CN110512593A - 填海区超深地连墙结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了填海区超深地连墙结构及其施工方法,所述地连墙结构呈环状，地连墙结构包括间隔设置的Ⅰ型地连墙和Ⅱ型地连墙，Ⅰ型地连墙包括Ⅰ型槽段、设置在Ⅰ型槽段内的钢筋笼和现浇混凝土，Ⅱ型地连墙包括Ⅱ型槽段、设置在Ⅱ型槽段内的钢筋笼和现浇混凝土。抓槽工艺施工可提前进行，不占施工主线时间，大大增加施工效率，缩短施工时间。地处填海地区，属于软土土质，地连墙施工前使用三轴搅拌进行土体加固。较好的控制垂直度保证套接宽度、避免后期漏水。成型后的地连墙结构坚固耐用，基坑支护结构安全等级为一级，重要性系数1.1。基坑临时支护结构设计使用年限为两年，兼作永久结构设计使用年限为50年。

Description

填海区超深地连墙结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及地连墙施工领域，特别是填海区超深地连墙结构及其施工方法。

背景技术

填海区的地质条件复杂，地连墙结构入岩（微风化）达到15m-30m，岩样强度最大达到90Mpa，如何选择合适的机械设备，合理的安排流水段是施工时必须考虑的问题。在填海区超深地连墙结构存在的主要问题有：第一，没有可以直接参照的施工样本，且施工工期有限；第二，土质条件复杂、深度大，土方开挖难度大；第三，垂直度不好控制；第四，地连墙结构钢筋笼整体吊装难度大且安全不好保证；第五，施工成本高。

发明内容

本发明的目的是提供填海区超深地连墙结构及其施工方法，要解决填海区超深地连墙结构施工时没有合理的机械搭配、土方开挖难度大、开挖垂直度不好控制、施工成本高、周期长的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供填海区超深地连墙结构，所述地连墙结构呈环状，地连墙结构包括间隔设置的Ⅰ型地连墙和Ⅱ型地连墙，Ⅰ型地连墙包括Ⅰ型槽段、设置在Ⅰ型槽段内的钢筋笼和现浇混凝土，Ⅱ型地连墙包括Ⅱ型槽段、设置在Ⅱ型槽段内的钢筋笼和现浇混凝土，Ⅰ型槽段包括第一槽段、第二槽段以及设置在第一槽段和第二槽段间的过渡槽段，第二槽段与Ⅱ型槽段外侧面平齐。

进一步，Ⅰ型槽段的长度为6600-6700mm；Ⅰ型槽段的Ⅱ型槽段的宽度相同均为1500mm；地连墙结构的深度为53-61m。

进一步，第一槽段的长度为2800mm；第二槽段的长度为2800mm；过渡槽段的长度为2800mm；Ⅱ型槽段的长度为2800mm。

进一步，过渡槽段和第二槽段之间的夹角为160°-170°。

进一步，Ⅰ型槽段和Ⅱ型槽段的数量均为36幅。

本发明还提供上述填海区超深地连墙结构的施工方法，施工方法具体包括如下步骤：

步骤一，土地处理；地质条件特殊，地质自上而下为吹填土、海底淤泥、海底岩石，上部土方的含水量较大，海底岩石硬度较大，上部土方使用三轴搅拌桩进行土体加固；土层施工采用抓槽机进行施工；

步骤二，地连墙结构成槽施工；地连墙接口处选取套铣施工工艺，先施工相邻的两幅Ⅰ型地连墙，待相邻两幅Ⅰ型地连墙施工完成后，施工两幅Ⅰ型地连墙之间的Ⅱ型地连墙，随后施工相邻下一幅Ⅰ型地连墙；

