深基坑鋼筋混凝土內支撐微差控制爆破拆除施工工法

榮譽表彰

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《深基坑鋼筋混凝土內支撐微差控制爆破拆除施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

超深基坑連續(xù)墻成槽施工工法適用范圍

《建筑物水平整體位移施工工法》適用于圓形及矩形結構超深地下連續(xù)墻的成槽施工。

超深基坑連續(xù)墻成槽施工工法技術理論

《建筑物水平整體位移施工工法》的工藝原理是：

滇中引水龍泉倒虹吸接收井地下連續(xù)墻成槽的施工中，將圓形地下連續(xù)墻劃分為14個段，其中7段為扇形（Ⅰ期槽段），7段為矩形（Ⅱ期槽段），形成一個28邊形，近似為一個圓形。

圓形超深地下連續(xù)墻成槽的第一步是對槽段進行劃分，將整體圓形地連墻合理劃分為多段地下連續(xù)墻進行成槽施工。第二步是選擇出合適的成槽方法及成槽設備，并采用有效的方法進行槽壁穩(wěn)定，以及在成槽過程中對槽壁進行垂直度控制。第三步是進行清孔，保證最終的成槽質量。

超深基坑連續(xù)墻成槽施工工法施工工藝

《建筑物水平整體位移施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

1.Ⅰ期槽

Ⅰ期成槽主要采用液壓抓斗機和銑槽機雙機配合成槽，Ⅰ期槽分三抓完成P1、P2、P3，先抓P1、P2至74米處，再抓P3至50米處，轉換銑槽機銑P1、P2至實際成槽深度97.2米（加一半銑槽機銑輪高度），最后銑P3至實際成槽深度97.2米處。P3抓到50米位置，P1和P2之間沒有連通，正好為銑槽機的作業(yè)提供兩側的反力，起到固定銑斗的作用，確保了銑槽機銑槽的精度。Ⅰ期槽施工施工示意圖如下圖：

2.Ⅱ期槽

Ⅱ期槽段為閉合槽，其施工效果直接影響地連墻整體功能，其接頭形式為銑接頭，需套銑部分Ⅰ期槽混凝土。套銑部分混凝土呈梯形，施工難度大，容易導致銑槽機銑輪左右受力不均勻，外側受力面積小，內測受力面積大，再同等加壓條件下，銑輪易向受力面積小，軟處跑偏，造成銑輪偏移。Ⅱ期槽套銑部分示意圖見圖2。

Ⅱ期槽銑槽中部為土層，銑槽過程易結泥餅，清理停機時間較長，且糾偏較復雜，銑槽過程中左右偏差超過28厘米，容易銑到Ⅰ期鋼筋籠，對銑槽機銑齒磨損較大，易造成銑槽機卡機。Ⅱ期槽施工時先使用旋挖鉆對Ⅱ期槽槽段中心純土部分巖層以上采用Ф1200毫米鉆頭掏土，掏槽后立即銑槽，旋挖機施工20米，銑槽20米，旋挖機施工20~40米，銑槽機銑至40米，直至掏土至旋挖機工作極限50米左右，旋挖機退出，銑槽機繼續(xù)往下銑槽。旋挖機掏土的過程中要及時監(jiān)測孔斜率，勤測槽壁垂直度，當偏孔較小時要及時督促司機進行修孔，若旋挖機掏土過程中出現(xiàn)大于30厘米的偏孔，則立即停止掏土，改為銑槽機銑槽。Ⅱ期槽掏槽示意圖見圖3。

• 操作要點

一、槽段劃分及施工順序

由于接收井圍護結構采用圓形地連墻，且半徑為R=10米，為滿足小半徑圓形地連墻的施工，將地連墻分為14幅墻，Ⅰ期槽和Ⅱ期槽各7幅，其中Ⅰ期槽呈折線形，為首開槽，Ⅱ期槽呈一字型，為閉合槽。施工時先施做Ⅰ期槽，可根據(jù)鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑的場地情況確定7幅Ⅰ期槽的先后施作順序，全部Ⅰ期槽施工完成后再施做Ⅱ期槽。接收井超深地連墻分幅及施工順序示意圖見圖4。

