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摘要：分析天津滨海新区弱酸性、高水位及不良地质条件对超深超大地下连续墙施工的不利影响，结合地下连续墙施工原理，判定阻碍地下连续墙成槽的关键性因素。针对关键性因素，提出适用于天津滨海新区超深超大地下连续墙施工技术，并对弱酸性地下水破坏泥浆槽壁进行深化分析和论证，配置适合于弱酸性地下水条件下的泥浆，为类似工程施工提供经验借鉴和总结。
关键词：超深、超大、地下连续墙、弱酸性地下水、砂质地层
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
天津于家堡站交通枢纽配套市政公用工程场地位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，属滨海平原地貌类型，场内地质存在粉砂、细砂地层，且弱酸性地下水对泥浆具有较大的破坏作用，对地下连续墙成槽极其不利。如果泥浆护壁遭破坏，流砂层将不断向槽内涌入，致使地下连续墙成槽无法继续。
在弱酸性、高水位及不良地质的条件下，为了确保工程工期按时完成，我部联合相关科研单位，分析场内地质情况及关键性制约因素，提出了弱酸性砂质地层条件下超深超大地下连续墙施工技术，并通过成功应用，解决了施工中存在的实际问题。
2、工程概述
2.1 工程简介
本工程位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，总建筑面积约65395.9㎡。包括位于Z1线北侧的轨道交通B2线部分地下结构工程及部分社会车停车场工程。社会停车场基坑深16.5米左右、B2基坑部分深17米左右，围护结构采用地下连续墙，地下连续墙设计厚度为1.2米，墙深约60米，标准幅幅长为5米，共计107幅，中间支撑桩柱共380根；主体结构地下二层多跨框架结构，盖挖逆作施工；本标段盖挖土方约53万m3，基坑回填约14万m3。
2.2 工程地质情况
根据所完成勘探孔资料，在勘察揭露深度范围内，均为第四纪松散沉积物，属第四系河口、滨海、浅海、溺谷、沼泽相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。本场地地震动峰值加速度0.15g（地震基本烈度为Ⅶ度），为建筑抗震不利地段。
本场地浅层地下水表层为第四系孔隙潜水，赋存于第Ⅱ陆相层与第Ⅴ陆相层之间的粉土、砂土层中的地下水具微承压性，为浅层微承压水。
潜水埋深约为0.50～1.50m（高程-0.84～-1.74m），浅水层范围内大量存在淤泥质粉质粘土。浅层微承压水接受上层潜水的越流补给，同时以渗透方式补给深层地下水。浅层微承压水PH值呈弱酸性，对混凝土结构具硫酸盐中等腐蚀性，在干湿交替作用下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。
图1-1地质纵向断面图
3、超深超大地下连续墙施工方法
本工程地下连续墙设计厚度为1.2m，墙深约60m，标准幅幅宽为5m，有“一”、“Z”、“L”等多种型号，共计107幅。由于前期改迁管线滞后，导致地下连续墙关键施工工期受制约，为了确保施工工期按时完成，我部与相关科研单位合作，在“既节省工期，又节省施工成本”的情况下，经过多次专题论证，最终决定把部分标准槽段幅宽改为12m的超深超大地下连续墙进行成槽施工，并做好相应的技术保障措施，详细记录施工相关数据，及时归纳总结。
3.1 导墙施工
天津滨海新区淤泥质土自稳性较差，我部为了防止槽壁在地下连续墙成槽时坍塌，首先，采用搅拌桩对地下连续墙内外槽壁进行加固，搅拌桩深20m，直径600mm，咬合200 mm；然后，进行导墙施工。导墙断面采用C25混凝土现浇钢筋混凝土，呈“][”形状，满布螺纹Φ12@200钢筋网片，按两层布置。导墙厚25cm、高度为2m，具体视现场土质情况而定。导墙及槽壁加固搅拌桩内侧净宽按照《钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程》（DB29-103-2004）的要求应大于地下连续墙的设计厚度4cm，即导墙在中心轴线两侧都需外放2cm，内侧净宽应为1.24m。导墙设计详见图1所示。