其中，Ⅰ型槽段和Ⅱ型槽段的具体施工方法为：

s1，旋挖引孔；使用旋挖机自地面引孔至地连墙底部，桩径1.5米；其中Ⅰ型槽段引三个孔，Ⅱ型槽段引一个孔；

s2，Ⅰ型槽段上部土层成槽；使用抓槽机分三次进行成槽，依次为靠槽段边抓槽，最后进行中部剩余土方；

s3，Ⅰ型槽段下部岩层成槽；使用双轮铣槽机进行3刀成槽，依次为靠槽段边岩层破除成槽，最后进行中部剩余岩层破除成槽；

s4，Ⅰ型槽段超声波检测、清孔、下放钢筋笼，浇筑混凝土；

s5，Ⅱ型槽段；采取套铣施工工艺，自地面开始使用双轮铣成槽；

步骤三，地连墙结构的钢筋笼在加工场整幅加工，由一台650t履带吊、辅以350t履带吊完成钢筋笼起吊运输及下放工序。

进一步，每幅Ⅰ型槽段设置至少六个声测管，每幅Ⅱ型槽段设置至少四个声测管。

进一步，声测管采用φ60冷拔钢管，壁厚2.5mm，检测完成后需进行注浆封堵。

进一步，机械的数量为：双轮铣六台、旋挖机六台以及抓槽机两台。

进一步，每台双轮铣的工作空间需要为5*8m，后台需要20㎡；每台旋挖机工作空间为4m*6m，抓槽机施工空间为5*8m；

在土层中的效率：抓槽机土层综合效率为10m/小时；

在岩层中的效率：双轮铣旋挖引孔后综合施工效率0.05 m/小时，旋挖引孔效率0.3 m/小时。

本发明的有益效果体现在：

1，本发明提供的填海区超深地连墙结构及其施工方法，地连墙结构设计巧妙、合理复核地质勘探后的实际情况。

2，本发明提供的填海区超深地连墙结构及其施工方法，根据地勘报告显示岩层硬度较高，双轮铣在硬质岩层施工效率较慢，因此提前插入旋挖机先进行引孔施工，可大大增加双轮铣施工效率，提高约6倍。

3，抓槽机在土层施工效率约是双轮铣的两倍，因此计划在土层施工使用抓槽工艺进行施工，入岩后进行双轮铣成槽施工。抓槽工艺施工可提前进行，不占施工主线时间，大大增加施工效率，缩短施工时间。

4，地处填海地区，属于软土土质，地连墙施工前使用三轴搅拌进行土体加固。较好的控制垂直度保证套接宽度、避免后期漏水。成型后的地连墙结构坚固耐用，基坑支护结构安全等级为一级，重要性系数1.1。基坑临时支护结构设计使用年限为两年，兼作永久结构设计使用年限为50年。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明地连墙结构示意图。

图2是本发明地连墙结构的细化图。

图3是Ⅰ型槽段的施工示意图。

图4是旋挖引孔示意图。

图5是第一槽段软土层抓槽机成槽示意图。

图6是第二槽段软土层抓槽机成槽示意图。

图7是过渡槽段软土层抓槽机成槽示意图。

图8是第一槽段岩层双轮铣成槽示意图。

图9是第二槽段岩层双轮铣成槽示意图。

图10是过渡槽段岩层双轮铣成槽示意图。

图11是Ⅰ型槽段钢筋笼下放图。

图12是Ⅰ型槽段浇筑混凝土效果图。

图13是Ⅱ型槽段套铣成槽示意图。

图14是Ⅱ型槽段完成示意图。

图15是三轴搅拌桩的施工顺序图。

图16是三轴搅拌桩施工流程图。

附图标记：1-Ⅰ型地连墙、2-Ⅱ型地连墙、3-Ⅰ型槽段、31-第一槽段、32-第二槽段、33-过渡槽段、

4-Ⅱ型槽段、5-抓槽机、6-双轮铣、7-旋挖引孔、8-土层、9-岩层、10-钢筋笼。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。

