e8深、超厚圆形基坑地下连续墙施工技术

图６河道上架梁施工

武汉阳逻长江公路大桥超深、超厚圆形

基坑地下连续墙施工技术

何超然刘军民王磊

（中港二航局）

摘要限于国内成槽设备的发展水平，目前大部分地连墙成槽设备均局限于冲击钻、重凿、钢丝绳抓斗或液压抓斗，墙体厚度也仅局限在１，２ｍ以内，从而限制了地连墙在更大更深基础工程中的推广和应用。武汉阳逻长江公路大桥南锚碇基础超深基坑在国内首次设计采用１．５ｍ厚地下连续墙作为支护结构，并在施工中通过采用先进设备和新工艺一举获得成功，本文介绍了该超深、超厚地下连墙墙的施工工艺和质量控制方法，并详细分析了影响施＿Ｔ－工效的因素。

关键词超深超厚嵌岩地连墙施工工艺工效

１概述

武汉阳逻长江公路大桥位于武汉市东ｊＥ郊，上距武汉关约３０ｋｉｎ，桥位左岸为武汉市新洲区阳逻镇，右岸为武汉市洪山区向家尾。该桥长２７２５ｍ，接线长７２７５ｍ。其中主桥为１２８０ｍ跨的单孔双铰钢箱梁悬索桥，双向６车道，桥面宽３７．５ｍ，净宽３３ｍ，目前跨径居国内第三、世界第八。南锚碇位于南岸防洪堤内，距防洪堤顶公路岸侧路缘１６８．５ｍ，其基础设计采用内径为７０ｍ、壁厚为１．５ｍ的圆形地下连续墙作围护结构，地连墙底部嵌入弱风化砾岩ｌ～２．５ｍ，底标高为一３６一一３９ｍ，总深度５４．５ｍ。６０．５ｍ。本工程地连墙具有地质情况复杂、墙体深、厚度大、需嵌岩、封水要求高、工期紧等施工技术特点和难点。

地连墙内径为７０．Ｏｍ，内周长为２１９．８ｒｎ，根据本工程选用的法国地基公司液压铣铣槽工艺，将地连墙划分为５０个槽段，Ｉ、ＩＩ期槽孔各２５个。其中Ｉ期槽长６．６８ｍ，共分三铣成槽，１／期槽长２．８ｍ，一铣成槽。本工程采用铣接法进行槽段搭接。槽孔划分情况见图１。

！！！！．，查鲨：：垩兰兰盆兰茎箜兰至：兰堡苎兰兰鎏兰：鎏鉴兰兰三兰圭：：３采用ＢＳＧＬＨＦｌ２０００液压铣（图３，表１）和ＫＬｌ５００机械抓斗（图４，表２）

图３

１一动力站；２一起重机；３．回浆管；４－液压给进油缸；５－钻进导向装置；６－倾斜计；７一泵体；８．铣轮

表设备型号ＨＦｌ２０００型

主机型号利勘海尔ｌＩＤ８８３型履带式起重机最大开挖深度１５０ｒｅ

开挖尺寸Ｏ６２—２ｘ２．８ｒａ

铣槽机的动力站：４００ｋＷ发动机功率

履带式起重机：４００ｋｗ最大起重能力１２０吨

泥浆襄排量４００ｍ３／ｈ

泥浆净化设备处理能力为４５０矗／ｈ

铣槽机机体及动力站重量４８ｔ

履带式起重机整机重量

约１ｌＯｔ

ＫＪｌ５００机械抓斗

图４

表２设备型号ＫＪｌ５００

主机型号利勃海尔ＨＤ８５２型履带式起重机开挖深度

开挖尺寸ｌ５×２８ｍ

发动机功率４００ｋＷ

卷扬提升能力２×２５ｔ

抓斗斗体重量１８吨

整机重量约９６ｔ

泣：陵抓斗可配置１５吨重的重凿．进行破碎岩石和块石的陕速施工。（２）成槽工艺

成槽工艺说明见图５。

图５

（３）成槽方法

①纯抓法

液压铣配套泥浆净化系统对上部亚粘土层和淤泥质亚粘土层净化效果较差，泥浆所造成的污染较大，对环境保护不利，泥浆损耗也较大。另一方面，由于上部处于开孔阶段，液压铣的自动纠偏系统不能充分发挥作用，因此槽孔顶部１０—１２ｍ采用纯抓法进行开孔，一期槽采用三抓法，二期槽采用单抓法。

②纯铣法

对于ｌＯｒｅ以下覆盖层和全风化、强风化基岩本工程全部采用液压铣商接铣削的纯铣法钻进。

③凿铣法

对于槽孔下部难以铣削的坚硬基岩层采用凿铣法，即采用钢丝绳吊车重凿配合液压铣槽机开挖。用吊车提升重凿多点冲击破碎岩石后，下入液压铣铣削至难以进尺，再用重凿继续冲砸，重复上一过程。

