浅析地下连续墙入微风化岩特殊处理技术
关键词：
前言
某车站工程南端基岩披露特别高,按设计要求，该段连续墙入微风化花岗岩深度平均约为5m，给地下连续墙施工带来很大的困难，严重影响工期。在投入大量冲桩机后连续墙施工速度仍未能明显提高，并且钻头损坏严重，伴随偏孔卡锤现象经常发生。使用地下连续墙入微风化岩特殊处理技术可以有效减小连续墙在微风化岩层中冲岩难度，同时明显加快施工进度。因此，该项技术工法是本工程连续墙施工的关键技术之一。地下连续墙入微风化岩层的特殊施工处理技术的原理是通过采用超前精钢钻对硬岩层进行提前钻孔，加大岩层破碎度以利于冲孔，减少施工难度，同时减少连续墙入岩深度，改为吊脚地下连续墙，墙体外放500mm，对底部则采用预应力锚杆锁定连续墙及土钉喷锚围护进行加固的方法。
1工程概况
本工程地下连续墙的插入（持力层）深度要求：插入残积土层和全风化为6.5m；插入强风化层为3.5m；插入中风化为2.5m；插入微风化为1.5m；即墙体深度17.4～31.2m。围护结构连续墙将近有1/3的槽幅须嵌入微风化花岗岩，为燕山期花岗岩，中粗粒结构，块状构造，岩石质量指标RQD值为40～80，岩石天然抗压强度范围值fc＝30.5～97.1MPa，平均值为fc＝65.4MPa，标准值fc＝59.6Mpa。
2超前钻施工工艺
（1）工艺流程图见图1。
（2）施工要点
连续墙导向孔施工顺序见图2：
导向孔孔径按连续墙厚度确定，本工程为800mm。施工中按先主导向孔，后辅导向孔，再修槽孔的顺序施工，对此，在主导向孔位布置3个超前钻孔，辅导向孔位布置2个超前钻孔，使岩层有足够临空面，以利于冲孔钻破碎岩石。本工程采用TJ18-HZQE型精钢钻机，钻孔需确定其位置和垂直度不偏离导向孔位置。
经现场实践试验后，在相同入岩深度时，采用该预处理方法在成本上虽然有所增加，但明确地避免了偏孔、卡锤现象，冲孔效率也有明显提高，修锤频率也明显地降低，极大减少了机械维修的时间，并通过钻孔与冲孔的流水作业，对工期有了可控性的保障。
3吊脚墙施工工艺
（1）工艺流程见图3。
（2）预应力锚索施工
预应力锚索施工工序为:测放孔位→钻机定位、定角度→钻孔→下锚索→清孔→制备浆液→一次注浆→二次注浆→达到设计要求强度→张拉锁定。
1）按设计图测放出预应力锚索的孔位，并做好孔位标记。
2）采用钻机或锚杆机成孔，移机就位后调整方向及角度，预应力锚索的倾角为25°。
成孔直径为φ150mm。钻孔过程中及时清理孔口排出的钻渣，钻至设计深度后将孔内钻渣清理干净。钻孔过程中遇到流砂、松散的杂填土层时应采用泥浆或套管护壁，防止塌孔；本工程预应力锚索的锚固段按入岩深度进行控制。
3）预应力锚索的锚筋采用3×3φ12.9，另H1~4采用4×7φ15.24高强度钢绞线，按设计长度在加工场里制作加工完成，锚筋应按要求的间距设对中支架。
4）预应力锚索一次注浆管采用φ33mm高压软管，在锚杆制作时将注浆管穿过定位支架的钢管固定于锚杆上，注浆管端部距锚杆底部约30cm；二次注浆管采用φ15硬塑管，并分段设置出浆孔及止浆装置，制作锚索时绑扎在定位支架的外侧。
5）预应力锚索的自由段长度为5.0m，自由段钢绞线采用波纹管套住，使之与锚杆固结体分离；制作好的锚杆应按锚杆孔号进行编号并挂牌标识。
6）当钻孔钻至设计深度后，通过钻杆泵送大泵量清水将钻孔内的钻渣清出孔外，随即将制作好的锚杆下入孔内。然后通过注浆管向孔内泵送大泵量的清水，将孔内的泥浆及钻渣冲出孔外，直至孔口返出清水。
7）预应力锚索采用二次注浆工艺，钻孔清干净后随即可开始注浆，一次注浆时通过一次注浆管向孔内注浆，注浆压力为0.4～0.6MPa，当浆液满出孔口后，可一边用慢档向孔内注浆一边缓慢地将注浆管拉出孔外，拉出注浆管后随即对孔内进行补浆，并采用注浆塞或压浆袋进行压浆。当一次注浆初凝后（一般为6～12小时），即可开始二次注浆，二次注浆压力应保持在2～3Mpa。
8）一次注浆体采用纯水泥浆，水灰比采用0.4～0.45，为提高其早期强度应加入5‰的FDN早强减水剂，浆液的搅拌严格按水灰比进行且要求搅拌均匀，并经过筛选后方可泵送；二次注浆体应采用水灰比0.5～0.6纯水泥浆。