实施例1

本工程基坑内径100m，挖深50m，基坑支护采用地连墙和内衬墙形式，基坑拱形受力。根据地勘报告及设计图纸，地连墙结构入岩，即，微风化达到15m-30m，岩样强度最大达到90Mpa，合理的安排流水段。招标文件总工期550d，去除基坑开挖过程的相关施工，基坑围护结构施工仅能占至220d，因此，需要非常合理的规划施工部署。

如图1所示，本发明提供填海区超深地连墙结构，所述地连墙结构呈环状，地连墙结构包括间隔设置的Ⅰ型地连墙1和Ⅱ型地连墙2，Ⅰ型地连墙1包括Ⅰ型槽段3、设置在Ⅰ型槽段3内的钢筋笼10和现浇混凝土，Ⅱ型地连墙2包括Ⅱ型槽段4、设置在Ⅱ型槽段4内的钢筋笼10和现浇混凝土。

如图2所示，Ⅰ型槽段3包括第一槽段31、第二槽段32以及设置在第一槽段31和第二槽段32间的过渡槽段33，第二槽段32与Ⅱ型槽段4外侧面平齐。地连墙Ⅰ型槽段3与Ⅱ型槽段4各为36幅，Ⅰ型槽段3的Ⅱ型槽段4的宽度相同均为1500mm。地连墙厚度1.5m，深度53-61m，混凝土设计强度等级C45，抗渗等级P12。导墙混凝土等级C30。

如图3所示，Ⅰ型槽段3的总长度为6600-6700mm，过渡槽段33和第二槽段32之间的夹角为160°-170°。第一槽段31的长度为2800mm，第二槽段32的长度为2800mm，过渡槽段33的长度为2800mm。Ⅱ型槽段4的长度为2800mm。

每幅Ⅰ型槽段3均设至少六个声测管，每幅Ⅱ型槽段4均设至少四个声测管。声测管采用φ60冷拔钢管，壁厚2.5mm，检测完成后需进行注浆封堵。

本发明提供的上述填海区超深地连墙结构的施工方法：

步骤一，土地处理；地质条件特殊，常规深基坑都是在内陆施工，本工程临海施工，地质自上而下为吹填土、海底淤泥、海底岩石，上部土层8的含水量较大，海底岩石硬度较大。

本工程位于海边及地表以下30m范围内存在软土，地连墙成槽较为困难，因此该范围内的土体使用三轴搅拌桩进行土体加固后再进行成槽工艺。考虑到施工效率，土层8施工采用抓槽机5进行施工。

步骤二，地连墙结构的成槽施工；地连墙接口处选取套铣施工工艺，先施工相邻的两幅Ⅰ型地连墙1，待相邻两幅Ⅰ型地连墙1施工完成后，施工两幅Ⅰ型地连墙1之间的Ⅱ型地连墙2，随后施工相邻下一幅Ⅰ型地连墙1；

如图4-10所示，Ⅰ型槽段3和Ⅱ型槽段4的具体施工方法为：

s1，旋挖引孔7；使用旋挖机自地面引孔至地连墙底部，桩径1.5米；其中Ⅰ型槽段3引三个孔，Ⅱ型槽段4引一个孔；

s2，Ⅰ型槽段3上部土层8成槽；使用抓槽机5分三次进行成槽，依次为靠槽段边抓槽，最后进行中部剩余土方；

s3，Ⅰ型槽段3下部岩层9成槽；使用双轮铣6槽机进行3刀成槽，依次为靠槽段边岩层9破除成槽，最后进行中部剩余岩层9破除成槽；

s4，Ⅰ型槽段3超声波检测、清孔、下放钢筋笼10，浇筑混凝土；

s5，Ⅱ型槽段4；采取套铣施工工艺，自地面开始使用双轮铣6成槽；

如图11-14所示，步骤三，地连墙结构钢筋笼10在加工场整幅加工，设计图纸中要求地连墙结构钢筋笼10考虑整幅吊装，长度达53-61m，钢筋笼10重量可达120t，选择合理的吊装设备、组织合适的吊装方案，保证吊装安全。可以由一台650t履带吊、辅以350t履带吊完成钢筋笼10起吊运输及下放工序。

