富水粉砂地质超深地下连续墙成槽技术

刘强

【摘 要】富水粉砂地质条件下，连续墙成槽过程中极易发生塌孔现象，本文结合苏州轨道交通4号线团结桥站约30m厚的砂层这一特殊地质状况，提出采用调整泥浆性能指标并结合槽壁加固施工措施，加快成槽速度等手段，有效地控制了成槽塌孔现象，对类似地质条件下成槽施工提供了一定的施工经验。

【关键词】粉砂；成槽；塌孔；泥浆；槽壁加固

1.工程及地质概况

1.1 工程概况

团结桥站基坑长度为174.6m，标准段宽度为19.7m，开挖深度为17.6m～21m。围护结构采用800mm厚地下连续墙，标准段深44.5m，端头井深51m，地下连续墙接头采用H型钢接头。支撑系统首道采用700×1000mm钢筋混凝土支撑，其余三道（端头井五道）采用φ609（δ=16mm）钢管支撑。

1.2 地质条件

1.2.1 工程地质条件

根据工程勘察报告，连续墙施工范围内从上到下各土层的物理力学指标如表1所示。

1.2.2 水文地质条件

本基坑周边及底部以软弱粘性土为主，土体有较明显的触变及流变特性，并在动力作用下土体强度极易降低，在施工过程中应防止土体扰动。③3层粉土夹粉砂层及④2粉砂层在动水作用下易产生流沙，连续墙施工过程中极易发生塌孔，施工中需要引起注意。

2.连续墙施工工艺流程

3.成槽施工方法

根据团结桥站的水文地质情况，地下连续墙成槽采用我公司的德产宝饿GB34液压成槽机成槽，膨润土泥浆护壁，连续墙成槽采用抓斗式成槽机开挖土层的施工方法。

开挖过程中，既要注重对连续墙面槽壁垂直度的控制，同时也要对槽段两侧接头处壁面的垂直度偏差严格控制在0.5%以内。储蓄充足成品泥浆，在施工中放慢抓斗在砂层地段上下提升速度，并控制泥浆比重，以降低抓斗底（顶）泥浆流对槽壁稳定的影响。成槽过程中，根据地层变化及时调整泥浆指标，随时注意成槽速度、排土量、泥浆补充量之间的对比，及时判断槽内有无坍塌、漏浆现象。施工时成槽机下垫20毫米厚钢板，起减压降震作用。挖槽至离设计槽深1m左右时，加密测量槽深频率，严防超挖。

槽段开挖采取隔一挖一，单元槽段先挖两边再挖中间部分。即先挖槽段两端的孔，或采用挖好第一孔后，跳开一段距离再挖第二孔的方法，使两个孔之间留下未被挖掘过的隔墙，这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度。待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，这样可将因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性，同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

4.成槽防塌技术

4.1 泥浆性能控制

泥浆在成槽过程中起重要的作用，泥浆的质量直接关系着槽壁的稳定性。新浆要充分搅拌并静置24小时，待其充分溶胀后使用，指标要符合相关的规范要求；循环泥浆要经过沉淀池进行沉淀，将其中的砂、土、杂物等沉淀后清除，循环泥浆使用前要进行质量检测，不合格的泥浆需要进行处理，处理的方法为采用泥浆分离器对泥砂进行分离处理，并对分离泥浆加入一定的膨润土和CMC，以改善泥浆性能。

4.1.1 泥浆制备

泥浆主要是在地墙挖槽过程中起护壁作用，泥浆护壁技术是地下连续墙工程基础技术之一，其质量好坏直接影响到成槽的质量与安全。本站成槽地层中粉砂层厚度较大，泥浆粘度及比重是影响槽壁的稳定的关键。

（1） 泥浆配合比

根据地质条件，泥浆采用膨润土泥浆，针对④2层粉砂层的透水性及稳定情况，泥浆配合比如下：（每立方米泥浆材料用量Kg）

膨润土：70Kg 纯碱：1.8Kg 水：1000Kg CMC：0.8Kg

（2）泥浆配置方法

泥浆搅拌采用2台2L-400型高速回转式搅拌机，具体配制方法为：先配制CMC溶液静置5小时，然后在搅拌筒内依次加入水，膨润土，搅拌3分钟后，再加入CMC溶液。混合液搅拌10分钟，再加入纯碱，搅拌均匀后，放入储浆池内，静置24小时后，膨润土颗粒充分水化膨胀，即可泵入循环池，以备使用。