9）预应力锚索锚固体砼及腰梁砼强度达到70%的设计强度后（一般为7天），方可进行张拉锁定。预应力锚索张拉锁定采用分级加载法，加载为10KN/次，约2～3分钟加载一次，每根锚杆锚索都应预力施加至设计值后再进行锁定，锁定后的预应力值为设计轴力的0.6倍，施工时采用的锁定力值应考虑锚头松弛等造成的预应力损失，适量取大些锁定值。
10）锁定后方可继续往下开挖，当该层锚杆或锚索还没施工完毕，严禁继续开挖。
（3）注意事项：
1）制做钢筋笼时，需注意安装锚索孔位的准确性和角度，并做好相关记录，以利于开挖后找到该孔位，缩短锚索的成孔时间。
2）注意锚索处墙体内暗梁钢筋的施工，保证该部位具有足够强度，避免锚索造成的应力集中。
3）若开挖后发现预埋锚索孔位破坏或丢失，可采用成孔机在连续墙上相应位置补孔。
4）各幅连续墙底标高差距不宜过大，应尽量保持在同一标高上，或有一定坡度，以利于开挖后锚索的施工，避免因标高不一致导致开挖及施工困难。
4锚杆
锚杆的施工工序为：定孔位→钻机就位→调好钻孔角度→钻孔→下入锚索（筋）→灌浆→补浆。
（1）根据各支护剖面段锚杆的标高、孔距测放出锚杆的孔位，孔位测定后应用短钢筋或油漆做好孔位标记。
（2）移机就位，并调整锚杆机的方向及角度，锚杆的倾角为20°，施工时应注意按各支护剖面段严格控制角度。
（3）锚杆成孔采用专用锚杆钻机或XY-1型工程钻机，成孔孔径为100mm，钻孔过程中及时清理孔口排出的钻渣，钻至设计深度后将孔内钻渣清理干净。钻孔过程中遇到流砂层时应采用泥浆或套管护壁，防止塌孔。
（4）锚杆成孔过程中若遇不明障碍物时，不得强行钻进，应先予以查明，若遇地下设施时应在其上下或左右移孔另钻，幅度不超过0.4m，同时用水泥砂浆封堵废孔。
（5）Φ20锚筋可先在钢筋制作场裁接好，并按间隔在钢筋上设置对中支架。
（6）锚筋下入孔底后，再下入1寸水管至离孔底0.3m处，外接高压注浆管进行灌浆，当水泥浆返至孔口时，即用注浆塞或注浆袋封堵孔口，使浆液在压力下扩散进而加固土体。
（7）拔出灌浆管后在孔口补浆，保证浆液充满孔内，浆液终凝收缩后应及时补浆。
（8）注浆材料采用42.5R普通硅酸盐水泥砂浆，水灰比为0.38～0.45及灰砂比为0.5～1，为加速其凝固，可添加适量的早强剂，注浆压力一般不低于1MPa。
5挂网及喷射混凝土
喷砼的工序如下:修整坑壁坡面→设立厚度标记及泄水孔→喷射底层砼→绑扎钢筋网→施工锚杆→焊接骨架筋→喷射面层砼。
（1）当人工修好坑壁面时，用短钢筋或铁线在坑壁按1m×1m的间距做好厚度标记，同时在坑壁局部渗水部位设立φ15mm泄水孔（梅花状分布，间距2m×2m）。
（2）喷射混凝土标号为C20，其配合比为42.5R水泥:砂:石（粒径＜1cm）=1:2:2（或1：2.5：2.5），喷射砼的水灰比一般采用0.4～0.45；粉状速凝剂的掺量一般为水泥重量的3%左右。配合比应通过实验室试配确定，并现场取样制作试件检验强度。
（3）喷射底层砼，底层厚度应控制在50mm左右，同时预留好钻孔位置，喷面初凝后即可进行注浆土钉或预应力锚索施工。喷射砼接茬应斜交搭接，搭接长度一般为喷射砼厚度的2倍以上。
（4）对应部位锚杆或预应力锚索完成后，用人工按200×200mm的网度绑扎φ8钢筋网，钢筋网搭接长度不少于100mm，接头应适当错开，钢筋网应紧贴底层砼。
（5）网筋焊接绑扎完成后，随即焊接双向骨架筋（水平及垂直方向）。骨架筋采用单面焊接的搭接长度不小于10d。
（6）骨架筋及锚头锁定筋焊好后，随即喷射面层砼，喷砼表面应尽量平整。喷砼时应控制好水量，使喷面呈湿润光泽，且无干斑或滑移流淌现象。喷射混凝土终凝2小时后，应浇水养护，养护时间不少于7天。
（7）锚杆施工后，部分锚杆头可能出现渗水现象，对渗水部位应设置喷砼面泄水孔进行排水。
（8）预应力锚杆部位在面层喷砼完成后，应立即施工锚杆腰梁；
（9）喷锚施工时，应尽量避免在降雨量大的雨天或大雨过后立即开挖工作面，同时做到紧凑快速，尽量减少坡壁裸露时间。
结束语
本次对连续墙入岩层进行预处理及采用吊脚墙施工属首次应用，地下连续墙入微风化岩的预处理施工技术在提高生产效率的同时，产生良好的经济效益。实践证明该技术工法运用，成功地提前了工期，支护结构质量和基坑各项监测指标都能满足设计和相关规范的要求，同时能在一定成度上节省成本，另外，特别对在微风化的节理发育不完全的岩层中较为适用。
参考文献
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