机械的具体数量可以为：双轮铣6六台、旋挖机六台以及抓槽机5两台。每台双轮铣6的工作空间需要为5*8m（后台需要20㎡），每台旋挖机工作空间为4m*6m，抓槽机5施工空间为5*8m。在土层8中的效率：抓槽机5土层8综合效率为10m/小时。在岩层9中的效率：双轮铣6旋挖引孔7后综合施工效率0.05 m/小时，旋挖引孔7效率0.3 m/小时。

其中，采用双轮铣6槽机的工艺成槽，反循环工艺清孔；槽段成槽采用旋挖引孔7、抓槽机5成槽处理水泥土、双轮铣6成槽处理海底岩石。地连墙深度范围可以为53m、55m、56m，最深的为61m，属于超深。

根据地勘报告显示，岩层9芯样强度较高，双轮铣6槽机-宝峨/土力在此岩层9中施工较慢，因此需要提前使用旋挖机进行旋挖引孔7，引孔后使用双轮铣6槽机。场地岩石起伏较大，施工过程及最终支护结构偏压较大，为保证施工时成槽质量及垂直度控制，根据现场海水等条件，通过实验配置护壁泥浆配比；同时根据不同地层，通过机械控制，调整刀头位置，保证垂直度；基坑临海施工，场地含水量及水压较大，为保证地连墙结构的止水效果，接头止水采用套铣接头，套接200mm，深度最长达61m，垂直度要求小于1/600。

地连墙结构与内衬墙的连接采用预埋接驳器及型钢钢板连接。预埋接驳处，表面混凝土凿除深度小于20mm。预埋钢筋接驳器在混凝土导管范围内的埋入深度相应减小，但锚固长度不变。地墙定位时，以每幅地墙外侧转折点到圆心的距离51.697m为半径量测控制值，半径控制值偏差不得大于10mm，相邻两幅地墙半径控制值偏差不得大于5mm。地墙内部预留钢套管、注浆管，每3m预留一根直径不小于100mm，并做好封堵措施。

如图15所示，三轴搅拌桩的工艺要求：龄期及流水段划分，三轴搅拌桩机进场三台，每个圆环分三个流水段，施工完成一个圆环后立即进行另外一个圆环的施工。

单个机械施工顺序：由序号顺序1、2、3、4、5….进行施工，相邻施工间隔时间不超过24小时。

参照图16所示，三轴搅拌桩施工包括如下步骤：

步骤一，三轴搅拌桩定位放样；

根据设计要求进行场地平整，放样；

该项工作的测量放样包含s1，根据设计资料放出打设宽度；s2，根据设计图画出布桩平面图，标明排列编号，放出具体桩位，施工前必须经过监理复核；

步骤二，预挖沟槽；

根据三轴搅拌桩桩位中心线用PC200挖机开挖沟槽，并清除障碍物。开挖导向槽余土应及时处理，以保证桩机水平行走；

步骤三，设备就位；

由现场施工员统一指挥桩机就位，桩机下铺钢板，移动前要看清四周位置的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况，及时纠正，桩位偏差不大于50mm，桩机应平稳，确保桩机的垂直度，垂直度偏差不大于0.5%；

步骤四，制备水泥浆及浆液注入；

开钻前对拌浆工作人员做好交底工作，水灰比控制在1.5-2.0，水泥掺入比18%，水泥浆配制好后，停滞时间不超过2小时，因故搁置超过2小时以上的浆液应作废浆处理，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不超过12小时，注浆压力控制在1.5Mpa以上。

步骤五，钻进；

严格控制下沉速度，下沉速度为0.5-1.0m/min。

步骤六，搅拌提升；

三轴搅拌桩位水泥和原状土均匀搅拌，提升过程中进行喷浆搅拌。同时严格控制提升速度，提升速度为1.0-1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆。