地下連續(xù)墻成槽深度達96.6米，成槽垂直度要求為1/650，結合成槽深度，槽段最大允許偏移寬度為14.8厘米。為確保地連墻施工的精度和開挖后的結構凈空，且成槽機抓斗和銑槽機的銑輪能在槽段內任意位置均能順利下放以及轉角斷面完整，內導墻、地連墻、外導墻均需沿軸線外放0.30米，導墻凈空尺寸調整為1.67米。在施工導墻時擬選擇2.44×1.22毫米模板立模，即內外導墻均由N個1.22米直線段組成圓弧形。導墻分段示意圖見圖5。

二、設備選擇及方案確定

根據(jù)接收井的地質條件，及小半徑圓形超深地連墻的結構特點，上部土層較軟，采用抓槽機（旋挖鉆、沖擊鉆）將土體取出，下部巖層較硬下部采用銑槽機成槽到底。Ⅰ期槽采用成槽機和銑槽機配合使用的成槽施工方法，具有施工效率高，垂直度控制好等優(yōu)勢。Ⅱ期槽通過試驗摸索，采用旋挖鉆和銑槽機配合使用的成槽方法，能有效保證成槽效率及成槽質量。比選詳見表1、表2。

根據(jù)地質資料，倒虹吸接收井地連墻施工區(qū)域覆蓋層厚度約70.65~88.5米，巖層埋深較深，巖面起伏較大。設計要求地連墻嵌入強風化白云質灰?guī)r深度8.55~25.95米?？紤]到成槽設備的穩(wěn)定性、成槽深度、垂直度控制、地層適應性、Ⅱ期槽銑接頭施工等因素，結合需銑槽至96.6米深度對設備液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)的工作性能，以及滿足業(yè)主的工期要求、質量要求，Ⅰ期槽采用德國寶峨的BC40銑槽機及金泰SG70成槽機配合的“抓銑結合”方法，Ⅱ期槽采用德國寶峨的BC40銑槽機及三一重工SR360旋挖鉆配合的“掏銑結合”方法，同時在成槽過程中采用超聲波測壁儀UDM100對槽壁垂直度進行動態(tài)檢測。

三、槽壁加固

根據(jù)有限差分軟件FLAC^3D對接收井地下連續(xù)墻施工時的槽壁穩(wěn)定性分析，結合三軸加固工藝，理論計算和實際三軸加固深度，并通過上海等地的施工調研，建議加固深度為30米。

設計采用三軸水泥土攪拌樁對上部18米穩(wěn)定性差的粉土層、中細砂層進行預加固，在槽壁內外兩側各設置一排，攪拌樁樁徑850毫米，樁間距600毫米。槽壁超聲波分析如圖6所示。

通過后期成槽過程超聲波分析看出，18~30米槽壁有坍塌的現(xiàn)象，18米以上進行了槽壁加固，槽壁穩(wěn)定性較好。塌孔的主要原因有：成槽設備在上部下放及提升過程中刮擦槽壁，并造成泥漿擾動；成槽設備臨邊作業(yè)長時間振動對槽壁土體的擾動；泥漿在成槽過程有劣化現(xiàn)象。

結合現(xiàn)場成槽過程超聲波檢測和槽壁加固理論計算，認為在施工過程中上部土體受機械振動影響較大，對槽壁穩(wěn)定性造成較大影響，經(jīng)驗證18米的槽壁加固深度仍不夠，需適當加深。

四、機械定位控制

1.超聲波測量位置控制

經(jīng)過對超聲波探測儀的使用，發(fā)現(xiàn)其測量精度與超聲波測量儀的位置及方向有關。

如圖7所示，正確的超聲波探頭應位于黑色矩形框位置，其Y-Y’方向指向圓弧圓心，這樣測量的槽壁寬度才為真實槽壁寬度，同時測得的槽壁偏移量或者塌孔量才為真實數(shù)值。如果當超聲波探頭位置位于紅色矩形框位置時，通過Y-Y’方向測得的槽壁寬度比真實值偏大。

其次，超聲波測量儀器每次測量時，應處于同一位置，這樣前后測量的槽壁才具有可比性。例如：第二次超聲波測量60米深度槽壁偏移，其中30米部分偏移情況，只有當超聲波測量儀器處于同一位置時，才能與之前第一次超聲波30米深度槽壁情況做對比，以掌握在成槽機成槽之后30米深度區(qū)域土體自身變化情況。

