富水砂层地下连续墙成槽施工技术研究

富水砂层地下连续墙成槽施工技术研究

高占星

中国核工业第五建设有限公司  上海市   201500      

摘  要：南通地区地处长江下游冲积平原。地层主要由填土、粉土和粉土、粉土和粉土、粘土和粉土组成。地下水丰富，土层本身自稳定性较差，地铁车站连续墙的槽深在30-37m之间，容易造成塌孔、缩径、卡笼等质量问题。结合南通地铁车站地下连续墙施工实际，为解决富水砂层地质条件下地下连续墙沟槽施工难题，从导墙施工、浆料制备、沟槽质量、混凝土浇筑等方面总结地下连续墙施工质量控制措施，提供有效参考。

关键词：地下连续墙；富水砂层；成槽质量

引言

地下连续墙因其刚度高、稳定性强、防渗性能好、受地质条件限制小、用途广泛，在建筑物地下部分的施工中得到了广泛的应用。由于粒径大，砂层之间缺乏胶结性，砂层渗透系数大，在砂层中施工的连续墙容易出现塌孔、缩颈、卡笼等质量问题，影响施工进度和施工质量。结合南通地铁2号线车站施工经验，分析了富水砂地层地下连续墙施工的难点和质量控制点。

1工程概况

1.1 工程地质

南通地层隶属长江下游冲积平原，土层分布主要为：填土、粉土、粉砂夹粉土、开挖面以下依次为粉砂、粉砂夹粉土、粉质粘土夹粉土、砂质粉土夹粉质粘土、粉砂夹粉土、粉砂，围护墙墙趾位于砂质粉土夹粉质粘土、粉砂夹粉土。

1.2 水文地质

南通地区地表水资源丰富，主要受长江水位、大气降水等的影响，其中潜水主要赋存于浅部粉土、粉砂、填土层中，含水层总厚度大，含水量较丰富，承压水一般赋存于砂土、粉土层中主要接受径流及越流补给，根据经验场地承压水和潜水存在一定水力联系。

2 砂土地层地下连续墙施工质量问题

2.1 缩径

2.1.1  问题描述

该地下连续墙位于车展基坑南侧，墙体南侧距离疏解道路约10m，成槽基本参数和施工记录见下表。

表1  地下连续墙参数

表2  地下连续墙施工记录

图1  地连墙超声波成槽检测记录

第一次清槽时清第一抓时，成槽机下放过程中阻力明显。然后用超声波检测时发现缩径现象，缩径最大15CM（第一抓完成时间与第一次清槽时间间隔5小时左右，每小时缩径约3cm）。车站北侧地墙缩径现象普遍，南侧缩径现象少。缩径范围：地墙槽深5-25米处。

2.1.2 缩径原因分析

南侧充盈系数平均1.07，北侧充盈系数平均1.02，混凝土浇筑量北侧比南侧明显减少。从周边环境、泥浆质量、成槽时间长短、钢筋笼下放速度、混凝土质量、混凝土浇筑速度、施工时段等方面逐个分析排查发现，北侧与南侧施工参数同等条件下北侧缩径现象明显。

经分析：①北侧距离围挡外道路不足3米，外面大车路过产生很大振动，加速了缩径。②北侧不同墙幅施工参数同等条件下，夜间9点至第二天6点（围挡外过路车辆少，产生振动少）施工时间，缩径现象不明显。③由于前期管线迁改和交通导改滞后，现场围闭范围受限，泥浆储备量不足。

2.1.3采取控制措施

（1）加宽成槽机抓斗，抓斗两侧各加1cm钢板，加大成槽宽度至82cm。

（2）墙地面的施工时间优化，控制地面墙槽大约10小时左右，放置钢筋笼时间控制在小于1小时（越快越减小缩径引起卡笼的风险），填放沙袋和安放导管控制在1.5小时内,混凝土浇筑时间控制在4小时内。

