程培春1、2 钟德武2 刘柘锐3 李磊3 史江川2 程国华4 万嘉成5
1.中建一局集团安装工程有限公司 北京 102600
2.中国建筑一局（集团）有限公司 北京 100161
3.国家石油天然气管网集团有限公司深圳液化天然气项目经理部 广东 深圳518040
4.中国寰球工程有限公司北京分公司 北京 100012
5.同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司 上海 200082
摘要：深圳LNG项目深基坑工程，基坑直径100m深50m无内支撑，地下连续墙深54-62m，进入微风化花岗岩15-30m。介绍了临海推填区超深地下连续墙结构及临海推填区超深入岩地下连续墙的关键施工方法。实践表明，超深圆形基坑的分幅及角度满足基坑实用要求；水泥土搅拌桩加固解决了填海区域超厚软弱土层在成槽过程中的坍塌问题；铣钻铣交替施工施工方法有效解决了超深入岩地下连续墙成槽问题；套铣接头解决了超深地下连续墙的接头防水的问题；钢筋笼采用一次性制作成型、一次性整幅吊装105t超重钢筋笼解决了多根钢筋并筋无法连接的施工问题并保证施工工效。结果表明墙体质量、垂直度和止水效果均满足设计要求，能够保证超深基坑的顺利开挖。
关键词：临海推填区地下连续墙；超深入岩；海水与场地地下水联系；超重钢筋笼整体吊装
引言：近年来，液化天然气( Liquefied natural gas，简称LNG) 工业发展迅速，LNG供应量稳步增加。2019年LNG进口数量达6025万吨，同比增长12.03%，2020年受疫情影响，天然气需求有所下降，但我国天然气缺口依然很大。从液化天然气进口国来看，我国主要向澳大利亚进口液化天然气，2019年我国向澳大利亚进口液化天然气398亿立方米占比47%，LNG主要通过船舶运输至港口储罐储存，目前国内基本为地上储罐，一是影响沿海地区美观，二是安全风险因素高，不被周边群所接受，因此地下储罐的建设势在必行。港口附近LNG地下储罐直径大、深度深，上部一般推填土，回填时间短、土层厚度大、沉降不均匀、嵌固能力弱，下部岩石主要为花岗岩、石英斑岩、砾岩，岩石强度大、软硬交替、存在陡崖，并且存在破碎带使海水与场地地下水联系，基坑支护环境复杂，需要因地制宜制定地下连续墙支护结构及施工方法，确保LNG储罐基坑工程的安全。
本文以临海推填土地区，超厚回填土、超深入岩的深基坑为例，提供深基坑地下连续墙结构及施工方法，通过合理的机械配置、先进的施工方法，通过实时监测及时纠偏，形成临海推填区地下连续墙结构及施工方法，以期为后续类似工程提供一定的参考。
1 项目简介
1.1 工程概况
中石油深圳LNG液化天然气调峰站项目是西气东输二线工程的重要配套工程，位于深圳大鹏湾东北岸迭福北片区，应急调峰站基本全部填海造陆形成，陆域面积约26公顷。应急调峰站设四座地下LNG储罐，一期设置2座20万方储罐，二期预留2个罐位。两个储罐基坑均为内径100m、深50m的深大圆形永久基坑；基坑上部为推填土，下部为微风化花岗岩；围护结构均采用地下连续墙，且无内支撑。地下连续墙深54-62m，进入微风化花岗岩15-31.6m，岩石强度最大达到136Mpa。
1.2地质条件
（1）本工程地质条件：拟建场地自上而下依次分布土层为：根据地质调查及钻孔揭露，场地内土层自上而下主要为<1>第四系全新统人工填土层（Q4ml）、<2>海陆互相沉积层（Q4mc）、<3>冲洪积层（Q4al+pa）、<4>第四系风化残积层（Qel）、下伏基岩为<5>白垩系（K）花岗岩、砾岩、石英斑岩、石英砂岩。
（2）建筑场地类别为Ⅲ类。
（3）场地交付标高约+5.50m，设计允许沉降50cm。
2设计原理
