滨海填石层地下连续墙成槽施工技术及效益分析

陈鸿

摘要：在滨海填石层这种特殊地质情况下施工，地下连续墙成槽很困难，不容易控制成槽质量，目前还没有成熟的经验可循。本文以深圳市地铁9号线深圳湾公园站为例，总结了滨海填石层地下连续墙的成槽技术，并进行效益分析。

关键词：滨海填石层；地下连续墙；成槽；效益分析

中图分类号：TU74文献标识码： A

0 引言

滨海填石层地质结构特殊，既不同于天然土，也不同于天然的岩层，并且地下水丰富，在这种特殊地质情况下地下连续墙成槽困难，极易造成塌槽、扩槽、绕流等现象，不易控制成槽质量，对后期基坑防水、基坑支护、基坑稳定性都有较大影响。

在深圳地铁9号线深圳湾公园站的地连墙成槽施工实践中，探索、总结出了对埋深小于5m的填石层直接换填、埋深超过5m范围以外的填石层采用改良矩形锤头直接冲击成槽的施工方法，使得滨海填石层地连墙成槽快速、优质，具有较好的经济效益和社会效益。对同类工程具有较好的借鉴性。

1 工程概况

深圳地铁9号线深圳湾公园站车站设置在滨海大道北侧、跨海园一路、海园二路，为地下两层双岛式站台车站。车站左线段全长656.59m、右线段长449.6m，标准段宽28.4m，车站顶板平均覆土厚度约3米。围护结构采用800mm厚地下连续墙+钢筋混凝土或钢管支撑，明挖顺作法施工。地下连续墙共计351幅，标准段幅长为4米，幅厚为0.8米，平均幅深为21.55米，详见图1。

深圳湾公园站所在地区为滨海滩地区，原始地貌为滨海滩地，后进行人工填海造地。区内地势平坦，地面高程一般在4.0～6.0m之间。据地勘资料的揭示及现场开槽检验，发现地下连续墙施工范围内存在填石层。车站范围内层厚0. 30～10.10m，平均层厚5.32m，层顶深度2.00~8.20m（标高-3.60~2.62m），平均层顶深度3.87m。

图1 围护结构标准断面图

2施工工艺介绍

2.1 工艺概况

针对滨海填石层复杂地质条件下的地下连续墙成槽施工，根据场区范围内填石层的厚度、填石密度等施工参数差异程度不同，依据现场实际情况，进行成槽施工。根据现场情况分为以下两种情况：

（1）当填石层埋深小于5m，采用素土或水泥土直接对填石层进行换填，以达到“变特殊地质为常规地质”，快速、高质量成槽。

（2）当填石层埋深大于5m，埋深超过5m范围以外的填石层换填施工难度增大，且经济适用性降低，故对这一部分填石层采用改良后的矩形冲击锤（详见图2）直接冲击成槽，从而提高填石层范围内槽段成槽质量。

图2 矩形冲击锤

2.2 适用范围及特点

滨海填石层地连墙成槽施工技术适用于同类地质条件下，海滨城市滨海填石层的地下连续墙成槽施工。施工特点如下：

（1）施工速度快，成槽效率高

针对滨海填石层地连墙施工时，场地内填石层的厚度、填石密度和填石层埋深差异程度不同，依据现场实际情况，灵活采用填石层换填成槽施工和利用改良后的矩形冲击锤直接冲击成槽施工相结合，用换填的方式将填石层变成常规软弱地质，用改良后的矩形冲击锤有选择性的直接冲击成槽，通过风险转移和成槽方式优化选择，达到了快速、高效成槽，缩短了地连墙围闭工期。

（2）提高了滨海填石层地连墙成槽质量

无论是填石层换填成槽施工还是利用改良后的矩形冲击锤直接冲击成槽施工，都克服和避免了传统工艺直接成槽易造成地连墙槽段在填石层范围内的塌孔、扩孔、绕流等质量通病，有效降低了基坑开挖过程中地连墙出现绕流、渗漏水、墙体鼓包、侵限等质量问题的发生率，使地连墙施工质量得到了提高。

3 施工技术要点

3.1施工流程

图3 滨海填石层地连墙成槽工艺流程图

3.2填石层成槽要点

3.2.1 填石层换填、等强

（1）对于埋深较浅（埋深5米以内）的填石层，可以采取直接换填处理。

（2）当坡高小于3米时，按1：2的坡率直接放坡刨除填石层中填石，当坡高大于3米时，可视情况采用1：2～1：3的坡率放坡开挖，护坡坡面进行喷浆护坡，坡顶喷浆宽度不小于1米。坡面上可视情况设置泄水孔。

