淺析地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工技術(shù)

黃桂蘭

摘 要:地下連續(xù)墻作為地鐵車站的主要圍護(hù)形式,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合廣州市軌道交通三號線北延段南方醫(yī)院站土建工程地下連續(xù)墻施工的實(shí)例,提出了地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工重點(diǎn)及解決措施,論述了地下連續(xù)墻的施工方法,重點(diǎn)介紹導(dǎo)墻施工、泥漿制備與處理、連續(xù)墻成槽、鋼筋籠制作與吊裝、混凝土灌注等。

關(guān)鍵詞:地鐵車站地下連續(xù)墻施工技術(shù)

中圖分類號:U44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0093-02

1 工程概況

廣州市軌道交通三號線北延段南方醫(yī)院站里程為YAK3+793.200～YAK4+007.300,車站總長214m,總建筑面積為9802.8m2,主體建筑面積6937.7m2,附屬建筑面積2883.1m2,為地下兩層島式站臺車站。

本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻,連續(xù)墻接口采用H型鋼止水和φ600旋噴樁做止水帷幕。主體地下連續(xù)墻深度接近30m,標(biāo)準(zhǔn)槽段寬度6m,采用工字鋼接頭,鋼筋籠長度約24m,最大起吊重量接近31T,鋼筋籠的起吊是地下連續(xù)墻的施工重點(diǎn)。主體結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻不在同一期施工,由于主體的連續(xù)墻先進(jìn)行封閉施工,在施工附屬結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻時(shí),與已施工的連續(xù)墻之間的連接是基坑防水的薄弱部位。

2 地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)及解決措施

(1)連續(xù)墻施工遇花崗巖殘積土、花崗巖全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶,該地層具有遇水易軟化崩解,水浸泡易發(fā)生崩解和流砂,甚至塌方的特性。解決措施:在施工過程中,嚴(yán)格控制地下連續(xù)墻成槽至混凝土澆筑完成的累計(jì)槽壁暴露時(shí)間,將成槽、清孔、下籠、澆筑水下混凝土的時(shí)間盡量縮短,杜絕成槽后等待澆筑混凝土的情況。

(2)成槽過程遇孤石,容易造成斜孔。解決措施:遇到斜孔時(shí),填充優(yōu)質(zhì)的粘土塊和石塊,將斜孔部分填平,用液壓抓斗慢抓或改換沖孔樁沖孔,低錘密擊,往復(fù)掃孔糾正。

(3)鋼筋籠長度長,起吊重量重。解決措施:采用兩臺50噸的履帶吊機(jī)同時(shí)起吊、下籠,配備經(jīng)驗(yàn)豐富的吊車司機(jī),起重指揮,制定專項(xiàng)安全施工方案。

(4)主體結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻不在同一期施工,由于主體的連續(xù)墻先進(jìn)行封閉施工,在施工附屬結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻時(shí),與已施工的連續(xù)墻之間的連接是基坑防水的薄弱部位。解決措施:在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)采用T形槽段,預(yù)留工字鋼接口;在后期附屬連續(xù)墻施工時(shí),加強(qiáng)對前期連續(xù)墻工字鋼接頭的清理,采用特制的鋼絲刷方錘對接觸面進(jìn)行多次刷洗,確保鋼絲刷不帶有明顯的泥屑、泥塊為止。

3 地下連續(xù)墻施工

3.1 地下連續(xù)墻施工方法

連續(xù)墻施工工序較為復(fù)雜,主要包括導(dǎo)墻施工、泥漿制備與處理、連續(xù)墻成槽、鋼筋籠制作與吊裝、混凝土灌注等,以下就各工序進(jìn)行施工方法詳述。

3.1.1 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻施工是地下連續(xù)墻施工的重要準(zhǔn)備環(huán)節(jié),其主要作用是為連續(xù)墻成槽導(dǎo)向,控制標(biāo)高,控制槽段,鋼筋網(wǎng)定位,防止槽口坍塌及承重。導(dǎo)墻型式為倒“L”型。配筋圖見圖1。