拟采用的岩层钻进工艺流程如下所示。

（４）墙段连接方法

本工程地连墙槽段连接采用“铣接法”接头（图６），即在两个Ｉ期槽中间下人～铣，铣掉Ｉ期槽孔端的部分混凝土形成锯齿形搭接＇Ｉ、ＩＪ期槽孔在地连墙轴线上的搭接长度为２５ｃｍ。此法在国外大型地连墙项目中应用较广泛，因其对设备性能要求高，象本工程如此广泛应用在国内尚属首次。铣接法搭接施工图如图７所示。

图６图７

（５，墙段接缝处理

ＩＩ期槽清孔换浆结束前，采用钢丝刷子钻头自上而下分段刷洗Ｉ期槽端头的混凝土孔壁。钢丝刷

子钻头自身重量较轻，用螺栓将其固定在机械式抓斗的斗体一端，利用其较大的自重使钢丝刷子紧贴于锯齿形的混凝土表壁上，从而可对其进行较为彻底的刷洗。直至刷子钻头上基卒不带泥屑，孔底淤积小再增加。

（６）清孔换浆方法

地连墙槽孔在施工时，全部采用膨润土泥浆进行护壁。按要求将新制浆液放人新浆池中，静置膨化２４ｈ后使用。

铣削钻孔时，置于铣削头中的泥浆泵抽吸孔底泥浆并经输浆管路送至地面的泥浆净化系统进行除砂处理，处理后的泥浆经管路返回槽孔中（图８），经较长时间使用，如泥浆粘度指标降低，适当掺加新浆进行调整；如粘度指标升高，可加入分散剂，经处理后仍达不到标准的则予以废弃。浇筑混凝土时，自孔口流出的泥浆直接用泵输送至回收浆池中，作为其他槽孔开挖用泥浆。混凝土顶面以上１～２ｍ被污染的泥浆予以废弃处理。

幽８

１．铣槽机；２一泥浆泵；３一除砂装置；４＿泥浆罐；５一供浆泵；昏筛除的钻渣；７一补浆泵；８．泥浆搅拌机；９一嘭润土储料桶；１０一水源槽孔终ｉＬ并验收合格后，采用铣槽机进行泵吸法清孔换浆。将铣削头置人孔底并保持铣轮旋转，铣头中的泥浆泵将孔底的泥浆输送至地面上的ＢＥ５００型泥浆净化机，由震动筛除去大颗粒钻渣后，进入旋流器分离泥浆中的粉细砂。经净化后的泥浆流回到槽孔内，如此循环往复，直至回浆达到“混凝土浇筑前槽内泥浆”的标准。在清孔过程中，根据槽内浆面和泥浆性能状况，加入适当数量的新浆或ＣＭＣ以补充和改善孔内泥浆性能。

２．３钢筋笼制作安装

（１）钢筋笼制作

一期槽钢筋笼总重近９０ｔ，由于地连墙施工期正处于国内建设高峰期，２００ｔ以上的吊车难以租赁，后结合墙体受力特点，参照国外成功经验，将一期槽钢筋笼分成左右两幅，上下分两段四块制作。二期槽分上、下两段制作。每个槽孔的钢筋笼上、下两节在同一平台上成型。钢筋笼长度根据地质补充勘探后最终确定的槽孔深度确定，上节钢筋笼的长度不大于３０ｍ，下节笼的长度根据槽孔深度和上节笼的长度确定。

为保证保护层厚度，在钢筋笼两侧焊接凸型钢片，作为定位块，ｌ期槽钢筋笼每侧设三列，Ⅱ期槽每侧设两列，每列纵向间距为４．Ｏｍ。为保证Ｉ期槽钢筋笼下设的竖直度，以免铣削Ⅱ期槽时铣到Ｉ期槽钢筋笼，在Ｉ期槽钢筋笼两端设置了４＇３５０ＰＶＣ管作为导向器，每根ＰＶＣ管长５０ｃｍ。沿钢筋笼竖向每隔６ｍ

设置一根。

钢筋笼的外形按照槽孔的形状进行制作，下节钢筋笼的底端１．５ｍ做成向内以１：１０收缩的形状。钢筋笼竖向主筋连接采用闪光一预热一闪光对焊。抗剪钢筋、接驳器连接筋、插筋与竖向主筋之间采用１０ｄ单面搭接焊。

（２）钢筋笼的吊装、对接与下设

本工程钢筋笼组装后重量较大，设计采用“铁扁担”，双钩起吊，所用吊车为一台１５０ｔ汽车吊和一台１００ｔ履带式吊车，１５０ｔ吊车作为主吊，１００ｔ吊车为抬运及空中翻转之用。主吊吊点４个，布置在每截钢筋笼的上方；副吊吊点６个，布置在钢筋笼的上、中、下部，如图９所示。