图1 导墙示意图
3.2 泥浆制备
为保证地下连续墙成槽质量，根据天津滨海新区在地质、地下水性质及相关施工经验进行泥浆配合比设计，采用碱性膨润土、纯碱、CMC、重晶石和自来水等作为原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌合而成。并针对地下水弱酸坏境，配备偏碱性的泥浆，反复检测泥浆各项指标，按检测的情况适当增加外加剂，改善泥浆性能，使之符合要求。为满足文明施工要求，本工程废浆经分离处理后，再用泥浆泵抽到泥浆车外运排弃至业主指定的地点，以免对环境造成污染。具体泥浆性能见表1、2所示。
表1泥浆配合比(1m3浆液)
材料用量(kg)
3.3 成槽施工方法
3.3.1 成槽施工部署
根据天津滨海新区地质情况，我部地下连续墙采用“两钻一抓”施工工艺，首先，采用两台旋挖钻机分别进行孔1、孔2和孔3导孔施工，其导孔间距须满足成槽机抓斗尺寸要求；然后，采用两台SG45地连墙成槽机分别进行墙1、墙2成槽施工；最后，采用超声波检测仪检测整幅地连墙成槽施工质量，发现问题及时纠正，确保超深超大地下连续墙成槽成孔的垂直度达到要求。具体施工流程如图2所示。
图2地连墙成槽施工顺序示意图
3.3.2 地下连续墙施工工艺
3.3.2.1 地下连续墙导孔施工
⑴ 现场放线定出导孔位置，做好导孔的轴线标记，随后，会同有关人员进行复核，作出复核记录。
⑵ 向导墙内注浆，用水泵从泥浆池中泵送泥浆，通过软管进入桩孔，保证浆面在导墙顶标高下0.3m处为宜，随即将两台旋挖钻机就位，然后分别施工孔1、孔2和孔3，如图2所示。
⑶ 钻机根据预设的墙厚开始钻孔、挖掘，往孔内加入泥浆泥浆，边钻孔边加入泥浆，孔中的泥土被装入钻头中，钻进一定深度后，钻头提升到地面，清除钻头内的泥土，然后再次钻孔，泥浆泥浆不断补充到孔内，如此反复工作，达到设计的标高为止。旋挖钻机上配备有深度仪，与钻头下放的钢丝绳相匹配，能实时监控出每斗的钻进情况和孔深。
⑷ 淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于1m/min；在松散砂层中，钻进速度不宜超过3.0m/h。在钻机驾驶室内有仪表盘，压力表显示出孔底的瞬间压力变化，操作人员可根据数据判断孔底地层变化的状况，以采取不同的应对措施。
⑸ 钻孔达到设计深度后，使用仪器对孔的垂直度、沉渣厚度、孔型质量等指标检测。
3.3.2.2 地下连续墙成槽施工
⑴ 根据设计图纸确定的地连墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号分段。随即将两台SG45成槽机按成槽顺序就位，就位前要求场地平整坚实，以满足施工垂直度要求，成槽机履带与导墙垂直，抓斗要对准导墙中心线。每台成槽机旁配备自卸汽车接渣，将泥渣运至临时堆放场暂存。
⑵ 待泥浆储备充足后，两台成槽机首先分别施工墙1，然后分别施工墙2，具体详见图2所示。成槽挖土过程中，抓斗中心应每次对准放在导墙上的孔位标志物，保证挖土位置准确。抓斗闭斗下放，开挖时再张开，每斗进尺深度控制在0.3m左右，上、下抓斗时要缓慢进行，避免形成涡流冲刷槽壁，引起塌槽。
⑶ 成槽机抓斗下放时，应靠其自重缓速下放，不得放空冲放。成槽机抓斗入槽、出槽应慢速、稳定，速度控制在2m/min以内，并根据成槽机的仪表及实测的垂直度情况及时纠偏。