（3）在北侧地墙施工时将紧邻围挡北侧一车道暂时用水马封闭，将交通疏解道路由原来的两个机动车道调整为一个机动车道，减少过路大车震动影响。

（4）北侧施工尽量安排在晚12点以后下放钢筋笼，减少外部过路车辆影响，缩短成槽暴露时间。

（5）将水泥浆面高度提高至导墙顶标高以下50cm处。在浇筑过程中，要时刻观察槽段内的浆液液位。

（6）根据地质调查报告、设计图纸及有关规范，制定泥浆质量控制指标，调配泥浆的性能指标，由测试仪随时检测，每班至少检测一次，如不符合要求，立即更换或用添加剂进行调整，使泥浆达到开槽要求。

表3  泥浆配置管理性能指标

为确保泥浆储存量充足，应充分考虑成槽顺序、材料堆放、泥浆输送距离等，通过合理规划，将泥浆系统现场投入使用的泥浆箱储存量增加至约400方，使新鲜泥浆、成槽泥浆、回收待处理泥浆、清孔泥浆、废浆能严格分类储存，在源头上杜绝泥浆管理混乱。

（7）项目部驻商混站人员在混凝土出厂前进行坍落度试验，避免到场混凝土坍落度不合格。

2.2 槽壁坍塌

2.2.1  问题描述

从图1可以看出，地连墙在进行超声波检测时2-5m范围产生塌方现象。

2.2.2  原因分析

在砂层中进行地下连续墙成槽施工时发生槽壁坍塌一般有以下原因：

（1）砂层尤其是粉细砂层承载力低、沉降变形大，在施工荷载作用下容易发生液化，从而产生塌孔。

（2）中粗砂层透水性强，结构松散，不利于泥皮的生成，在施工荷载作用下容易坍塌，尤其在抓槽机成槽施工过程中，抓斗上下提斗时容易对槽壁产生局部负压，兼之槽段断面较大，自稳能力较差，非常容易塌槽。

（3）在富水砂层中进行成槽施工时，地下水和砂粒容易污染泥浆，引起泥浆质量恶化，砂粒在泥浆循环过程中，容易破坏已形成的泥皮，导致泥浆对槽壁的支撑作用受到破坏。

2.2.3采取控制措施

（1）导墙施工前必须梳理清楚并处理完成地下障碍物及管线，对部分管线进行封堵，必要时采用水泥土换填后重新开挖并采用深导墙，在浅部如果进行地下障碍物清除的回填土，需在回填土层中成槽前宜进行预先加固措施。

（2）开槽时，严格控制开槽速度，减速升降，防止壁塌。选用高粘度、失水小、薄而延展性强的优质泥浆，保证成槽机反复上下运动时土壁的稳定性，根据开槽过程中土壁的变化选择外加剂，并对泥浆指标进行调整，以适应变化。

（3）在施工中要防止泥浆的流失并及时注浆，始终保持槽段必要水位的稳定，确保泥浆水位高于地下水位。

（4）南通地区浅层粉砂夹粉土易引起槽段坍方。通过成槽预降水措施进行试验，通过观测井的定时水位记录，确定槽内观测井的水位下降情况。根据地层平稳起伏不大的特点，确定井点施工深度以及成开启井点降水的时间，混凝土浇筑完成后关闭。

（5）防绕流铁皮全长安装，上部应超过混凝土浇筑面，铁皮必须与工字钢固定牢固，并且叠放一定长度，减少入槽时刮蹭的影响。

（6）在施工过程中，应严格控制地面附加荷载，使土墙不会因施工附近荷载的过度影响而坍塌，从而保证墙体的平整度。

（7）清洗底部并更换泥浆，吊起钢筋笼（钢筋笼应稳定、准确、平整，防止钢筋笼上下运动引起槽壁坍塌），放置导管等，检查验收合格后，应立即浇筑水下混凝土，尽可能减少开挖沟壁暴露时间。

4 结论

南通独特的富水砂地层地质条件，影响地下连续墙挖沟施工质量的因素很多，施工应从地质勘查报告、导墙施工、槽施工、制泥、钢筋笼吊装、混凝土浇筑等全过程进行控制，在形成槽时，应严格控制槽的速度、时间和垂直度;浆料储备应充足，浆料配比应严格按设计配比配制，钢筋笼应垂直吊入槽内，混凝土浇筑时间应控制好。

参考文献：

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