在钢筋笼下设时，对准槽段中心轴线，吊直扶稳，缓缓下沉，避免碰撞孔壁。

下节钢筋笼下到孔口时，采用加强的槽钢将钢筋笼的加强顶部稳固住并架立在导墙上。然后起吊上节钢筋笼，使上、下节各主筋一一对上，采用冷挤压套筒连接主筋。

图９钢筋笼起吊吊点示意图

２．４混凝土浇筑

（１）混凝土技术要求

抗压强度：Ｒ２８＝３５ＭＰａ；

入仓时坍落度２０—２２ｅｍ，扩散度３５—４０ｅｍ；１．５ｈ后坍落度≥１５ｅｍ；

凝结时间：初凝≥６ｈ，终凝≤２４ｈ。

施工前根据原材料的情况进行混凝土配合比试验以取得最适合的配合比。施工时据现场材料的含水量等调整各种材料的用量。

（２）混凝土拌制、运输

混凝土采用２台７５ｍ３／ｈ搅拌站拌料，４辆８ｍ３混凝土罐车进行运输至槽孔附近，经溜槽和马道及浇筑导管进仓入槽。

（３）混凝土浇筑

采用泥浆下直升导管法浇筑，导管开浇顺序为自低处至高处。导管距孔底１５ｅｍ左右。采用满管法开浇。Ｉ期槽布置两根导管，Ⅱ期槽布置一根导管。

各导管均匀下料，混凝土面高差不大于Ｏ．５ｍ，导管埋深不小于２ｍ，不超过６ｍ。

浇筑过程中每间隔２０ｍｉｌｒｌ测一次槽内混凝土面，测点设置在两导管间及槽孔两端头。并在现场绘

４１８１１施工与控制技术

议讨论施工中的难题，设计代表常驻现场，为地连墙工程最后顺利完成提供了技术保障；果断地与法基联合，使用两台液压铣和一台钢丝绳抓斗作为地连墙成槽的主要设备，为南锚地连墙施工能够最终提前完成奠定了良好的基础。

在地连墙各个槽段施工中，对钢丝绳抓斗成孔效率和液压铣在不同地层中的钻进工效进行了统计、分析，具体见表５。

钻进工效统计

表５工效（ｃｎｖ＇ｈ）

成槽设备

偏斜及孔型情况备注粘土层砂层强风化岩弱风化岩

深搅加固段受探搅

钢丝绳抓斗６∞／桩偏斜影响控制，该段

抓斗无法自己纠偏

Ｉ期槽

４５０９７０６３０３６偏斜及孔型较好，深表中数液压铣槽机

搅桩偏斜段因不停地据为多槽段工救平１１期槽

Ⅷ３１０３７０３７纠偏效率太大降低均值Ｉ期槽

／／５７重凿＋铣槽机

１１期槽４８

从表中统计情况看：①采用钢丝绳抓斗开孔效率较高，但由于部分槽段处深搅桩施工出现偏斜，对抓斗成槽起到导向作用，致使抓斗成槽顺着深搅桩的偏斜方向出现偏斜；②液压铣槽机在第四系履盖层中的成｝Ｌ速度较快，在施工中为保证槽壁的稳定性，一般均控制进尺，但正常速度一般仍在６ｔｎ／ｈ以上，在上部粘土层，由于部分槽段深搅桩出现偏斜，导致在该段铣槽时不断地进行修孔，导致液压铣在粘土层的成槽工效明显低于砂层；③液压铣对于软岩工效较高，一般可达１．５ｒｎ／ｈ以上，对于硬岩（３０ＭＰａ以上），液压铣工效较低，且铣齿消耗量较大。对于硬岩层，本工程采用了重凿与铣槽机配合的施工方法，首先用重凿将硬岩碎裂，然后用铣槽机铣削，工效明显比直接用铣槽机铣槽加快，且大大减少了铣齿的损耗；④１１期槽由于要铣削Ｉ期槽两侧混凝土，液压铣在铣削ＩＩ期槽上部覆盖层及强风化层时，工效明显低于Ｉ期槽；对较硬岩层，Ｉ、ＩＩ期槽成槽工效相差不大。

５小结

（１）通过以二航局为首的南锚碇设计施工总承包联合体各成员的共同努力，在如此短的时间内完成５０个槽段超深、超厚地连墙的施工，充分说明了像

南锚碇这样技术含量高、风险大的工程采用强强联

合的设计施工总承包模式是成功的（图１０）。

（２）由于对地连墙成槽设备、接缝型式的合理选

择以及在施工中对泥浆质量、成槽精度、混凝土浇注

质量、钢筋笼制作吊装质量等方面的严格控制。通过

对每个槽段及接缝进行超声波检测表明，所有墙体

和接缝质量均良好（在后来基坑开挖过程中暴露出

的墙面也充分说明了这一点），因此未采取墙体接缝

高喷预案措施是合理的。

（３）地连墙施工初期，对原未进行钻探的槽段逐

个进行了补充钻探，摸清了各槽段墙底的岩层分布图１０施工场景