯示,本站地層主要由素填土、粉質(zhì)黏土、石灰?guī)r構(gòu)成,平均入巖深度為8.5m,其中石灰?guī)r地層硬度大、裂隙溶洞較多(圖1)。通過巖石抗壓強度測試,其自然狀態(tài)抗壓強度達(dá)到了40MPa,為典型的超硬裂隙發(fā)育地層。
圖1 圓通公園超前鉆地質(zhì)情況
施工前期,根據(jù)地質(zhì)超前鉆勘測結(jié)果,采用了“巖溶注漿+成槽機+雙輪銑”的施工工藝。利用前期超前鉆的孔洞,采用水泥漿用注漿機對巖層裂隙溶洞進行注漿處理,然后采用成槽機抓取上部土層,最后用雙輪銑銑槽至槽底。但在施工過程中發(fā)現(xiàn),由于巖層裂隙極發(fā)育,注入的水泥漿會隨著裂隙流失掉,從而導(dǎo)致注漿效果并不理想。在后續(xù)成槽過程中,由于巖層硬度較大,雙輪銑加壓至最大時仍無法達(dá)到理想工效,耗時一月仍無法完成成槽,同時由于注漿效果不理想,成槽過程中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,導(dǎo)致成槽效率極低,也大大增加了后期混凝土的澆筑方量。因此地下連續(xù)墻的成槽施工難點主要在于巖層硬度大且裂隙溶洞極發(fā)育。
由于巖層裂隙溶洞極發(fā)育,使得巖溶注漿的效果不理想,同時巖層硬度大,對于雙輪銑的銑槽工效也產(chǎn)生了較大影響,所以在地下連續(xù)墻成槽過程中,采取了以下應(yīng)對措施:首先采取旋挖鉆進行超前導(dǎo)洞施工。利用旋挖鉆完成的超前導(dǎo)洞,再結(jié)合前期超前鉆探所確定的溶洞位置,采用C10水下混凝土對溶洞進行填充。這樣做的好處在于,一方面利用超前導(dǎo)洞可以充分地對溶洞進行填充,解決了巖溶注漿效果不理想的難題,能有效預(yù)防后期雙輪銑施工過程中可能出現(xiàn)的塌孔現(xiàn)象;另一方面使用C10水下混凝土填充,相當(dāng)于與巖層進行了置換,C10水下混凝的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于巖層硬度,這也將大大加快后期雙輪銑的施工工效。
因此,地下連續(xù)墻的成槽工序流程為:測量放樣→導(dǎo)墻施工→配制泥漿→導(dǎo)墻內(nèi)灌入泥漿→旋挖鉆機到位→引孔施工完成→C10水下混凝土灌注,填充裂隙溶洞→成槽機就位,抓至巖層→土層施工完成→雙輪銑槽機就位→成槽→細(xì)抓清底→成槽完成,吊裝鋼筋籠及混凝土澆筑
現(xiàn)場導(dǎo)墻施工完成后,開始旋挖鉆引孔施工。現(xiàn)場地下連續(xù)墻槽段分為首開幅、連接幅和閉合幅三種形式。根據(jù)槽段的形式、接頭的形式和抓斗的寬度(一般取2.8m),確定旋挖鉆的引孔位置。
(1)對于首開幅。槽段兩側(cè)均需要外放,根據(jù)規(guī)范,外放后槽段的總長度必須大于成槽機抓斗寬度的2倍+連接器的厚度。正常情況下,首開幅幅寬大于2倍抓斗寬度,此時首開幅需引孔4處。假設(shè)首開幅幅寬為w,厚度為h,則引孔平面位置按圖2確定。
圖2 首開幅引孔位置
(2)對于連接幅,槽段一側(cè)需要外放一個接頭箱的厚度,再考慮外放,以w寬、h厚的連接幅為例,由于首開幅一端已經(jīng)引孔,連接幅需引孔兩處,引孔平面位置按圖3確定。
圖3 連接幅引孔位置
(3)對于閉合幅,槽段不需要外放,閉合幅寬w、厚h,由于閉合幅兩端均已引孔,只需引孔一處,平面位置見圖4。
