深基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐微差控制爆破拆除施工工法簡(jiǎn)介

榮譽(yù)表彰

2008年01月31日，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國(guó)家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2008]22號(hào)，《深基坑鋼筋混凝土內(nèi)支撐微差控制爆破拆除施工工法》被評(píng)定為2005-2006年度國(guó)家一級(jí)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(jié)構(gòu)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(shù)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(gè)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(gè)28邊形，近似為一個(gè)圓形。

圓形超深地下連續(xù)墻成槽的第一步是對(duì)槽段進(jìn)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(jìn)行成槽施工。第二步是選擇出合適的成槽方法及成槽設(shè)備，并采用有效的方法進(jìn)行槽壁穩(wěn)定，以及在成槽過(guò)程中對(duì)槽壁進(jìn)行垂直度控制。第三步是進(jìn)行清孔，保證最終的成槽質(zhì)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(diǎn)如下：

• 工藝流程

1.Ⅰ期槽

Ⅰ期成槽主要采用液壓抓斗機(jī)和銑槽機(jī)雙機(jī)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(zhuǎn)換銑槽機(jī)銑P1、P2至實(shí)際成槽深度97.2米（加一半銑槽機(jī)銑輪高度），最后銑P3至實(shí)際成槽深度97.2米處。P3抓到50米位置，P1和P2之間沒(méi)有連通，正好為銑槽機(jī)的作業(yè)提供兩側(cè)的反力，起到固定銑斗的作用，確保了銑槽機(jī)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(dǎo)致銑槽機(jī)銑輪左右受力不均勻，外側(cè)受力面積小，內(nèi)測(cè)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(jiàn)圖2。

Ⅱ期槽銑槽中部為土層，銑槽過(guò)程易結(jié)泥餅，清理停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，且糾偏較復(fù)雜，銑槽過(guò)程中左右偏差超過(guò)28厘米，容易銑到Ⅰ期鋼筋籠，對(duì)銑槽機(jī)銑齒磨損較大，易造成銑槽機(jī)卡機(jī)。Ⅱ期槽施工時(shí)先使用旋挖鉆對(duì)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(jī)施工20米，銑槽20米，旋挖機(jī)施工20~40米，銑槽機(jī)銑至40米，直至掏土至旋挖機(jī)工作極限50米左右，旋挖機(jī)退出，銑槽機(jī)繼續(xù)往下銑槽。旋挖機(jī)掏土的過(guò)程中要及時(shí)監(jiān)測(cè)孔斜率，勤測(cè)槽壁垂直度，當(dāng)偏孔較小時(shí)要及時(shí)督促司機(jī)進(jìn)行修孔，若旋挖機(jī)掏土過(guò)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(jī)銑槽。Ⅱ期槽掏槽示意圖見(jiàn)圖3。

• 操作要點(diǎn)

一、槽段劃分及施工順序

由于接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(shí)先施做Ⅰ期槽，可根據(jù)鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑的場(chǎng)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(jiàn)圖4。

地下連續(xù)墻成槽深度達(dá)96.6米，成槽垂直度要求為1/650，結(jié)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(jié)構(gòu)凈空，且成槽機(jī)抓斗和銑槽機(jī)的銑輪能在槽段內(nèi)任意位置均能順利下放以及轉(zhuǎn)角斷面完整，內(nèi)導(dǎo)墻、地連墻、外導(dǎo)墻均需沿軸線外放0.30米，導(dǎo)墻凈空尺寸調(diào)整為1.67米。在施工導(dǎo)墻時(shí)擬選擇2.44×1.22毫米模板立模，即內(nèi)外導(dǎo)墻均由N個(gè)1.22米直線段組成圓弧形。導(dǎo)墻分段示意圖見(jiàn)圖5。

二、設(shè)備選擇及方案確定

根據(jù)接收井的地質(zhì)條件，及小半徑圓形超深地連墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上部土層較軟，采用抓槽機(jī)（旋挖鉆、沖擊鉆）將土體取出，下部巖層較硬下部采用銑槽機(jī)成槽到底。Ⅰ期槽采用成槽機(jī)和銑槽機(jī)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(shì)。Ⅱ期槽通過(guò)試驗(yàn)摸索，采用旋挖鉆和銑槽機(jī)配合使用的成槽方法，能有效保證成槽效率及成槽質(zhì)量。比選詳見(jiàn)表1、表2。

根據(jù)地質(zhì)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(shè)計(jì)要求地連墻嵌入強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r深度8.55~25.95米?？紤]到成槽設(shè)備的穩(wěn)定性、成槽深度、垂直度控制、地層適應(yīng)性、Ⅱ期槽銑接頭施工等因素，結(jié)合需銑槽至96.6米深度對(duì)設(shè)備液壓系統(tǒng)、傳動(dòng)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(zhì)量要求，Ⅰ期槽采用德國(guó)寶峨的BC40銑槽機(jī)及金泰SG70成槽機(jī)配合的“抓銑結(jié)合”方法，Ⅱ期槽采用德國(guó)寶峨的BC40銑槽機(jī)及三一重工SR360旋挖鉆配合的“掏銑結(jié)合”方法，同時(shí)在成槽過(guò)程中采用超聲波測(cè)壁儀UDM100對(duì)槽壁垂直度進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

三、槽壁加固

根據(jù)有限差分軟件FLAC^3D對(duì)接收井地下連續(xù)墻施工時(shí)的槽壁穩(wěn)定性分析，結(jié)合三軸加固工藝，理論計(jì)算和實(shí)際三軸加固深度，并通過(guò)上海等地的施工調(diào)研，建議加固深度為30米。

