基于复杂地层地下连续墙施工的质量控制要点

基于复杂地层地下连续墙施工的质量控制要点

李友

中煤江南建设发展集团有限公司  广东 佛山 528000

摘要：城市发展水平的加快，使我国社会发展对于轨道交通的建设需求越来越大，地铁也成为了人们出行的重要交通工具之一，但是，针对复杂的地质条件，建设部门急需采取相应有效措施来解决相关问题。而对于地铁车站基坑围护结构的支护来说，可以采用地下连续墙、咬合桩、钻孔灌注桩加止水帷幕等多种方法，其中地下连续墙这种方法的使用，是较为广泛的，这种方法本身具备变形小、刚度大、止水效果好等优势，因而被建设部门所青睐。本文将基于复杂地层地下，连续墙施工的质量控制要点进行分析与研究。

关键词：复杂地层；地下连续墙；施工质量控制要点

针对一些较为复杂的地层来说，在进行施工的过程中，如果没有严格的控制建设质量，加强过程管理，轨道交通的墙缝级极易出现渗漏，该问题的出现就会加大地铁运行环境的风险。而随着相关项目工程的不断增多，建设单位所面临的复杂地层也越来越多，“克服地质问题，迅速完成工程建设”成为了各个建设单位需要关注的重点问题。那么，为了更好地把控施工质量，相关施工企业就要及时引进创新技术，使用先进工艺，以保证工程的顺利完工。

1.地下连续墙施工的概述

1.1地下连续墙施工的发展

地下连续墙施工技术是根据石油钻井、打井，采用水下浇筑混凝土、泥浆的方法发展而来，意大利米兰在1950年，第一次采用了护壁泥浆地下连续墙施工的方法，20世纪50年代开始，地下连续墙施工技术在西方国家得到迅速推广，并广泛应用在了深基础施工以及地下施工之中。

1.2地下连续墙施工的操作流程

该施工技术是在地面上采用挖槽机械，沿深开挖工程周边轴线，在泥浆护壁下，开挖狭长的深槽，而在清槽完毕后，需要在内侧吊放钢筋笼，并使用导管法，灌注水下混凝土，使其成为一个单元槽段，重复以上步骤，不断进行操作，在地下筑成连续的钢筋混凝土墙壁。

1.3地下连续墙施工的适用范围

这种方法在实际应用的过程中，具备墙体钢度大、实操速度快、震动小、节省材料的优势，在密集建筑群的深基坑支护与逆作法施工中常用，适合各种地质条件，包括在粒径50mm以下的砂砾土层中作业。对于建筑物地下商场、油库、挡土墙等的建造也十分适用[1]。

图1 地下连续墙施工现场

2.基于复杂地层地下连续墙施工的实际工程

2.1工程概况

某城市轨道交通站位于交叉路口的西北处，车站沿枫林路呈一字型布置，车站采用明挖法施工，长258m，是2号线最长的车站。其围护结构采用地下连续墙＋钢支撑。地下连续墙厚1m，接头使用工字钢，连续墙每个标准槽段长6m，特殊槽段长3.10～7.70m，墙高约27m[2]。

2.2地质情况

车站地层分布不均，地质条件复杂。场地及其附近存在4条断层，沿车站纵向分布2条断裂带，横向有1个古河床。地层的分布表现为表层为粉质黏土，下伏基岩为中风化、微风化灰岩，局部见元古界板溪泥（砂）质板岩、溶蚀孔洞等。地下水主要是孔隙潜水、基岩裂隙水，稳定埋深水位为2.50到10.00米。特殊岩土主要是软硬不均匀、破碎的“泥质断层角砾岩”，且在部分地带断层角砾岩下为微风化灰岩，溶蚀发育强烈，岩质较硬，且有溶洞。

3.地下连续墙施工的质量控制要点

3.1灰岩段质量控制

在车站东侧，下伏岩层基本上均为微风化、中风化灰岩段，岩层节理裂隙较发育，岩质坚硬，溶洞和岩溶裂隙发育，存在溶洞、孤石等特殊地质。通过研究，在槽段开挖过程中，所挖出的灰岩孤石，能够观察到其外观上有溶蚀面，呈蜂窝状，岩层强度最高可达85MPa，硬度极高，在连续墙施工中对槽段引孔的垂直度有很大的影响，极易出现扩孔、偏孔现象[3]。溶洞的存在也对连续墙的施工质量造成很大影响，施工中易出现塌孔现象。要消除灰岩段孤石及溶洞对连续墙施工质量的影响，需从以下几个方面进行控制。

3.1.1确定适用的成槽工艺

一般连续墙施工工法有：①成槽机直接成槽，适宜槽壁自稳性较强地层；②钻机间隔冲孔，成槽机修槽，两者相互配合进行施工，此工法适宜于岩层坚硬地段。但在该工程中，以上工法经现场试验，均不适用，无法解决孤石卡锤等问题。施工中，考虑到该工程的地质条件复杂，采用冲击钻密排引孔、方锤修槽、成槽机清槽，“三步一体”相互配合进行施工。根据现场地质情况，采用冲击钻机进行施工，一般每个标准槽段要开4个先导孔（1、2、3、4），然后钻副孔（5、6、7），达到标高后，最后使用方锤（8、9、10）扫壁，成槽机清渣直至最终成槽。其中方锤施工顺序可以根据现场情况调整，具备条件即可进行清槽。成槽遇到滑动的孤石时，可采用旋挖钻机（或方锤）进行处理。

