深圳地铁福民站地下连续墙入岩成槽技术
摘 要 通过深圳地铁福民站地下连续墙施工实例, 介绍在中、微风化花岗岩层,采用液压抓斗结合不同类型的冲击钻机和利用优质泥浆护壁的成槽施工技术。
关键词 地下连续墙,岩层成槽,施工技术
1 工程概况
深圳地铁一期工程福民站位于深圳市金田路与福民路交叉口处,全长215. 6 m , 为双层单柱双跨钢筋砼框架结构,跨度20. 3 m , 采用明挖顺作法施工。基坑开挖深度16. 0～18. 5 m , 围护结构采用800 mm 厚地下连续墙和4 道Φ600 mm 钢管内撑联合支护,地下连续墙总计113 幅,深25～26 m , 为国内地铁车站首次采用此法入岩。
施工区域的地质情况:地层依次为素回填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、中砂、砾砂、砂质性粘土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。
砂质地下水按赋存条件分为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水,主要补给来源为大气降水。地下水埋深1. 20～7. 76 m 。地下水对砼结构具有弱腐蚀性,对钢结构具有中等腐蚀性,对钢筋砼结构中的钢筋具有中等腐蚀性。该工程具有如下特点:
(1) 地下连续墙嵌入中、微风化花岗岩1. 0～ 3. 0 m , 在入岩过程中,要维持上部淤泥质粘土、中砂、砾砂层的稳定。
(2) 采用HS 843HD 液压抓斗挖掘至强风化层。中风化层、微风化层利用CJF -15 冲击反循环钻机和2ZK-8 型简易钢丝绳冲击钻机联合成槽。
(3) 采用钠膨润土制备泥浆护壁。
2 成槽施工
2. 1 泥浆制备
(1) 泥浆配比:由于岩层成槽时间较长(4～5 天),泥浆性能的好坏直接影响成槽质量与安全。根据现场调试的三种不同配比的泥浆,在成槽后采用DM-686 超声波检测仪检测成槽质量。经对比后,采用以下配比: 水, 1 000 kg ; 膨润土, 75 kg ; CMC ,1. 2 kg ; 纯碱,0. 5 kg 。
(2) 泥浆制备:先制备5 %CMC 溶液,让其充分溶解5～6 h 后,按配合比在搅拌机内加水、加膨润土,搅拌6 min ; 再加入CMC 溶液,搅拌10 min ; 再加入纯碱搅拌均匀后,放入储浆池中,并不断用泥浆泵搅拌;待其24 h 后膨润土颗粒充分水化膨胀,即可使用。
2. 2 岩层成槽
2. 2. 1 土层至强风化岩成槽土层至强风化岩上层,可直接用液压抓斗成槽。抓土过程中需不断向槽内补充泥浆,抓斗不能进尺时,即可停止,并收底使槽底基本保持水平,为后续入岩冲孔创造条件,以免斜孔。
2. 2. 2 中、微风化花岗岩成槽
在中、微风化花岗岩,采用CJF -15 型冲击主孔,2ZK-8 简易钢丝绳冲击钻冲击副孔,再以简易钢丝绳冲击钻配特制方锤,凿除槽壁上的凸起部分,修壁成槽。
① 布孔:在导墙上标注出主孔与副孔的位置, 主孔中心距在1. 0～1. 2 m 之间,这需要根据每个槽段的长度具体布置。副孔中心位于两个主孔中心连线的中点,如图1 所示。在槽段拐角处,要向外侧多钻半个孔位,以保证槽段的完整性,如图2 所示。
图1 主副孔布置图(实线为主孔,虚线为副孔)
图2 拐角处布孔图
② 主孔施工:主孔施工采用CJF -15 型冲击反循环钻机,充分利用其冲频高(15 次/ min) 、出渣快(泵吸反循环出渣) 、入岩效率高(0. 5～1. 0 m/h) 的优点。
由于上部土层已成槽, 钻头直径采用Φ820 mm , 一则入槽时挤压槽壁有导向作用,二则在入岩过程中可防止由于钻头磨损,导致岩层槽段断面尺寸不够。
③ 副孔施工:副孔是在相临两主孔施工完毕后,采用2ZK-8 简易钢丝绳冲击钻,在槽内泥浆正循环冲击钻进。此时孔底呈“工”字形,由于冲击接触面积小,可通过人工调整冲击频率,使冲击锤稳定后再冲击,不至于使钻头在摆动的情况下钻进而导致斜孔。这样冲击两侧有临空面的岩层,提高钻进效率。
④ 方锤扫孔:在主、副孔施工结束后,用简易钢丝绳冲击钻配备特制的方锤,从主、副孔连线的中点下钻,修整槽壁,联孔成槽,见图3 所示。
方锤由六瓣冲击锤改制而成,在其底部四周加焊4 cm 厚40 cm 高的钢板和冲击刃,作成梯形体。(以防止卡锤),下口尺寸(长× 宽) 为1. 2 m ×0. 8 m , 上口尺寸(长× 宽) 为1. 15 m ×0. 75 m 。
2. 3 清槽
成槽后,先用液压抓斗除槽底钻渣,再用泵吸反循环清除未被抓斗抓除的沉渣及置换泥浆。
3 施工中注意的问题及处理措施
(1) 在冲孔过程中,注意孔壁的垂直度,尤其是锁口管位置。在主孔施工时,先检测其垂直度,超标时先用简易钢丝绳冲击钻修整后,再用CJF —15 型冲击钻施工。
(2) 在简易冲击钻施工中,注意冲程的控制(冲程控制在1. 5～2. 0 m) ,避免放绳过多和打空锤, 以减少对槽壁的扰动。
图3 主、副孔施工后的槽壁示意图(阴影部分为槽壁未凿除部分)
(3) 在成槽过程中,使槽内泥浆处于循环状态, 并根据检测的槽内泥浆性能,及时补充新鲜泥浆。
(4) 在副孔施工及方锤修整槽壁时,易产生卡锤,卡锤后可采用以下措施:
① 用吊车吊另外一冲击锤,从被卡冲击锤的旁侧撞击被卡的冲击锤,提拉出槽;
② 另下一捞钩,挂住锤底部,用吊车斜向吊拉, 松动卡锤,配合钻机斜向拉起;
③ 被卡严重时,可在卡锤的两侧下钩,钩住锤底部,利用锁口管起拔机强行拉出。
该工艺利用不同设备的匹配,充分发挥了各套设备的特点,利用了国内普通的设备解决了入岩问题,可适应于各种地层,甚至在抛石层,再采用一些辅助措施也可以成槽。福民站地下连续墙入岩成槽后经超声波检测及开挖后墙体检测,该施工工艺层槽质量较好。可见,采用此种成槽施工技术具有很好的实用性。
参 考 文 献
1 丛蔼森. 地下连续墙的设计与施工. 北京:中国水利水电出版社,2001
