摘要：华北某钢厂连铸连轧旋流井及C10泵站是邯郸地区较深的复杂结构地下工程，该工程采用了地下连接墙与土层锚杆联合支护及止水方案，以及冲挖机成槽的施工工艺，很好地解决了该区地质条件复杂、地下水较丰富的深基坑施工难题，采用合理的施工方法开创了国产设备在该地区优质、高效、节省地完成该类型工程的先例。
关键词：深基坑；复杂地质；冲挖机；成槽；连续墙
目前我国高层建筑和大型基础设施建设正方兴未艾，地下工程亦向超深及大型方向发展，深基坑施工技术运用得当否，直接影响到工程施工工期、安全、质量及业主的预算支出和投资回报。
华北某钢厂投资引进先进的国外技术和设备建设的连铸连轧旋流井及C10泵站工程是当时邯郸地区最深的地下工程，我公司根据地质条件及现场实际情况，精心制定了地下连续墙及锚杆的止水支护方案，业主通过对方案的论证，认为方案经济合理切实可行，决定采用并负责施工，工程实施后取得了成功。
1 工程概况
旋流井及C10泵站工程为连铸连轧配套工程，其旋流井为圆形池，底标高为-22.3m，外壁直径为19.6m，壁厚800mm，C10泵站为方井，长×宽为20m×13.15m，底标高为-20.35m，壁厚800mm，两者净距离0.7m，由两层通廊连接。
旋流井及C10泵站，位于连铸连轧工程腹地，四周距离在建工程均较近，东侧距连铸主厂房13m，北侧距离压泵房8m，南侧距平流池3m，西侧距综合泵站10m，业主为抢工期，要求以上工程必须同时平行施工。
2 方案选择
2.1 工程地质情况：
根据岩土工程勘察报告，该场地地层结构为：表层为杂填土，层底埋深0.4~0.6米，上部为第四系全新统冲拱积成因的粉质粘土，埋深2.1~3.3米，中部为第四系上更新统冲积粉质粘土，埋深5.0~6.6米，下部为第四系中下更新统冰水沉积的粗砾卵石层，埋深9.5~11.5米，此层部分区域胶结坚硬，底部为第三系粘土岩。
2.2 方案设计思路：
2.2.1 该工程为招投标项目，所采用的止水支护方案费用必须适中。
2.2.2 该工程四周均有在建构筑物；距离较近，最近距离只3米（二次平流池），周边工程基础埋深较浅，且平行施工，因此在粘土岩上部至周边浅基础底标高土体必须支护，且支护结构要求有足够的强度、刚度及抗变形能力（周边施工有重型机械走动）
2.2.3 由于地下水位较高，稳定水位埋深为2.5~3m，③、④层粉质粘土为湿陷性黄土；⑤-1⑤-2为砂卵石层，为孔隙承压水，见水均流动、塌方，因此该支护必须将粘土岩以上地下水切断，方能确保本体工程正常施工。
2.2.4 -12.5m以下粘土岩自然状态下虽较坚硬，但暴露遇水浸蚀风化较快，接近粘土，而粘土岩存在有裂隙水，此层亦要采取措施处理。
2.3 方案确立：
2.3.1 由探挖可知工程所在区域地下水位已降至-5m以下（主厂房工程施工降水），平流池底标高为-4.5m，确定-4.5m以上采用放坡开挖，放坡系数取0.5，边坡采用土钉结合钢丝20厚1：2.5水泥砂浆覆盖防护。
2.3.2 粘土岩以上（-4.5m ~ -12.5m）采用地下连续墙配合锚杆支护止水，地下连续墙顶标高-4.5m，底标高-14.5m.锚于粘土岩中2m，墙厚0.6m，砼强度等级C25，抗渗等级S8，槽段间墙体采用锁口管柔性连接。
基坑形式平面图 剖面图
2.3.3 连续墙设置两层锚杆，连续墙在锚杆部位按要求预埋DN180套管。墙顶设置一道1.0m×0.6m砼压顶圈梁；地下连续墙钢筋锚固于圈梁中，使之形成整体。支护结构见图2图3，经计算，第一层锚杆锚头标高-5.0m，倾角13°，间距1.5m，锚固体直径150mm，锚杆长度19m；第二层锚杆锚头标高-12.0m，倾角15°，间距1.5m，锚杆长度为15m。