2.1圆形基坑分幅
圆形基坑采用72 幅地下连续墙组成外切正多边形拟合而成，通过合理设计幅段长度及转角，确保每幅地墙接头为平接头，确保接头能够可靠传力，从而保证基坑开挖的安全稳定。
地下连续墙的分为Ⅰ型槽段与Ⅱ型槽段，每幅Ⅰ型槽段与Ⅱ型槽段间转角均为170度，接头处套铣厚度200mm。I 型幅段长度均为6400mm（含套铣厚度），II 型幅段长度均为2800mm。
每个基坑Ⅰ型槽段与Ⅱ型槽段各为36幅，混凝土设计强度等级C45，抗渗等级P12。
2.2接头方式的选择
地下连续墙接头形式目前主要包括柔性接头（锁口管等）、刚性接头（十字钢板等）和套铣接头三类形式。
经综合比选，本工程地下连续墙选用套铣接头，主要考虑如下因素：
（1）套铣接头施工工艺简单，省去了接头管（箱）吊放和顶拔环节，也避免了接头管拔断或埋管的风险，同时可以避免混凝土绕流现象，确保地墙施工质量。
（2）套铣接头可以提高圆形基坑地下连续墙的整体性，确保圆形基坑地墙间的轴力有效传递，以充分发挥拱结构的受力优点。
（3）套铣接头处不设置外漏铁件，避免钢板接头等锈蚀影响结构耐久性。
段长度及转角，确保每幅地墙接头为平接头，确保接头能够可靠传力，从而保证基
坑开挖的安全稳定。
地下墙采用套铣接头，每幅 I 型槽段与 II 型槽段间转角均为 170 度，接头处
套铣厚度 200mm。I 型幅段长度均为 6400mm（含套铣厚度），II 型幅段长度均为
2
800mm。
圆形基坑采用 72 幅地下连续墙组成外切正多边形拟合而成，通过合理设计幅
段长度及转角，确保每幅地墙接头为平接头，确保接头能够可靠传力，从而保证基
坑开挖的安全稳定。
地下墙采用套铣接头，每幅 I 型槽段与 II 型槽段间转角均为 170 度，接头处
套铣厚度 200mm。I 型幅段长度均为 6400mm（含套铣厚度），II 型幅段长度均为
2
800mm。
2 工程特点
（1）地下连续墙岩面高
分析：本工程嵌岩深度大，深圳地区中风化花岗岩强度很可能会超出提供的岩石强度范围，这将明显降低地下连续墙施工效率，对在硬岩中开挖地连墙的施工技术要求也较高。
对策：采用旋挖钻机辅助引孔，在一定程度上破坏岩体，再采用MC96液压铣槽机进行修孔，可大幅度降低液压铣的工作负荷，减少设备磨损和故障率，有效提高成槽效率。
（2）地下连续墙钢筋笼吊装施工
分析：本工程地下连续墙钢筋笼最长为59.5m，单幅钢筋笼重超105吨，钢筋笼的吊装施工有一定风险，如何确保钢筋笼吊装作业的安全是施工过程的控制重点。
对策：编制《钢筋笼吊装安全专项方案》，通过专家评审后实施；
严格依据经过专家论证的是专项方案实施，施工现场将责任分解到人，严格控制钢筋笼加工的成品质量，加强钢筋笼吊装作业的旁站工作，严格监督起吊工及司索工按照规范要求进行吊装作业等。
（3）土体不稳定，地下水丰富，易造成槽壁失稳
分析：由于项目地处人工填海区域，填海时间短，推填土、粉砂、淤泥地层十分不稳定，地质复杂。
对策：导墙施工之前，需对地连墙两侧土体及槽内部位进行槽壁加固，以确保地下连续墙施工期间的安全。土体加固的有效性及加固垂直精度会对地下连续墙开挖期间的垂直度、混凝土绕流、施工效率产生影响。采用三轴水泥土搅拌桩进行槽壁加固。
（4）成槽垂直度问题
分析：该项目地下连续墙深度最深达到61m，设计要求成槽垂直度不大于1/600墙高，成槽垂直度控制难度较大。
对策：各槽段开孔前，仔细研究地质钻探资料，掌握各槽段位置的地层状况，提前准备应对措施，并对现场施工技术人员和操作手进行详细交底；
通过液压铣槽机机载测斜装置，在施工过程中对孔斜情况进行全程动态监测，发现偏斜，及时通过铣头上12块液压纠偏板进行纠偏；