按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

特殊情况处理：

第一，有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报业主、监理、设计，经各方研究后，采取补救措施；

第二，在施工过程中，如遇停电或特殊情况造成停机造成成桩工艺中断时，应将搅拌机下降至停浆点以下1米处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续桩体。如因故停机时间过长，宜先拆卸输浆管路，清洗，以防止浆液硬结堵管；

第三，发现管路堵塞，应立即停泵处理，待处理结束后立即将搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10-20S后恢复向上提升搅拌，以防止断桩发生。

第四，施工冷缝处理，施工过程中因超时无法搭接或搭接不良时，应作为冷缝记录，采取在搭接处补做搅拌桩技术措施，保证搅拌桩的施工质量。

三轴搅拌桩的相关参数：

第一，三轴搅拌桩直径850mm，搅拌桩轴之间搭接250mm，采用“一喷一搅”工艺。

第二，三轴搅拌桩底至全风化岩面且深度不超过30m，根据地勘报告显示全风化岩面的深度，确定三轴搅拌桩施工长度约为17m-30m。

第三，地连墙范围共计六排搅拌桩，最外侧两排为套接工艺，套接一桩，中部四排为搭接工艺。

第四，所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

第五，三轴搅拌桩施工下沉速度不超过0.5-1.0m/min，提升速度不超过1.0-1.5m/min。

第六，检测遵循钻芯取样，28天无侧限抗压强度≥0.8Mpa，检测数量不少于总桩数的1%。

通过首个槽段施工，对不同地层的成槽工艺、工效和质量进行总结比较，提出合理可行的成槽工艺用于后续槽段施工。工期约为150天。并且，单个成槽时间最长达10天，泥浆浸泡导致塌孔风险最低，质量安全风险小。

实施例2，填海区超深地连墙结构及其施工方法，同实施例1，不同之处在于：地连墙成槽施工全部依靠双轮铣6机械。机械的具体数量可以为：双轮铣6六台。每台双轮铣6的工作空间需要为5*8m，后台需要20㎡。在土层8中的效率：双轮铣6综合土层8施工效率3.57m/小时；在岩层9中的效率：双轮铣6综合施工效率0.01 m/小时。与实施例1相同的工程量，工期超过400天。

实施例3，填海区超深地连墙结构及其施工方法，同实施例1，不同之处在于：地连墙成槽施工先用旋挖机进行引孔，后使用双轮铣6进行成槽，其余工艺同双轮铣6施工。机械的具体数量可以为：双轮铣6六台、旋挖机六台。每台双轮铣6的工作空间需要为5*8m，后台需要20㎡，每台旋挖机工作空间为4m*6m。在土层8中的效率：双轮铣6综合土层8施工效率3.57m/小时；在岩层9中的效率：双轮铣6综合施工效率0.05 m/小时，旋挖引孔7效率0.3 m/小时。与实施例1相同的工程量，工期约为200天。

小结：实施例1提供的施工效率是三个实施例中最快的。抓槽机5优先进行抓土施工不占主关键线路，使用抓槽机5可以减少双轮铣6连续施工带来的工期延长，并且抓槽机5在土层8的工作效率远高于双轮铣6在土层8的工作效率。旋挖引孔7后双轮铣6在岩层9施工效率提高约五倍。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.填海区超深地连墙结构，其特征在于：所述地连墙结构呈环状，地连墙结构包括间隔设置的Ⅰ型地连墙(1)和Ⅱ型地连墙(2)，Ⅰ型地连墙(1)包括Ⅰ型槽段(3)、设置在Ⅰ型槽段(3)内的钢筋笼(10)和现浇混凝土，Ⅱ型地连墙(2)包括Ⅱ型槽段(4)、设置在Ⅱ型槽段(4)内的钢筋笼(10)和现浇混凝土，Ⅰ型槽段(3)包括第一槽段(31)、第二槽段(32)以及设置在第一槽段(31)和第二槽段(32)间的过渡槽段(33)，第二槽段(32)与Ⅱ型槽段(4)外侧面平齐。

