塑性混凝土防滲墻在隧道施工中的應(yīng)用

孫瑛琳

（山東水利工程總公司，山東 濟(jì)南 250014）

上海軌道交通12號線土建20標(biāo)段提籃橋站、大連路站施工工程，位于上海市虹口區(qū)。本標(biāo)段由上海市機械施工有限公司施工總承包，采用日本小松盾構(gòu)機單圓盾構(gòu)法施工。該標(biāo)段地質(zhì)情況復(fù)雜，地下水位高、巖層強風(fēng)化、滲透系數(shù)大，強地下滲水導(dǎo)致隧道成洞困難；線路臨近居民住宅區(qū)，在巖石強度低的地質(zhì)條件下地鐵施工產(chǎn)生的應(yīng)力易對線路兩側(cè)的住宅造成不良影響。

山東水利工程總公司采用在線路兩側(cè)分別設(shè)置塑性混凝土防滲墻的施工方法，以阻斷地下滲水對盾構(gòu)機成洞施工的影響，同時，塑性混凝土防滲墻具有一定的抗壓強度，能減少地鐵施工產(chǎn)生的應(yīng)力對臨近居民住宅區(qū)的影響，有效地防止地面塌陷、住宅裂縫等次生災(zāi)害。而且，以塑性混凝土替代普通混凝土，在有效防止地下滲水對地鐵施工影響的情況下，能夠降低施工成本，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 施工方案比選

根據(jù)本工程施工特點，對防滲施工比選了2種施工方案：

1）如果選用高噴灌漿的防滲施工方案，施工成本較低，經(jīng)濟(jì)快捷，高噴灌漿所形成的防滲帷幕能夠有效解決砂土層中截滲問題，但因工藝與設(shè)備限制，在地下強風(fēng)化巖層中不能形成連續(xù)的防滲帷幕，總體防滲效果難以達(dá)到設(shè)計要求；

2）如果選用塑性混凝土防滲墻的防滲施工方案，使用沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽，在建造液壓抓斗施工平臺的同時，不需為沖擊鉆機單獨建造施工平臺，并且沖擊鉆機能夠有效地解決槽孔內(nèi)小墻問題，在強風(fēng)化巖層中成槽經(jīng)濟(jì)快捷，可節(jié)省工期，保證工程質(zhì)量。

綜合考慮截滲深度、高地下水位、強風(fēng)化巖層、工期等因素，選用塑性混凝土防滲墻的防滲施工方案，以保證防滲施工質(zhì)量，實現(xiàn)保障地鐵隧道順利施工的目標(biāo)。

2 塑性混凝土防滲墻技術(shù)措施

本標(biāo)段軌道交通線路兩側(cè)的防滲墻長為6 000延米，在塑性混凝土防滲墻中心處設(shè)置原型觀測儀器觀測防滲效果、應(yīng)力應(yīng)變，以準(zhǔn)確地評價工程效果。塑性混凝土防滲墻技術(shù)指標(biāo)：墻厚為80 cm，防滲墻深度要求為墻體須嵌入巖層≥3 m；塑性混凝土抗壓強度為 1.5～2.5 MPa，滲透系數(shù)≤1×10-7cm/s。

2.1 施工方法

塑性混凝土防滲墻施工方法有沖擊鉆機成槽法、液壓抓斗成槽法、沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法，根據(jù)3 km線路沿線的地質(zhì)情況，本工程采用沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法施工。

沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法是使用正反泥漿循環(huán)系統(tǒng)排渣，沖擊鉆機輔助液壓抓斗建造防滲墻槽孔的防滲墻施工方法，沖擊鉆機采用CZ－6型鉆機，抓斗采用德國寶峨GB30型液壓抓斗。

2.2 工藝流程

施工工藝為：導(dǎo)向槽建造→槽段劃分→沖擊鉆機輔助液壓抓斗建造槽孔→終孔驗收→清孔換漿→墻體混凝土澆筑→墻體連接。施工過程中，使用監(jiān)測儀器隨時檢測控制以上指標(biāo)，以保證槽壁的穩(wěn)定；根據(jù)返渣情況、機械運轉(zhuǎn)情況等判斷地層情況，記錄槽深與巖層厚度，經(jīng)保證墻體嵌入巖層≥3 m的技術(shù)要求，施工重點是造槽孔斜率控制、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的控制與清孔換漿質(zhì)量控制，施工參數(shù)為：孔斜率≤0.4%，孔內(nèi)泥漿密度≤1.05 g/cm3，黏度≤30 s，含砂量≤10%。