坚硬岩石采用旋挖钻等设备进行破岩施工时，实时检测、观察钻孔偏斜情况，发现偏斜及时回填、修孔；
为保证Ⅱ型槽成槽垂直度，在Ⅰ型槽浇筑前，采用接头定位板施工工艺，同时在开孔时采取大扭矩、低转速的铣切方式。
（5）大体积水下混凝土灌注导管问题
分析：由于本项目地下连续墙深度较大，导管插入深度达到61m，自重较大，且在浇筑混凝土过程中，起拔导管时，可能会出现导管卡住。
对策：利用三套61m长导管，两套使用，一套备用，导管采用无缝钢管制成，快速螺纹接头，防止起拔时发生导管卡住、断裂的情况；
在钢筋笼制作时，设置备用导管仓，一旦发生导管卡住的情况下，立即在备用导管仓内下放另一根导管到达混凝土面。利用损坏的导管继续浇灌一定方量的混凝土，以保证备用导管的埋管深度达到规范要求，通过导杆式泥浆泵将备用导管中的泥浆吸出，再通过备用导管继续完成剩余的混凝土浇筑施工，保证混凝土浇筑的质量。
3施工技术分析
3.1施工部署
根据总工期要求及铣槽机的施工工效，将两个基坑各自分为3个区，共计6个区。每个区域内投入1台铣槽机和2台旋挖机施工。
3.2土体加固
本工程T1201和1202储罐地下墙施工范围采用三轴搅拌桩进行槽壁加固，每个储罐加固范围共布置6排搅拌桩，搅拌桩直径均为850mm；每个储罐内排φ850mm三轴搅拌桩采用单排套打，桩底至全风化岩石顶面，共258幅，水泥掺量不小于20%；外排φ850mm三轴搅拌桩采用单排套打，桩底至全风化岩石顶面，共274幅，水泥掺量不小于20%；中间4排φ850mm三轴搅拌桩采用搭接施工，桩底至全风化岩石顶面，共712幅，水泥掺量20%；T1201共1244幅，T1202共1244幅
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图1：地下连续墙槽段内外土体加固节点
3.3导墙施工
导墙施工是地下连续墙施工的关键环节，导墙虽然只是临时结构，但对连续墙施工的意义重大，是整个围护结构施工中重要环节之一，它的主要作用是：
（1）确定连续墙平面位置，控制地下连续墙的施工精度。
（2）为控制成槽深度、检测垂直度、定位钢筋笼提供基准面个工作平台。
（3）由于地表层受地面荷载影响，容易塌陷，因此导墙还起到挡土作用。
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图2：导墙剖面图
3.4地下连续墙成槽施工
双轮铣成槽是目前世界上非常先进的地下连续墙施工专用设备，在复杂地层条件下的钻进能力强、适应性强、功效高、精度高、成槽质量好、成槽深度大、垂直度好、而且施工噪音小、震动小、对环境影响和污染小，通过更换不同类型的刀具即可在不同硬度地质中开挖，在硬岩地质条件下的优势较其它成槽设备更加突出。
（1）抓钻铣结合
该组合方式为强风化花岗岩以上先用液压抓斗施工，强风化花岗岩及以下先采用旋挖预裂引孔，然后使用双轮铣槽机施工。液压抓斗是依靠抓斗自身质量对岩土体产生冲击作用，在满足钢丝绳、提引器等承载力的要求下，可以通过增加抓斗自重、增大斗齿角度、加快抓斗冲击速度等手段来提高工作效率；采用直径1.2m旋挖钻机预裂引孔，Ⅰ型槽段4孔、Ⅱ型槽段2孔，破坏岩石完整性，提高岩体成墙效率。
双轮铣成槽机在回填土等软弱地层中施工进度相对于传统的液压抓斗机优势并非十分明显，为液压抓斗的2~3倍，液压抓斗效率约为3m/h，双轮铣成槽速度单刀效率为7m/h。进入岩层后液压抓斗无法施工，而双轮铣优势尤为明显，选择锥齿刀具，预裂引孔后在中风化岩层中(＜60MPa) 施工效率可达0.7~1.0m/h；在微风化60~80MPa岩层中施工效率约为0.4~0.5m/h、在 80~140MPa岩层中施工效率约为0.05~0.2m/h。在施工实践过程中，由于上部填海软弱土进行土体加固，在加固区域液压抓斗效率缓慢，甚至无法施工。