2.如权利要求1所述的填海区超深地连墙结构，其特征在于，Ⅰ型槽段(3)的长度为6600-6700mm；Ⅰ型槽段(3)的宽度与Ⅱ型槽段(4)的宽度相同均为1500mm；地连墙结构的深度为53-61m。

3.如权利要求1所述的填海区超深地连墙结构，其特征在于，第一槽段(31)的长度为2800mm；第二槽段(32)的长度为2800mm；过渡槽段(33)的长度为2800mm；Ⅱ型槽段(4)的长度为2800mm。

4.如权利要求1所述的填海区超深地连墙结构，其特征在于，过渡槽段(33)和第二槽段(32)之间的夹角为160°-170°。

5.如权利要求1所述的填海区超深地连墙结构，其特征在于，Ⅰ型槽段(3)和Ⅱ型槽段(4)的数量均为36幅。

6.如权利要求1-5所述的填海区超深地连墙结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，土地处理；地质条件特殊，地质自上而下为吹填土、海底淤泥、海底岩石，上部土层(8)的含水量较大，海底岩石硬度较大，上部土层(8)使用三轴搅拌桩进行土体加固；土层(8)施工采用抓槽机(5)进行施工；

步骤二，地连墙结构成槽施工；地连墙接口处选取套铣施工工艺，先施工相邻的两幅Ⅰ型地连墙(1)，待相邻两幅Ⅰ型地连墙(1)施工完成后，施工两幅Ⅰ型地连墙(1)之间的Ⅱ型地连墙(2)，随后施工相邻下一幅Ⅰ型地连墙(1)；

其中，Ⅰ型槽段(3)和Ⅱ型槽段(4)的具体施工方法为：

s1，旋挖引孔(7)；使用旋挖机自地面引孔至地连墙底部，桩径1.5米；其中Ⅰ型槽段(3)引三个孔，Ⅱ型槽段(4)引一个孔；

s2，Ⅰ型槽段(3)上部土层(8)成槽；使用抓槽机(5)分三次进行成槽，依次为靠槽段边抓槽，最后进行中部剩余土方；

s3，Ⅰ型槽段(3)下部岩层(9)成槽；使用双轮铣(6)槽机进行3刀成槽，依次为靠槽段边岩层(9)破除成槽，最后进行中部剩余岩层(9)破除成槽；

s4，Ⅰ型槽段(3)超声波检测、清孔、下放钢筋笼(10)，浇筑混凝土；

s5，Ⅱ型槽段(4)；采取套铣施工工艺，自地面开始使用双轮铣(6)成槽；

步骤三，地连墙结构的钢筋笼(10)在加工场整幅加工，由一台650t履带吊、辅以350t履带吊完成钢筋笼(10)起吊运输及下放工序。

7.如权利要求6所述的填海区超深地连墙结构的施工方法，其特征在于，每幅Ⅰ型槽段(3)设置至少六个声测管，每幅Ⅱ型槽段(4)设置至少四个声测管。

8.如权利要求7所述的填海区超深地连墙结构的施工方法，其特征在于，声测管采用φ60冷拔钢管，壁厚2.5mm，检测完成后需进行注浆封堵。

9.如权利要求6所述的填海区超深地连墙结构的施工方法，其特征在于，机械的数量为：双轮铣(6)六台、旋挖机六台以及抓槽机(5)两台。

10.如权利要求6所述的填海区超深地连墙结构的施工方法，其特征在于，每台双轮铣(6)的工作空间需要为5*8m，后台需要20㎡；每台旋挖机工作空间为4m*6m，抓槽机(5)施工空间为5*8m；

在土层(8)中的效率：抓槽机(5)土层(8)综合效率为10m/小时；

在岩层(9)中的效率：双轮铣(6)旋挖引孔(7)后综合施工效率0.05 m/小时，旋挖引孔(7)效率0.3 m/小时。