⑷ 成槽时，派专人负责泥浆的放送，泥浆液面高出地下水位1m以上，同时也不能低于导墙顶面0.3m以下。每隔1小时进行槽内的泥浆性能检测，分别对槽顶、槽中和槽底部位泥浆分别取样，及时提供检测数据指导地连墙施工，具体泥浆性能控制指标如表2所示。成槽中如发现泥浆突然消失潜入地下，應不断补充比重1.3以上的泥浆，同时回填槽段直到泥浆液面稳定，再重新成槽，适当提高泥浆比重，且注意观察泥浆液面变化，分析原因。
关键词：超深、超大、地下连续墙、弱酸性地下水、砂质地层
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
天津于家堡站交通枢纽配套市政公用工程场地位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，属滨海平原地貌类型，场内地质存在粉砂、细砂地层，且弱酸性地下水对泥浆具有较大的破坏作用，对地下连续墙成槽极其不利。如果泥浆护壁遭破坏，流砂层将不断向槽内涌入，致使地下连续墙成槽无法继续。
在弱酸性、高水位及不良地质的条件下，为了确保工程工期按时完成，我部联合相关科研单位，分析场内地质情况及关键性制约因素，提出了弱酸性砂质地层条件下超深超大地下连续墙施工技术，并通过成功应用，解决了施工中存在的实际问题。
2、工程概述
2.1 工程简介
本工程位于天津滨海新区于家堡中心商务区北端，总建筑面积约65395.9㎡。包括位于Z1线北侧的轨道交通B2线部分地下结构工程及部分社会车停车场工程。社会停车场基坑深16.5米左右、B2基坑部分深17米左右，围护结构采用地下连续墙，地下连续墙设计厚度为1.2米，墙深约60米，标准幅幅长为5米，共计107幅，中间支撑桩柱共380根；主体结构地下二层多跨框架结构，盖挖逆作施工；本标段盖挖土方约53万m3，基坑回填约14万m3。
2.2 工程地质情况
根据所完成勘探孔资料，在勘察揭露深度范围内，均为第四纪松散沉积物，属第四系河口、滨海、浅海、溺谷、沼泽相沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。本场地地震动峰值加速度0.15g（地震基本烈度为Ⅶ度），为建筑抗震不利地段。
本场地浅层地下水表层为第四系孔隙潜水，赋存于第Ⅱ陆相层与第Ⅴ陆相层之间的粉土、砂土层中的地下水具微承压性，为浅层微承压水。
潜水埋深约为0.50～1.50m（高程-0.84～-1.74m），浅水层范围内大量存在淤泥质粉质粘土。浅层微承压水接受上层潜水的越流补给，同时以渗透方式补给深层地下水。浅层微承压水PH值呈弱酸性，对混凝土结构具硫酸盐中等腐蚀性，在干湿交替作用下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。
图1-1地质纵向断面图
3、超深超大地下连续墙施工方法
本工程地下连续墙设计厚度为1.2m，墙深约60m，标准幅幅宽为5m，有“一”、“Z”、“L”等多种型号，共计107幅。由于前期改迁管线滞后，导致地下连续墙关键施工工期受制约，为了确保施工工期按时完成，我部与相关科研单位合作，在“既节省工期，又节省施工成本”的情况下，经过多次专题论证，最终决定把部分标准槽段幅宽改为12m的超深超大地下连续墙进行成槽施工，并做好相应的技术保障措施，详细记录施工相关数据，及时归纳总结。
3.1 导墙施工
天津滨海新区淤泥质土自稳性较差，我部为了防止槽壁在地下连续墙成槽时坍塌，首先，采用搅拌桩对地下连续墙内外槽壁进行加固，搅拌桩深20m，直径600mm，咬合200 mm；然后，进行导墙施工。导墙断面采用C25混凝土现浇钢筋混凝土，呈“][”形状，满布螺纹Φ12@200钢筋网片，按两层布置。导墙厚25cm、高度为2m，具体视现场土质情况而定。导墙及槽壁加固搅拌桩内侧净宽按照《钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程》（DB29-103-2004）的要求应大于地下连续墙的设计厚度4cm，即导墙在中心轴线两侧都需外放2cm，内侧净宽应为1.24m。导墙设计详见图1所示。