導(dǎo)墻施工順序?yàn)?平整場地→測量放樣→挖槽→綁扎鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆模并設(shè)置橫撐→導(dǎo)墻外側(cè)回填粘土壓實(shí)。

3.1.2 泥漿配置和使用

泥漿的正確使用是成槽的關(guān)鍵,泥漿的制備要結(jié)合工程的地質(zhì)情況和施工條件進(jìn)行。

(1)泥漿池及泥漿溝設(shè)置:泥漿池分為三級,由沉淀池、循環(huán)池、儲漿池組成,尺寸大小根據(jù)各工程需要定,池壁采用磚砌,壁厚240mm。(2)泥漿的配制:拌制泥漿前,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、成槽方法等進(jìn)行泥漿配合比的初定,合格后方可使用。優(yōu)質(zhì)粘土在使用前需經(jīng)取樣,進(jìn)行泥漿配比試驗(yàn)和物理分析。將選定的優(yōu)質(zhì)粘土放入泥漿攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌,制作泥漿。新制備的泥漿必須在泥漿池存放24h以上,使粘土充分水化后,才能使用。泥漿主要成分為優(yōu)質(zhì)粘土和水。(3)泥漿的使用:施工期間,槽內(nèi)泥漿液面必須高于地下水位1.0m以上,在砂層施工時(shí),為避免槽壁塌方,應(yīng)適當(dāng)提高泥漿比重和粘度,增加泥漿儲備量,備有堵漏材料。

3.1.3 成槽工藝

(1)接頭施工:地下連續(xù)墻槽段間接頭采用“工字鋼”接頭形式,為保證鋼筋籠定位準(zhǔn)確及便于Ⅱ期槽段準(zhǔn)確對位,工字鋼需做標(biāo)志標(biāo)明在導(dǎo)墻頂面上。工字鋼采用場內(nèi)加工,在鋼筋網(wǎng)制作平臺內(nèi)與I期槽段鋼筋網(wǎng)拼接而成。

由于工字鋼與槽段寬度之間有一定的空隙,為避免澆注混凝土?xí)r,混凝土繞過空隙充填Ⅱ期槽段空位,造成Ⅱ期槽段施工困難。因此,在接頭處采用接頭鋼套箱止?jié){。接頭鋼套箱一般由兩節(jié)組成。接頭鋼套箱主要采用5mm鋼板焊接而成,兩節(jié)接頭鋼套箱采用插銷連接,吊點(diǎn)外采用鋼板加強(qiáng),內(nèi)每隔2米設(shè)置一道支撐。

(2)成槽方法:地下連續(xù)墻采用跳槽施工,一期澆注完成后達(dá)到70%強(qiáng)度后方能進(jìn)行相鄰的二期槽段施工。成槽是地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵工序之一,其直接影響工程工期和施工質(zhì)量,根據(jù)地質(zhì)情況及結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn),采用液壓抓斗和沖孔樁機(jī)配合施工。采用兩沖一抓,即使用沖孔樁機(jī)先沖端頭孔,嚴(yán)格控制其垂直度,然后用液壓抓斗挖掘巖層(強(qiáng)風(fēng)化)以上部分,強(qiáng)、中及微風(fēng)化巖層換用沖孔樁機(jī)成槽。巖層成槽時(shí),先施工圓形主孔,后施工副孔,最后方錘修孔。

液壓抓斗沿導(dǎo)墻壁挖土,通過液壓抓斗導(dǎo)向桿調(diào)整抓斗的垂直度,以控制成槽精度,挖至巖面時(shí),應(yīng)盡量修平槽底,以減小沖孔樁機(jī)成孔偏差。