3.1.2合理选择成槽机械

成槽机械的选择，需要根据工程的地质状况、水文条件、设备能力及地连墙的结构质量要求等判断。一般情况下，软质地基地下连续墙深度在40m以内，宜选用抓斗式挖槽机械与旋挖式钻机相互配合，以保证工艺效果；而在老黏土层、风化岩等较坚硬土层成槽，则需要选择水平回转铣槽设备与冲击式挖槽机械相互配合。该工程岩层较硬，存在孤石，成孔机械可选用铣槽机或冲击钻，因铣槽机成本相对较高，故使用冲击钻进行冲孔，清槽设备采用液压抓斗成槽机。

3.1.3成槽机械施工注意事项

冲击钻在通过坚硬密实卵石层等土层时，适宜采用高冲程3到5m，在任何情况下，最大冲程不宜超过6m。如通过软硬不均的岩层时，则需要向孔内投入坚硬片石，低锤快打，造成平台，然后采取较高冲程。为防止冲击振动影响邻孔已浇筑混凝土的凝固，该操作需要等待，在邻孔混凝土浇筑完毕以后，抗压强度达到2.5MPa，方可开钻。钻孔这项操作，必须连续进行，当需停钻时，提出钻头，补足孔内泥浆，保持孔内规定的水位以及泥浆的相对密度。硬化成槽机作业平台的地面，铺筑20cm厚的混凝土，履带停放于混凝土地面上，以分散对地面的集中荷载，保持地层稳定。成槽施工作业时，抓斗掘进一定要按照“慢提慢放、严禁满抓”的原则开展作业。成槽采用“三抓法”施工，即：对于直线槽段，采用“先两边，后中间”的施工原则；对于异形段（如L、Z型），要根据现场情况调整工序。成槽过程中，液压抓斗需要与导墙中心线垂直，并向下持续掘进，运用成槽机上自动测斜仪随时测量，并用液压纠偏装置，随时纠偏，保证施工的顺利完成。

3.1.4偏孔、扩孔及塌孔处理

在孤石及溶洞地段，经常会出现偏孔、扩孔、塌孔等现象，可在回填高强度片石后，用冲击钻重新冲孔，保证引孔及槽段的垂直度。遇到溶洞，采用C15混凝土对溶洞进行回填的方法进行处理。

3.2软硬不均地层施工控制要点

在进行导墙开槽时，地面以下1米左右，便发现孤石存在，在孤石周边的岩层为强风化板岩，中间夹有泥质断层角砾岩，岩石破碎，岩质极软，遇水易软化，难形成稳定护壁，所以在连续墙成槽过程中容易发生槽段坍塌现象；同时这类地层因软硬不均，使用钻机成孔施工时特别容易发生偏孔现象。针对这种地质特点从以下几个方面进行施工质量控制。

3.2.1泥浆控制

泥浆是整个施工中，深槽槽壁稳定的关键，在施工中起到了护壁、携渣及润滑的作用。性能好的泥浆，能防止槽壁塌方，同时，在混凝土浇灌时，也直接影响混凝土的浇灌质量。新配置的泥浆需放置在贮浆池，一般静止24h以上，最少不低于3h，各项指标经测试合格方可循环使用。对于施工过程中回收的泥浆，经过除砂器除砂及沉淀净化处理后，对其各项性能指标进行测试，并重新调整搅拌，达到标准后使用。泥浆的性能主要体现在黏度、含砂率、pH值等方面。新配置的泥浆要达到下列要求：密度1.1～1.2g/cm3，黏度25～30s，含砂率＜4%，pH值8～9。

在施工过程中，可根据地质情况适当调整密度，该工程岩层为强风化、中风化断层角砾岩，地质软硬不均，地下水丰富，极易出现塌孔现象，因此，泥浆密度调整至1.30～1.40g/cm3，使泥浆与地下水之间的压力差被增大，以提高槽壁稳定性，达到泥浆护壁的目的。在采用液压抓斗和冲击钻成槽时，泥浆的黏度和密度偏大，并不妨碍成槽，对槽壁稳定也是有利的；同时，充分利用本该废弃的黏度、密度偏大泥浆，节约泥浆[4]。只要在清孔时，把黏度和密度偏大泥浆，置换成合格泥浆，对施工质量而言，并无任何影响。

3.2.2导墙回填质量控制

在导墙开挖的深度范围内，均为回填土，容易出现塌方现象，造成导墙后背空洞，影响成槽效果。因此，在导墙开挖中，尽量采用小型挖机进行开挖，减少回填土方量。在导墙回填中，注意回填素土或黏土，不使用杂填土。如果出现塌方现象，采用回填素混凝土或放钢筋网片回填混凝土进行处理，增加导墙后背强度。

4.结论

综上所述，地下连续墙已逐渐成为我国轨道交通的围护结构，同时也是地下水利工程的防渗墙，起到的作用是显而易见的，在实际应用时，对于该技术的质量要求也越来越高。在施工中，必须加强对于质量过程的控制，提升工艺水平，才能最大限度地降低工程造价，保证施工质量。

参考文献

[1]张国珍.复杂地层中超深地下连续墙的质量控制研究[J].福建建筑,2021(11):105-110.

[2]李学聪.复杂地层地下连续墙施工关键技术[J].施工技术(中英文),2021,50(16):38-41.

[3]汪结春.复杂地层超深基坑开挖施工的质量安全风险监督管理[J].建筑施工,2020,42(8):1583-1585.

[4]李剑锋.绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施[J].冶金管理,2020(15):10-11.