图1 导墙示意图
3.2 泥浆制备
为保证地下连续墙成槽质量，根据天津滨海新区在地质、地下水性质及相关施工经验进行泥浆配合比设计，采用碱性膨润土、纯碱、CMC、重晶石和自来水等作为原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌合而成。并针对地下水弱酸坏境，配备偏碱性的泥浆，反复检测泥浆各项指标，按检测的情况适当增加外加剂，改善泥浆性能，使之符合要求。为满足文明施工要求，本工程废浆经分离处理后，再用泥浆泵抽到泥浆车外运排弃至业主指定的地点，以免对环境造成污染。具体泥浆性能见表1、2所示。
表1泥浆配合比(1m3浆液)
材料用量(kg)
3.3 成槽施工方法
3.3.1 成槽施工部署
根据天津滨海新区地质情况，我部地下连续墙采用“两钻一抓”施工工艺，首先，采用两台旋挖钻机分别进行孔1、孔2和孔3导孔施工，其导孔间距须满足成槽机抓斗尺寸要求；然后，采用两台SG45地连墙成槽机分别进行墙1、墙2成槽施工；最后，采用超声波检测仪检测整幅地连墙成槽施工质量，发现问题及时纠正，确保超深超大地下连续墙成槽成孔的垂直度达到要求。具体施工流程如图2所示。
图2地连墙成槽施工顺序示意图
3.3.2 地下连续墙施工工艺
3.3.2.1 地下连续墙导孔施工
⑴ 现场放线定出导孔位置，做好导孔的轴线标记，随后，会同有关人员进行复核，作出复核记录。
⑵ 向导墙内注浆，用水泵从泥浆池中泵送泥浆，通过软管进入桩孔，保证浆面在导墙顶标高下0.3m处为宜，随即将两台旋挖钻机就位，然后分别施工孔1、孔2和孔3，如图2所示。
⑶ 钻机根据预设的墙厚开始钻孔、挖掘，往孔内加入泥浆泥浆，边钻孔边加入泥浆，孔中的泥土被装入钻头中，钻进一定深度后，钻头提升到地面，清除钻头内的泥土，然后再次钻孔，泥浆泥浆不断补充到孔内，如此反复工作，达到设计的标高为止。旋挖钻机上配备有深度仪，与钻头下放的钢丝绳相匹配，能实时监控出每斗的钻进情况和孔深。
⑷ 淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于1m/min；在松散砂层中，钻进速度不宜超过3.0m/h。在钻机驾驶室内有仪表盘，压力表显示出孔底的瞬间压力变化，操作人员可根据数据判断孔底地层变化的状况，以采取不同的应对措施。
⑸ 钻孔达到设计深度后，使用仪器对孔的垂直度、沉渣厚度、孔型质量等指标检测。
3.3.2.2 地下连续墙成槽施工
⑴ 根据设计图纸确定的地连墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号分段。随即将两台SG45成槽机按成槽顺序就位，就位前要求场地平整坚实，以满足施工垂直度要求，成槽机履带与导墙垂直，抓斗要对准导墙中心线。每台成槽机旁配备自卸汽车接渣，将泥渣运至临时堆放场暂存。
⑵ 待泥浆储备充足后，两台成槽机首先分别施工墙1，然后分别施工墙2，具体详见图2所示。成槽挖土过程中，抓斗中心应每次对准放在导墙上的孔位标志物，保证挖土位置准确。抓斗闭斗下放，开挖时再张开，每斗进尺深度控制在0.3m左右，上、下抓斗时要缓慢进行，避免形成涡流冲刷槽壁，引起塌槽。
⑶ 成槽机抓斗下放时，应靠其自重缓速下放，不得放空冲放。成槽机抓斗入槽、出槽应慢速、稳定，速度控制在2m/min以内，并根据成槽机的仪表及实测的垂直度情况及时纠偏。
⑷ 成槽时，派专人负责泥浆的放送，泥浆液面高出地下水位1m以上，同时也不能低于导墙顶面0.3m以下。每隔1小时进行槽内的泥浆性能检测，分别对槽顶、槽中和槽底部位泥浆分别取样，及时提供检测数据指导地连墙施工，具体泥浆性能控制指标如表2所示。成槽中如发现泥浆突然消失潜入地下，應不断补充比重1.3以上的泥浆，同时回填槽段直到泥浆液面稳定，再重新成槽，适当提高泥浆比重，且注意观察泥浆液面变化，分析原因。