3.1.4 鋼筋網(wǎng)制安

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作鋼筋網(wǎng),為保證鋼筋網(wǎng)制作平直規(guī)整,鋼筋網(wǎng)加工在場內(nèi)的鋼筋制作平臺進(jìn)行,工字形接頭型鋼在場內(nèi)加工,與鋼筋網(wǎng)焊接,并嚴(yán)格控制加工尺寸精度。鋼筋籠吊放主要采用一臺80t履帶式起重機(jī)按“退吊”方式起吊,履帶吊邊退邊提鉤,必要時(shí)采用一臺50t履帶式起重機(jī)配合進(jìn)行。鋼筋網(wǎng)吊點(diǎn)布置和起吊方式要防止起吊時(shí)引起鋼筋網(wǎng)不可恢復(fù)變形。

(1)鋼筋籠制作。鋼筋籠根據(jù)地下連續(xù)墻墻體配筋圖來制作,按單元槽段做成一個(gè)整體,不分段制作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,主筋保護(hù)層厚度采用鋼板制作定位塊焊接在豎向桁架上。制作鋼筋籠時(shí),要預(yù)先確定澆筑混凝土的導(dǎo)管位置,使該位置上下貫通。鋼筋籠在制作平臺上一次成型。鋼筋網(wǎng)骨架及四邊各交叉點(diǎn)全部采用點(diǎn)焊,其余各縱橫交叉點(diǎn)采用50%梅花形點(diǎn)焊,50%綁扎。豎向鋼筋桁架的布置應(yīng)滿足間距不大于設(shè)計(jì)圖紙要求,且布置應(yīng)均勻,使鋼筋籠吊裝保持平衡。鋼筋籠底端滿足設(shè)計(jì)要求,頂端伸出墻頂84cm。連續(xù)墻鋼筋籠上的預(yù)埋件,必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

(2)鋼筋籠吊放。鋼筋籠采用80t履帶式起重機(jī)吊裝,采用50t履帶式起重機(jī)配合吊裝,以防止起吊時(shí)鋼筋籠變形。起吊時(shí)不能使鋼筋籠下端在地面上拖引,以防造成下端鋼筋彎曲變形。下放鋼筋籠時(shí),鋼筋籠對準(zhǔn)槽段中心,垂直又準(zhǔn)確地插入槽內(nèi),鋼筋籠進(jìn)入槽內(nèi)時(shí),吊點(diǎn)中心對準(zhǔn)槽段中心,徐徐下降,防止碰撞槽壁。鋼筋籠插入槽內(nèi)后,檢查其頂端高度是否符合設(shè)計(jì)要求,然后將其擱置在導(dǎo)墻上。

3.1.5 清槽

成槽作業(yè)完成后,為了把沉積在槽底的沉渣清出,需要對槽底進(jìn)行清孔,以提高地下連續(xù)墻的承載力和抗?jié)B能力,提高成墻質(zhì)量。在清槽后及灌注混凝土前,槽底沉碴厚度不大于100mm。清槽后,槽底以上0.2～0.5m處的泥漿比重應(yīng)小于1.15,含砂率小于8%,粘度小于28s。

3.1.6 水下混凝土澆注

地下連續(xù)墻混凝土按水下混凝土的要求配制及澆注。澆注混凝土前須清孔,并應(yīng)將工字鋼接縫面的泥土雜物沖刷干凈。

3.1.7 地下連續(xù)墻的鑿除

鑿除方法采用鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬結(jié)合人工的方法進(jìn)行。連續(xù)墻頂?shù)母≡鼘予彸?按有關(guān)部門指定的槽段進(jìn)行檢測,驗(yàn)收合格后方進(jìn)行下一工序施工。鑿除墻頂浮渣層前,墻頂以上的土體采用臨時(shí)鋼板樁支護(hù),完成冠梁和擋墻施工后拔除鋼板樁。

3.1.8 主體與附屬連續(xù)墻連接接頭處理措施

主體結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)一般不在同一期施工,當(dāng)二者都采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),由于主體的連續(xù)墻先進(jìn)行封閉施工,在施工附屬結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻時(shí),與已施工的連續(xù)墻之間的連接是基坑防水的薄弱部位,必須采取以下處理措施:

(1)在主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)采用T形槽段,預(yù)留工字鋼接口,見圖2。

(2)在后期附屬連續(xù)墻施工時(shí),加強(qiáng)對前期連續(xù)墻工字鋼接頭的清理,采用特制的鋼絲刷方錘對接觸面進(jìn)行多次刷洗,確保鋼絲刷不帶有明顯的泥屑、泥塊為止。

3.1.9 連續(xù)墻特殊槽段的施工技術(shù)措施

根據(jù)槽段劃分平面圖,連續(xù)墻有多種異型槽段,一般常見的有“L”型槽段、“T” 型槽段。與“一”字型槽段相比,特殊槽段在施工中需采取相應(yīng)措施保證其施工質(zhì)量要求:(1)導(dǎo)墻施工時(shí),對于“L”型槽段,拐角處應(yīng)向外放出50cm,滿足抓土要求和保證轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻斷面的完整。(2)根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),特殊槽段比“一”字型槽段在成槽過程中易發(fā)生槽壁坍塌,所以在特殊型槽段長度劃分上尺寸不宜過大,滿足抓斗機(jī)取土尺寸即可,施工中要加快成槽進(jìn)度,盡量縮短成槽時(shí)間,禁止重型機(jī)械在該處的來回移動,以保護(hù)槽壁穩(wěn)定,防止坍塌。(3)對于“T”形槽段,采用沖孔樁機(jī)先進(jìn)行“T”形槽段凸出部位的成槽施工,再進(jìn)行直線段槽孔的施工,見圖3。

(4)對于“T字型”特殊槽段,吊點(diǎn)設(shè)置與普通槽段相同,按八點(diǎn)吊裝考慮,對于“L字型”特殊槽段,按三點(diǎn)吊裝考慮,吊點(diǎn)設(shè)在角點(diǎn)及兩端的內(nèi)外兩側(cè)的鋼筋網(wǎng)的桁架筋上。為避免“L字型”槽段鋼筋籠在起吊過程中受力變形,影響其入槽,起吊前對鋼筋網(wǎng)背土面進(jìn)行加固處理,以增加起吊剛度,防止受力變形。鋼筋網(wǎng)加固采用Ф28鋼筋對焊在兩端的桁架筋上,每2m設(shè)置一道。下放鋼筋籠時(shí),鋼筋籠對準(zhǔn)槽段中心,垂直又準(zhǔn)確地插入槽內(nèi),鋼筋籠進(jìn)入槽內(nèi)時(shí),吊點(diǎn)中心對準(zhǔn)槽段中心,徐徐下降,邊下降邊拆除加固筋,同時(shí)下降過程中要防止碰撞槽壁。鋼筋籠插入槽內(nèi)后,檢查其頂端高度是否符合設(shè)計(jì)要求,然后將其擱置在導(dǎo)墻上。

(5)“T字型”特殊槽段與普通槽段的混凝土灌注方法相同;“L字型”特殊槽段,同時(shí)使用2根導(dǎo)管灌注混凝土,2根導(dǎo)管分別設(shè)在兩直線段的中間位置,導(dǎo)管距槽段接頭端不大于1.5m;“Z字型”槽段,同時(shí)使用3根導(dǎo)管灌注混凝土,1根位于彎折段中部,另2根分別位于直線段中部。導(dǎo)管同時(shí)開塞灌注混凝土,并保證相鄰導(dǎo)管處的混凝土表面高差不大于0.3m,澆注導(dǎo)管埋入混凝土深度宜為2～4m。

4 結(jié)語

本文結(jié)合工程難點(diǎn),采用抓斗式成槽機(jī)開挖土層,沖孔樁機(jī)配合施工鉆進(jìn)巖層的成槽工藝。通過嚴(yán)格控制導(dǎo)墻施工、泥漿制備與處理、連續(xù)墻成槽、鋼筋籠制作與吊裝、混凝土灌注等施工階段,并科學(xué)管理,高效優(yōu)質(zhì)地完成了施工任務(wù)。