（3）清除填石后用水泥土（素土掺入5%水泥）回填，回填施工时分层回填碾压，每层回填厚度20～30cm，用18t压路机碾压，压实后放置7d以后再进行成槽施工。

图4 填石层换填开挖、回填示意图

3.2.2成槽施工

由于填石层较厚，每个锤击点采用多次锤击，多次清渣的方法直至穿过填石层，然后采用成槽机开挖至设计标高。

（1）改良矩形锤直接冲击过填石层成槽施工

埋深较深的填石层（埋深5米以上），换填施工较为困难，采用冲击钻机成槽时，将传统的圆形重锤改良为矩形冲击锤，这样就有效的解决了圆形冲锤的死角问题（见“图5 冲击锤孔位布置图”中黑色部分），降低了卡锤、扩孔、塌孔的风险。

图5 冲击锤孔位布置图

（2）成槽机成槽施工

①成槽采用液压抓斗（SG50 成槽机）按照“跳一挖一”的顺序进行施工，在挖土过程中，通过液压抓斗导向杆来调整抓斗的位置，对准导墙的中心抓挖，单槽段成槽应按先两端后中间的顺序开挖，先挖两端，后挖中间，使抓斗两侧受力均匀，确保成槽垂直度。

②由于该段地质为填海填石层，填石厚度为0. 30～10.10m，平均层厚5.32m。施工过程中冲击锤无法一次冲破填石层，需采用两次或以上冲击开挖成槽。

图6 滨海填石层地连墙成槽步序图

4效益分析

4.1 成槽质量

通过对矩形冲击钻头穿越填石层施工的地下连续墙进行声测管检测分析，为Ι类地下连续墙。目前该车站部分施工段基坑已经开挖完毕施工车站主体结构，开挖过程中仅发现穿越填石区部分的地下连续墙平整度不好，无地下连续墙渗漏水现象，效果较为理想。

4.2经济效益

（1）传统工法施工时，在滨海填石层地层中塌孔率较高，一般塌孔率在10%左右，而采用本工法施工时，在填石层范围成槽时，除现场前5幅试验段槽段中有1幅出现塌孔，其余槽段均一次成槽，成功的解决了填石层成槽易塌孔、扩孔、绕流的技术难题。虽然对填石层进行换填增加了填石层土石方开挖清运费用和水泥土回填碾压费用，但综合最终成槽效果仅对比传统工法塌槽后，需对槽段重新进行回填，再重新成槽这一项费用，在红树湾站、深湾站和深圳湾公园站地连墙成槽施工中累计节约了94.4万元成本。

（2）同时新工法使成槽质量得到了保证，地连墙施工质量优良，因塌槽、扩孔造成的地连墙墙体鼓包得到了有效控制，减少了后期基坑开挖过程中地连墙鼓包、侵限的处理时间，为后续工序施工提供了便利。传统工法与新工法施工对比见表1。

表1 传统工法与新工法施工对比表

采用

工法 传统冲击钻机直接冲击过填石层成槽+成槽机成槽 换填+改良矩形冲击锤直接冲击过填石层成槽+成槽机成槽

对比项目 塌孔率 塌孔率高，塌孔率在10%左右 在施工过程中无塌孔发生

质量控制 塌孔率高，槽段质量不易控制 地连墙成槽质量高

工效工期 按照填石层厚度6m计算工效，需2台冲击钻同时施工，4～5天才能穿过填石层。 换填后变特殊地层为常规地层，同时降低了填石层层厚，成槽机可直接快速成槽，节约了工期。

小结 运用此工艺施工通过风险转移和成槽方式优化选择，达到了快速、高效成槽；质量得到保证，无停工返工现象，在工期紧张的时期,取得宝贵时间基础。

4.3 社会效益

（1）通过运用该工法，使红树湾站地连墙施工工期得到了缩短，且工程质量优良，提高了我单位在深圳地铁市场的信誉，企业实力得到了建设单位的认可。

（2）为以后滨海填石层地连墙成槽施工提供了成熟完善的施工技术，树立了典范。

5 结论

通过工程实践，该施工技术能够解决填石层中成槽困难的技术难题， 获得了宝贵的实践经验，具有较好的经济效益和社会效益。施工过程中安全、质量及进度均得到了有效保证，施工期间未发生质量安全事故，得到了各方的认可。该施工技术在滨海填石地层中值得推广。

参考文献

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