2.成槽設備定位

對于成槽機和銑槽機的原始位置，務必要確認，每次設備移動后再定位，都要進行原始位置的復核，確認無誤后，方可進行成槽和銑槽。其原理同超聲波測量方位控制相同，不再贅述。成槽機基座位置控制如圖8所示。

其次，除了成槽機和銑槽機的原始位置控制外，對于抓斗下放的位置同樣應該控制在同一位置，如下圖所示，現(xiàn)場使用定位鋼筋對成槽機抓斗下放及銑輪下放位置控制，以控制成槽垂直度。銑槽機與成槽機位置控制如圖9所示。

五、泥漿性能

制備的泥漿應具有良好的物理性能、觸變性能、穩(wěn)定性能，才能確保連續(xù)墻成槽過程中的槽壁穩(wěn)定性和澆筑混凝土的質量。根據(jù)施工條件、地層特征、地下水狀況、成槽工藝、連續(xù)墻結構布置等因素，本工程選用鈉基膨潤土制備泥漿，分散劑選用工業(yè)碳酸鈉，并適當添加入增粘劑（CMC）。新制泥漿配比見表3。

泥漿在各個階段的性能指標要求見表5-4。通過現(xiàn)場實測，新制泥漿的參數(shù)值滿足要求，循環(huán)泥漿的參數(shù)亦滿足要求。

通過現(xiàn)場實測新制泥漿各項參數(shù)值滿足要求，循環(huán)泥漿的比重比新制泥漿的比重要高，含沙率也是循環(huán)泥漿較高，但粘度兩者相差不多。各項泥漿性能指標隨成槽深度變化，詳見圖10。

通過成槽中的各項泥漿指標統(tǒng)計，泥漿比重隨開挖深度增加逐漸增大，可穩(wěn)定槽壁；粘度在開挖過程中隨深度需適當增大，保證泥漿不易分層，懸浮不離析；含砂率在成槽過程中逐漸增加，需通過分砂機控制，銑槽過程逐步減小。

六、垂直度控制

垂直度=底部偏移值/深度，隨著深度的增加，底部偏移值也會控制在一定的范圍內，因此垂直度是一個變化的過程，只要不影響下籠，且最終的垂直度達到要求即可。

1.Ⅰ期成槽在成槽前，設備要進行定位，防止因特殊情況需在成槽過程中移開機器再復位時發(fā)生位置移動。每幅槽在開槽時，根據(jù)預先畫好的分幅線進行槽口定位，確保每幅槽成槽位置都符合設計。

2.地質分析，結合地層標貫值和參數(shù)，根據(jù)槽段不同地層特點進行預判，制定調整操作方法及質量控制措施。

3.成槽設備自帶的垂直度儀表，判斷是否有偏孔，利用糾偏裝置及時糾偏。成槽過程中，Ⅰ期槽每15米、Ⅱ期槽每5米用超聲波測壁儀進行測壁，并對超聲波圖像進行分析，如有偏孔及時糾偏措施，每一抓測點位置做好標記，每次測同一點位。UNM100超聲波檢測儀見圖11。

4.控制地層變化處成槽速度和加壓值：隨深度增加成槽速度下降，易坍塌及土層分界面再次降低速度，巖層銑槽時，注重設備操作，控制加壓值。

5.Ⅰ期槽澆筑前兩側安裝12米深的導向板，確保Ⅱ期槽上部槽口垂直，有利于控制銑槽機銑斗對槽口位置的垂直度控制，同時可以阻擋混凝土向兩側擴散，盡量減少Ⅱ期槽銑槽的工作量。安裝導向板見圖12。

6.采用導向架定位精準控制銑槽機銑斗位置。導向定位架見圖13。

7.Ⅰ期槽鋼筋籠施工時安裝定位管，避免鋼筋籠在澆筑過程中產(chǎn)生偏移。此定位管為脆性波紋管，在Ⅱ期槽銑削過程中，容易銑削。定位波紋管見圖14。

七、沉渣厚度控制

接收井銑槽機采用德國寶峨BC40型，槽內泥漿采用吸抽法清孔，槽壁擾動較小，清孔能力強，鋼筋籠下放前應再次清孔，確保泥漿性能指標滿足要求，沉渣厚度小于100毫米。

粉土層、中細砂層進行預加固，在槽壁內外兩側各設置一排，攪拌樁樁徑850毫米，樁間距600毫米。