4.1.2 泥浆性能指标要求

上述配合比在施工中根据试验槽段及实际情况再适当调整。各阶段不同土层的泥浆的性能指标要求见表2。

4.2 槽内压力平衡

在成槽过程中，一方面由于抓斗下放过程中会溢出一定的泥浆，另一方面抓斗抓土过程中会带走一部分泥浆，因此成槽过程中需要安排专人观察泥浆液面，及时补充泥浆，始终保持槽内泥浆面不低于导墙顶面以下0.5米及地下水位1m以上，保持液面高度，防止导墙底部发生塌孔。

4.3 成槽时间控制

在砂层中成槽必须快速，在泥浆充分发挥作用，没有发生塌孔迹象的时间内必须完成全部工序，否则时间过长，就会出现塌孔、缩孔等现象，这就要求在成槽开始前，进行周密计划，综合考虑各方面的情况，保证工序衔接紧密，一气呵成。

4.4 槽壁加固施工措施

由于团结桥站位于市区东吴北路上，交通车辆多，周边建筑物密集，并结合③3层粉土夹粉砂层及④2粉砂层地质特性，为防止成槽坍塌，导墙施工前须对连续墙内外侧进行土体加固施工（槽壁加固）；槽壁加固采用三轴搅拌桩，加固深度为基底下3米，水泥掺量为14%，水泥浆水灰比为0.8～1.5。

4.5 合理安排成槽顺序

对于“L”型、“Z”型、“T”型等异型槽段，最理想的情况为安排在一期施工，避免相邻槽段施工过程中扰动该槽段，造成成槽时发生塌孔，但在现场实际施工中，为了达到设备的有效利用，一般只配置两套锁口管，因此，“Z”型和“T”型槽段只能在二期施工。

4.6 对现场条件的要求

由于砂性土体受到扰动后极易坍塌，因此，在槽段附近不要堆积较大、较重的物件，在成槽机作业时，须在成槽机履带下增设不小于20mm钢板减少对导墙的压力，防止坍塌。

5.槽璧检验

槽璧检验的内容主要有平面位置、深度、壁面垂直度、端面垂直度，每幅槽段不少于3个测点。

5.1 平面位置偏差检测

用测锤实测槽段两端的位置，两端实测位置线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位置偏差。允许偏差为30mm。

5.2 槽段深度检测

用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度即为该槽段的深度。要求深度不小于设计深度。

5.3 槽段垂直度检测

用超声波测壁仪器在槽段内左中右三个位置上分别扫描槽壁壁面，扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量（以导墙面为扫描基准面）与槽段深度之比即为壁面垂直度，三个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。槽段垂直度的表示方法为：X/ L。其中X为壁面最大凹凸量，L为槽段深度。允许偏差为1/300。

5.4 槽段端面垂直度检测

同槽段垂直度检测方法。

6.结论和建议

通过以上施工方法，以及施工过程中的严格控制，团结桥站连续墙施工质量良好，墙体垂直度较好，接缝严密无漏水，施工过程中无塌孔、缩孔或槽璧坍塌等现象，基坑开挖后基本无渗漏水现象，受到了监理和业主的高度评价。

根据实际施工经验建议：

（1）在异形幅连续墙施工时，由于作业时间偏长须适当的调整泥浆比重及粘度。

（2）结合三轴搅拌桩的垂直度控制，槽壁加固施工时严格控制三轴搅拌桩位置，两侧搅拌桩边线与连续墙边线控制在100mm～150mm间，避免水泥搅拌桩侵入连续墙土体内，影响连续墙垂直度。

（3）结合槽壁加固施工质量，建议对三轴搅拌桩水泥掺量进行优化，控制在7%～10%，减少对连续墙成槽质量影响。