2.3.4 -12.5m以下圆井（旋流井）采用钢筋砼支护，护壁每层高1.2m，厚0.4m采用双层双向钢筋网；上层护壁竖向钢筋均按35d锚固于下层护壁砼内形成整体，形式同人孔桩成孔。
3 施工技术
3.1地下连续墙结构施工
3.1.1 导墙施工：
考虑到地连墙施工期间，导墙承受的荷载情况，导墙采用倒“L”形，为保证导墙严密不跑浆，采用现浇钢筋砼结构，壁厚325mm，高1400mm，槽宽650mm，比地连墙宽50mm，作为下步冲槽施工余量。
导墙主要起导正冲槽方位及墙体垂直度，储存泥浆的作用，并作为钢筋笼吊放的基准，故导墙轴线垂直度及顶面标高是导墙施工控制要点。
3.1.2 成槽施工
由于地连墙必须穿过胶结层，并进入粘土岩3-4m，本工程采用国产300型冲挖机成槽，冲孔成槽采用跳冲法，施工顺序如下图所示：槽段共分为20个，十个一期槽，十个二期槽，平均槽长6m左右，施工时先施工一期槽，再施工二期槽。为保证工期，需多台冲挖机同时施工。
A.冲孔 B.在两孔之间冲孔 C.对槽型进行修整
3.1.3 泥浆循环
成槽采用泥浆护壁，由于本场区②-④层为粉质粘土，可自行造浆，若自造泥浆不满足要求时，少量使用膨胀润土制浆进行调整，槽内泥浆比重为1.3~1.7t/㎡。
成槽完毕，下钢筋笼前通过气举反循环清孔。钢筋笼人槽后，用重锤检查槽底沉碴厚度，测定泥浆浓度，如达不到标准，采用气举法二次清孔，直到满足要求。
3.1.4 特殊情况处理措施
冲槽过程中，若遇到严重漏浆、槽壁坍塌的情况时，应立即提出锤头并马上回填粘土及补充新鲜泥浆，并向槽内加入木屑、锯木等直至漏浆停止，槽内泥浆液面稳定后再开始施工。
在岩石层冲槽应采用低锤快落的作业方式，且通过锤上钢丝绳在槽内所处位置，观测锤头跑偏。若遇到岩层为斜坡面冲锤时，应及时向跑偏位填片石纠偏。抛片石土作用使冲锤底面均落实，效果较好。
3.1.5 验槽
成槽过程中的垂直度，靠观测锤上钢丝绳偏离导墙槽中心线的情况来控制，槽宽通过检测锤头直径来控制；终槽后采用超声波检测仪测定槽壁垂直度，作为验槽资料。
3.1.6 钢筋笼安放
钢筋笼采用两点起吊；异形钢筋笼吊点各不相同，应在加工中找准钢筋笼重心及吊点，同时采取其它辅助措施，以确保钢筋笼入槽时垂直，顺利入槽。
换浆完毕，钢筋笼应尽早入槽，减少砼浇筑时沉碴厚度，钢筋保护层厚度不应小于70mm。
3.1.7 接头施工
由于该地连墙为临时工程，不作工程本体，为节约费用，接头采用锁口管柔性接头，即在一期槽钢筋笼入槽后砼浇筑前，将锁口管垂直插入钢筋笼两端头，锁口管嵌入钢筋笼内不小于200mm，砼浇筑前，需将砂包沉入锁口管与后期槽体空隙填满，以避免砼绕管流出堆积，给后期冲槽增加难度。后期槽段施工时，用接头刷洗刷接头，直至接头刷提出地面时不夹带泥为止，使两期槽砼结合紧密。
3.1.8浇灌砼
砼采用双导管水下浇灌工艺，即整个槽段安装两套导管，导管间距2～3m，导管底口距槽底为300~500mm，两导管同步均匀下料，保持砼面呈水平状态上升，质量控制点为：
a首罐有足够的砼量将砼导管埋足够的深度，且卸料时必须同时连续、高速；尽量短的时间内完成首罐浇灌，有效地置换出槽底浓浆；
b严格砼配合比，确保砼坍落度，尽可能短的时间内完成砼浇灌，浇筑导管埋入砼深度为1.5-6m，避免提空、堵管导至二次浇罐影响质量。
c砼技术参数为：强度等级C30，砼用水泥强度等级不应低于32.5MPa，水灰比应小于0.6，水泥用量不少于370kg/m3，砼入槽时的坍落度l80~220mm，砼浇注高度控制应比设计墙顶标高超灌0.5m，以满足凿除浮浆层要求。