（2）钻铣结合
该组合方式为先用1.2m（因需要满足垂直度的要求，钻头最大直径的选择受到限制）旋挖钻对整个槽段地层进行一次性预裂引孔到设计标高，然后用双轮铣成槽。实践表明利用旋挖钻引孔后，双轮铣在三轴加固层钻进效率约为7m/h；在中风化岩层中(＜60MPa) 施工效率可达0.7~1.0m/h；在微风化60~80MPa岩层中施工效率约为0.4~0.5m/h、在 80~140MPa岩层中施工效率约为0.05~0.2m/h。由于地质情况复杂，虽然引孔后双轮铣进尺速度增加、钻齿消耗少，但在微风化花岗岩（强度80Mpa以上）及复杂多变的地质情况，钻齿消耗多，纠偏时间长。
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图3：旋挖引孔铣槽施工示意图
（3）铣钻铣交替施工
为了保证在微风化花岗岩（强度80Mpa以上）及复杂地质情况的成槽垂直度，微风化花岗岩以上先使用双轮铣槽机进行施工，将斜岩、软硬岩修平，然后使用1.5m直径旋挖钻机对微风化花岗岩进行预裂引孔，为了保证引孔的垂直度在设计允许范围内，每次引孔长度控制在5-7m，引孔完后使用双轮铣槽机进行铣槽。通过以上交替施工可以保证施工质量，提高施工效率。在微风化岩层( 80~140MPa) 中施工效率约为0.1~0.3m/h。铣槽前通过旋挖引孔提上来的岩石，判断槽段岩石强度，选择合适的齿轮进行施工。因球齿的工作原理为通过磨损来破除岩石，施工缓慢且国内目前暂无与之配套的齿轮箱，所以项目选择锥齿进行施工。
3.5地下连续墙钢筋笼吊装
钢筋笼设置纵、横向桁架筋，保证钢筋笼的刚度。钢筋笼纵向共设置6排吊点，每排吊点横向各分布4个，共计24个。对钢筋笼吊点位置进行加固处理，利用12×2.5cm钢板形成吊装骨架，对钢筋笼整体进行有限元分析。吊装采用两台吊车进行钢筋笼的起吊、安装施工，两台吊车型号分别为400t（超起工况）和260t。
3.6地下连续墙混凝土浇筑
（1）采用两根导管同时灌注，两导管之间距不大于4.5m，导管底部距离槽底0.3~0.5m,采用1.2m3料斗；Ⅱ型槽段采用1根导管灌注。
（2）连续墙灌注混凝土保证混凝土面上口平，要求一个槽段上的两个导管开始时同时灌注，两个混凝土车（每车不少于12方混凝土）对准导管漏斗同时放灰，保证混凝土同时下落，混凝土面层同时上升。
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图4：混凝土导管布置示意图
（3）首灌量的确定：根据导管下口埋入混凝土深度不小于1m来确定，混凝土不少于29m3。设专人经常测定混凝土面高度，并记录混凝土灌注量（因混凝土上升面一般都不水平，应在三个以上位置量测）。其目的是以此来确定拔管长度，埋管深不得少于1.5m，一般控制在2～4m为宜，导管埋深最大不超过6m。
（4）为保证混凝土在导管内的流动性，防止出现混凝土夹泥现象，水下混凝土必须连续灌注，不得中断，混凝土面上升速度不小于2m/h。双导管同时灌注，两侧混凝土面均匀上升，高差不得大于500mm。灌注全槽时间不得超过混凝土初凝时间。
4结语
在临海推填土区域回填土沉降未稳定、嵌固不足，岩层复杂多变、岩层斜度大、岩石硬度大、软硬岩分布等复杂的地质条件下，地下连续墙结构布置及施工十分困难。本工程通过详细的理论与实践结合，确保工程质量满足使用要求。通过合理的工艺选择与施工部署，针对不同地层特点使用不同的施工方法，达到了良好的效果。
参考文献
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