設(shè)計(jì)采用三軸水泥土攪拌樁對(duì)上部18米穩(wěn)定性差的粉土層、中細(xì)砂層進(jìn)行預(yù)加固，在槽壁內(nèi)外兩側(cè)各設(shè)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(guò)后期成槽過(guò)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(jìn)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(shè)備在上部下放及提升過(guò)程中刮擦槽壁，并造成泥漿擾動(dòng)；成槽設(shè)備臨邊作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)對(duì)槽壁土體的擾動(dòng)；泥漿在成槽過(guò)程有劣化現(xiàn)象。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)成槽過(guò)程超聲波檢測(cè)和槽壁加固理論計(jì)算，認(rèn)為在施工過(guò)程中上部土體受機(jī)械振動(dòng)影響較大，對(duì)槽壁穩(wěn)定性造成較大影響，經(jīng)驗(yàn)證18米的槽壁加固深度仍不夠，需適當(dāng)加深。

四、機(jī)械定位控制

1.超聲波測(cè)量位置控制

經(jīng)過(guò)對(duì)超聲波探測(cè)儀的使用，發(fā)現(xiàn)其測(cè)量精度與超聲波測(cè)量?jī)x的位置及方向有關(guān)。

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

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

2.成槽設(shè)備定位

對(duì)于成槽機(jī)和銑槽機(jī)的原始位置，務(wù)必要確認(rèn)，每次設(shè)備移動(dòng)后再定位，都要進(jìn)行原始位置的復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后，方可進(jìn)行成槽和銑槽。其原理同超聲波測(cè)量方位控制相同，不再贅述。成槽機(jī)基座位置控制如圖8所示。

其次，除了成槽機(jī)和銑槽機(jī)的原始位置控制外，對(duì)于抓斗下放的位置同樣應(yīng)該控制在同一位置，如下圖所示，現(xiàn)場(chǎng)使用定位鋼筋對(duì)成槽機(jī)抓斗下放及銑輪下放位置控制，以控制成槽垂直度。銑槽機(jī)與成槽機(jī)位置控制如圖9所示。

五、泥漿性能

制備的泥漿應(yīng)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(guò)程中的槽壁穩(wěn)定性和澆筑混凝土的質(zhì)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(jié)構(gòu)布置等因素，本工程選用鈉基膨潤(rùn)土制備泥漿，分散劑選用工業(yè)碳酸鈉，并適當(dāng)添加入增粘劑（CMC）。新制泥漿配比見(jiàn)表3。

泥漿在各個(gè)階段的性能指標(biāo)要求見(jiàn)表5-4。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)新制泥漿各項(xiàng)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(xiàng)泥漿性能指標(biāo)隨成槽深度變化，詳見(jiàn)圖10。

通過(guò)成槽中的各項(xiàng)泥漿指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，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(guò)程中隨深度需適當(dāng)增大，保證泥漿不易分層，懸浮不離析；含砂率在成槽過(guò)程中逐漸增加，需通過(guò)分砂機(jī)控制，銑槽過(guò)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(huì)控制在一定的范圍內(nèi)，因此垂直度是一個(gè)變化的過(guò)程，只要不影響下籠，且最終的垂直度達(dá)到要求即可。

1.Ⅰ期成槽在成槽前，設(shè)備要進(jìn)行定位，防止因特殊情況需在成槽過(guò)程中移開機(jī)器再?gòu)?fù)位時(shí)發(fā)生位置移動(dòng)。每幅槽在開槽時(shí)，根據(jù)預(yù)先畫好的分幅線進(jìn)行槽口定位，確保每幅槽成槽位置都符合設(shè)計(jì)。

2.地質(zhì)分析，結(jié)合地層標(biāo)貫值和參數(shù)，根據(jù)槽段不同地層特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)判，制定調(diào)整操作方法及質(zhì)量控制措施。

3.成槽設(shè)備自帶的垂直度儀表，判斷是否有偏孔，利用糾偏裝置及時(shí)糾偏。成槽過(guò)程中，Ⅰ期槽每15米、Ⅱ期槽每5米用超聲波測(cè)壁儀進(jìn)行測(cè)壁，并對(duì)超聲波圖像進(jìn)行分析，如有偏孔及時(shí)糾偏措施，每一抓測(cè)點(diǎn)位置做好標(biāo)記，每次測(cè)同一點(diǎn)位。UNM100超聲波檢測(cè)儀見(jiàn)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(shí)，注重設(shè)備操作，控制加壓值。

5.Ⅰ期槽澆筑前兩側(cè)安裝12米深的導(dǎo)向板，確保Ⅱ期槽上部槽口垂直，有利于控制銑槽機(jī)銑斗對(duì)槽口位置的垂直度控制，同時(shí)可以阻擋混凝土向兩側(cè)擴(kuò)散，盡量減少Ⅱ期槽銑槽的工作量。安裝導(dǎo)向板見(jiàn)圖12。

6.采用導(dǎo)向架定位精準(zhǔn)控制銑槽機(jī)銑斗位置。導(dǎo)向定位架見(jiàn)圖13。

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

七、沉渣厚度控制

接收井銑槽機(jī)采用德國(guó)寶峨BC40型，槽內(nèi)泥漿采用吸抽法清孔，槽壁擾動(dòng)較小，清孔能力強(qiáng)，鋼筋籠下放前應(yīng)再次清孔，確保泥漿性能指標(biāo)滿足要求，沉渣厚度小于100毫米。

粉土層、中細(xì)砂層進(jìn)行預(yù)加固，在槽壁內(nèi)外兩側(cè)各設(shè)置一排，攪拌樁樁徑850毫米，樁間距600毫米。