2.3 施工重點工序控制措施

1）孔斜率控制：由于液壓抓斗重，開挖時容易碰撞孔壁造成孔壁坍塌，為了保護(hù)槽口和控制槽孔的垂直度，在造槽前建造鋼筋混凝土墻導(dǎo)墻。在造槽過程中，隨時測量控制孔斜率，保證造槽質(zhì)量。

2）泥漿循環(huán)系統(tǒng)控制：混凝土防滲墻造槽過程中，固壁泥漿起到?jīng)Q定性的因素，直接影響工程的施工進(jìn)度和槽壁的穩(wěn)定，并且在施工中起到冷卻、潤滑機具，懸浮巖屑以及防止塌孔的作用。在造槽施工中，使用監(jiān)測儀器隨時檢測控制槽孔內(nèi)泥漿的四項性能指標(biāo)（較小的失水量；適當(dāng)?shù)撵o切力；良好的穩(wěn)定性；較低的含砂量），泥漿面始終保持在導(dǎo)墻頂面以下30～50 cm，以保證槽孔的穩(wěn)定性。

3）清孔換漿質(zhì)量控制：清孔換漿工序施工質(zhì)量直接影響后序防滲墻混凝土澆筑質(zhì)量。清孔換漿須達(dá)到以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：孔底淤積厚度不大于10 cm；孔內(nèi)泥漿密度不大于1.05 g/cm3，黏度不大于30 s，含砂量不大于10%；Ⅱ期槽孔清孔換漿結(jié)束前，分段刷洗槽段接頭混凝土孔壁的泥皮，刷洗標(biāo)準(zhǔn)為刷子鉆頭不再帶有泥屑、槽底淤積厚度不再增加。清孔換漿結(jié)束后4 h內(nèi)澆筑混凝土，否則需重新清孔換漿。

2.4 防滲墻施工

施工分兩期，分段推移間隔造槽，各間隔槽段可同時施工，相鄰槽段分期施工，能夠有效分散施工荷載，避免受力集中，出現(xiàn)裂縫、漏漿、塌槽等事故；將塑性混凝土防滲墻槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ期，先施工Ⅰ期槽段，其槽長為8 m，后施工Ⅱ期槽段，其槽長為7.7 m，從而連接成地下連續(xù)墻。墻體混凝土澆筑采用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土；鑒于塑性混凝土的抗壓強度低，采用沖擊鉆機鉆鑿法進(jìn)行防滲墻接頭的施工，以保證Ⅰ、Ⅱ期防滲墻體有效連接。

3 特殊情況處理

1）漏漿。造槽過程中，如遇少量漏漿，采用加大泥漿比重，投堵漏劑等處理，如遇大量漏漿，槽孔采用投鋸末、膨脹粉、水泥等堵漏材料處理。

2）塌槽。采用就地向槽孔內(nèi)加水泥砂漿，黏土回填的方法，使塌槽段形成水泥土固壁，待水泥土凝固后重新造槽，經(jīng)濟(jì)有效。

4 施工質(zhì)量與效果

土建20標(biāo)段線路兩側(cè)的防滲墻成墻面積17 800 m2。采用現(xiàn)場鉆孔取芯法檢測塑性混凝土質(zhì)量，芯樣28 d抗壓強度、滲透系數(shù)均達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

塑性混凝土防滲墻自運行以后，隧洞內(nèi)地下滲水明流干涸，巖層滲水量呈逐漸遞減之勢，防滲性能滿足了盾構(gòu)機安全運行的要求；隧道施工期間未發(fā)生地面塌陷、住宅裂縫等次生事故，有效地保障了軌道交通隧道的安全施工，降低了施工總成本。

5 結(jié)語

塑性混凝土防滲墻技術(shù)具有適應(yīng)各類地質(zhì)條件、施工快捷、防滲效果好等特點，已廣泛地應(yīng)用于水庫防滲、河道治理等水利工程。

該技術(shù)在上海軌道交通隧道盾構(gòu)施工的成功運用證明，塑性混凝土防滲墻技術(shù)可用于解決軌道交通線路臨近居民住宅區(qū)、高地下水位、巖石強度低、滲透系數(shù)大等復(fù)雜施工條件下隧道盾構(gòu)成洞難點，為保障隧道施工提供了一種有效施工方法。塑性混凝土防滲墻技術(shù)成熟，其在上海軌道交通工程中作為輔助技術(shù)措施的成功使用，為工程領(lǐng)域內(nèi)工程技術(shù)借鑒運用探索提供了一個實踐案例。