地连墙砼浇注完毕，将墙顶挖出，进行地连墙顶压顶圈梁的施工，将地下连续墙连成整体后进行下步锚杆工程的施工。
3.2 锚杆施工
按计算和经验所确定方案，该工程由两层锚杆组成，第一层锚杆锚头标高-5.0m，第二层锚杆锚头标高-12.0m，在进行锚杆施工作业前，土方均应挖至低于锚杆锚头标高0.5m，便于锚杆施工且基坑土面平整，排水措施完善。
3.2.1 土层锚杆的施工工艺流程
3.2．2 成孔采用德国宝峨公司生产的KLEMM803型全液压多功能锚杆钻机。通过清水钻进清孔，套管跟进护壁，钻进过程中控制钻进速度、转速，达到预定深度。
3．2.3 锚杆杆体制作及安放：杆体按设计要求下料，按设计股数进行编帘，在锚固段每隔1-1.5m设置一对中支架，通过对中支架固定杆体，自由段用塑料薄膜包裹，两端用防水胶布封口，在自由段和锚固段的分界处，用防水胶布绑孔牢固。注浆管由对中支架中插人，安放杆体时取出钻杆，套管不取出。
3.2.4 注浆：注浆材料为水灰比0.4～0.45的纯水泥浆，水泥用525#普通硅酸盐水泥，注浆时自孔底向外注浆，边注浆边拔套管，直到水泥浆以孔口流出为止，孔口用粘土封住。
3.2.5 张拉锁定：待水泥浆强度大于设计强度时，即进行腰粱安装，张拉时首先进行预张拉，张拉力为0.1～0.2Nt；张拉荷载分级施加，分级卸荷；张拉至1.1～1.2Nt保持荷载10min，然后卸荷至锁定荷载进行锁定。
3.3 土方开挖
土方竖向开挖顺序：挖第一层土至标高-5.5m→打第一层锚杆→挖第二层土至标高-12.5m一打第二层锚杆→挖第三层土至设计标高。挖第一、二层土时，使用两台反铲，同时在基坑西侧开挖运输斜坡道，坡比1：10宽8m。土由装载车直接运出场外。挖第三层土使用一台反铲坑内挖土、装土，用50L、80L两台吊车将土吊至坑外，由装载车运出场外。
4 结语
本工程按照上述方案实施完成比原定10个月的合同工期提前近一个月，且质量优良，无安全事故发生，经开挖证明，地下连续墙的施工是成功的，起到了挡土和止水的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。通过本工程得出以下几点体会：
4.1地下连续墙成槽设备及方式目前国内主要有液压抓斗等设备完成，但对于在地层中含有大块卵石层、胶结层、类似粘土岩等土层中成槽其效果不佳或者费用很高。如果结合国内冲击钻设备的特点采取适当的方法施工，就能很好适应上述较硬的土层中施工，并能降低成本取得较大的经济效益。
4.2土层锚杆施工与土方开挖交叉进行，互不影响，避免了由于使用内支撑而影响土方开挖和本体的施工，因此，地下连接墙与土层锚杆联合支护在缩短工期，降低成本具有较大的优越性。
4.3地下连续墙成槽、槽段接头的施工是本工程施工的难点和关键点，成槽设备的使用方法，护壁泥浆指标的控制，锁口管的安放和拔出方法，二期槽段接头的冲刷干净等都是要严格按照要求实施，否则，达不到设计的目的，造成较大的质量隐患，甚至造成重大的安全事故和经济损失。
参考文献：
[1]丛蔼森，地下连续墙的设计施工与应用，中国水利水电出版社 2001
[2]杨飞虎，深厚流塑淤泥及砂层中地下连续墙成槽试验[J]，广东水利水电 2006年03期
[3]李青林，胡春晖，许平.地下连续墙施工质量控制要点[J]，建筑知识：学术刊，2014（12）：428-429
论文作者:胡献民
论文发表刊物:《基层建设》2015年32期
论文发表时间:2016/11/2
标签：标高论文; 粘土论文; 钢筋论文; 锚杆论文; 工程论文; 泥浆论文; 地下论文; 《基层建设》2015年32期论文;