圖4 閉合幅引孔位置
當(dāng)鉆機就位后,首先檢查樁位是否準(zhǔn)確,利用全站儀檢查鉆機的水平情況,一旦調(diào)試垂直后,及時將旋挖機垂直度顯示儀器數(shù)據(jù)調(diào)零,便于及時檢查旋挖垂直度,同時還應(yīng)保證在鉆進過程中鉆機穩(wěn)固和水平,不產(chǎn)生位移或沉陷。
當(dāng)鉆機就位準(zhǔn)確,垂直度良好,泥漿制備合格后即開始鉆進。鉆進時每回次進尺控制在60cm左右,剛開始要放慢旋挖速度,并注意放斗要穩(wěn),提斗要慢,特別是在槽口5~8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度,如有偏差及時進行糾正,而且必須保持一定高度的泥漿,以增加壓力,保證護壁的質(zhì)量。
引孔完成后,結(jié)合前期超前鉆探所確定的溶洞位置,采用C10水下混凝土進行澆筑填充。每個超前導(dǎo)洞設(shè)置一個導(dǎo)管,管徑φ250mm,采用法蘭連接,導(dǎo)管下端距超前導(dǎo)洞底距離控制在0.3~0.5m范圍內(nèi)。在填充混凝土的過程中,需要經(jīng)常量測混凝土灌注量和上升高度,當(dāng)混凝土填充至最上層溶洞頂時結(jié)束填充。
待旋挖鉆引孔、裂隙溶洞填充結(jié)束后,使用液壓抓斗成槽機對槽段內(nèi)上部的土層進行抓取。根據(jù)引孔樁位,合理調(diào)整成槽機的位置,讓成槽機張開的斗齒能夠放在孔位里,同時檢查成槽機的垂直度顯示儀和自動糾偏裝置是否能正常工作。成槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。成槽機掘進時,采用三抓成槽法開挖成槽,即每幅連續(xù)墻施工時,先抓兩側(cè)土體,后抓中心土體,如此反復(fù)開挖直至巖層位置為止。同時抓取過程中必須做到穩(wěn)、準(zhǔn)、輕放、慢提,并用全站儀雙向監(jiān)控鋼絲繩、導(dǎo)桿的垂直度,確保成槽垂直度不大于1/300。當(dāng)成槽機抓土至達(dá)到巖層上方1~2m時停止施工,改成雙輪銑銑槽施工。
銑槽施工前,應(yīng)先調(diào)整好銑槽機的位置,銑槽機的主鋼絲繩必須與槽段的中心重合。銑槽機掘進時,必須做到穩(wěn)、準(zhǔn)、輕放、慢提,并用全站儀雙向監(jiān)控鋼絲繩、導(dǎo)桿的垂直度。雙輪銑施工至成槽深度滿足設(shè)計的要求,同一槽段內(nèi)槽底深度必須一致且保持平整。同時保證槽段垂直度的要求。挖完槽后用超聲波測壁儀進行檢測,確保成槽垂直度不大于1/300。
地下連續(xù)墻成槽施工時,為使每一個施工槽段有充分的時間達(dá)到強度要求,同時又不影響工程整體進度,成槽施工采用單元跳躍式進行。
(1)超硬裂隙地層地下連續(xù)墻成槽過程中,宜首先采取旋挖鉆施做超前導(dǎo)洞,再結(jié)合前期超前鉆探所確定裂隙位置,指導(dǎo)注漿作業(yè)。
(2)首開幅槽段兩側(cè)均需要外放,外放后槽段總長度須大于成槽機抓斗寬度的兩倍與連接器厚度之和。連接幅槽段一側(cè)需要外放一個接頭箱的厚度。閉合幅槽段則不需要外放。
(3)地下連續(xù)墻成槽施工采用單元跳躍式,需設(shè)2個開口槽段,2個開口槽段之間間隔2個以上的槽段,槽段隔2孔跳躍式成槽。