地鐵工程超深地下連續(xù)墻綜合施工技術(shù)

摘要：以武漢市軌道交通二號線地鐵站為實(shí)例，對地鐵車站超深連續(xù)墻施工具體的施工措施進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；超深連續(xù)墻；施工技術(shù)

1 前言

地鐵車站的施工是地鐵建設(shè)的重要組成部分，它具有投資大，建設(shè)時間長，施工要求高的特點(diǎn)。而對靠近江河等地鐵車站其圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用超深連續(xù)墻做為防水抗?jié)B連續(xù)墻，以確?；踊臃€(wěn)定。地鐵車站一般位于市內(nèi)，工期緊任務(wù)重，做到因地制宜，確保地下連續(xù)墻快速、安全施工。

2 工程情況

1、工程概況

武漢市軌道交通二號線一期工程江漢站工程，車站起訖里程DK11+528.155～DK11+731.655，全長203.5m，基坑形狀不規(guī)則，標(biāo)準(zhǔn)21.7m，最窄處為11.55m，最寬處達(dá)38.8米。連續(xù)墻墻厚1m，標(biāo)準(zhǔn)幅寬5.5米，墻深55～65m，做為房屋基坑墻底部入中風(fēng)化泥巖層，其余入強(qiáng)風(fēng)化2m，為防水抗?jié)B連續(xù)墻。

連續(xù)墻及基坑布置形式如下圖：

2、施工現(xiàn)場環(huán)境

江漢路車站位于是武漢著名的百年商業(yè)老街——江漢路步行街與中山大道和花樓街合圍地段，是國家級老字號及現(xiàn)代國內(nèi)名牌商品為主體的商業(yè)區(qū)段，人流密集。兩側(cè)建筑物、地下管線密集分布，地下連續(xù)墻和樁基的施工可能帶來較大的環(huán)境問題。距長江約500m。

基坑連續(xù)墻外邊距房屋最近7m左右，距圍擋邊3m，圍擋與房屋間留設(shè)人行通道。

3、地質(zhì)水紋狀況

根據(jù)地質(zhì)資料，巖土由上往下分別為：1、雜填土；2、素填土；3、淤泥；4、粘土；5、粉質(zhì)粘土；6、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層；7、粉細(xì)砂；8、含礫中粗砂；9、礫卵石；10、砂礫巖；11、泥巖

地下水按埋藏條件主要為上層滯水和層間承壓水兩種類型。上層滯水主要賦存于人工填土層中，水位埋深為0.5~2.0m。承壓水為本區(qū)主要地下水，主要賦存于粉細(xì)砂和含礫中粗砂層中，與上覆粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層構(gòu)成統(tǒng)一承壓含水層，頂板埋深7.0～12.5m，底板埋深53.0～58.0m，含水層厚度一般38~42m。長江水和承壓水水力聯(lián)系密切，呈互補(bǔ)關(guān)系。

3 工程難點(diǎn)和重點(diǎn)

1、施工場地小，交通擁擠，場地布置及大量設(shè)備安排難度大

本標(biāo)段施工場地非常緊張，周圍有江漢路、中山大道、交通路、花樓街，可利用空間有限，鋼筋加工場地、泥漿池、大型設(shè)備行走便道的布置非常緊張，這就要求我們一方面要上足機(jī)械設(shè)備另一方面又要結(jié)合目前狹小的施工場地合理進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)度，如何組織協(xié)調(diào)，全面展開施工生產(chǎn)是本工程的一個難點(diǎn)。

2、地面下15m范圍內(nèi)成槽控制縮徑和塌孔

在地面下15m范圍內(nèi)主要穿透雜素填土、淤泥質(zhì)土、粘土等，具有可朔性和軟可塑性，標(biāo)貫值極低，水位埋深0.5～2.0m，成槽過程容易出現(xiàn)縮徑和塌孔，成槽施工控制縮徑和塌孔是本工程的難點(diǎn)之一；

3、成槽精度控制

地下連續(xù)墻深度較深，成槽垂直度必須控制在3‰以內(nèi)，否則容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)侵界。因墻最深達(dá)65m，垂直度較難保證，垂直包括橫向定位，如何保證垂直度。

4、砂性土層中泥漿指標(biāo)易嚴(yán)重超標(biāo)

由于超深槽壁和槽段空置時間較長對泥漿護(hù)壁功能提出了更高的要求，同時由于槽段穿越含砂率較高的粉細(xì)砂層，泥漿含砂的控制是重點(diǎn)。

5、地連墻接縫止水

本工程為超深地下連續(xù)墻施工和超深基坑開挖，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，尤其是地下墻的接縫止水性能對基坑開挖的安全至關(guān)重要。本工程地下連續(xù)墻基坑開挖前在坑內(nèi)設(shè)置降水井實(shí)施基坑內(nèi)降水，降水后坑內(nèi)水位在地表下27m左右，而坑外的承壓水水頭在地表下2.7~4.56m，水頭差達(dá)到25米左右，一旦發(fā)生圍護(hù)接縫滲漏水的險情，堵漏工作極其困難，將對基坑安全和周邊環(huán)境帶來風(fēng)險。因此接縫處理是施工的難點(diǎn)之一。

6、超長、超重鋼筋籠起吊安全

本工程地下連續(xù)墻鋼筋籠長度60m，鋼筋籠重量約70多噸。如此的龐然大物對起吊設(shè)備要求極高，同時起吊的安全至關(guān)重要。施工中必須采取措施降低風(fēng)險、確保安全。

4 主要施工方法和過程控制

4.1、場地規(guī)劃與實(shí)際布置

場地規(guī)劃需根據(jù)具體的場地征地拆遷及設(shè)計情況確定，最重要是需滿足進(jìn)度及安全要求進(jìn)行。由于本工程屬于超深地下連續(xù)墻，工期緊任務(wù)重，需配置施工機(jī)械較多，場地布置一方面需保證施工機(jī)械、車輛行車和連續(xù)墻各分項(xiàng)施工有序不互相干擾，一方面需確保場地硬化能確保大型機(jī)械安全平穩(wěn)行走。

1、施工循環(huán)便道

由于受場地限制，連續(xù)墻外側(cè)無法形成施工循環(huán)便道，成槽施工循環(huán)便道及砼運(yùn)輸便道采用在連續(xù)墻內(nèi)側(cè)設(shè)置，寬9米，采用C30鋼筋砼，鋼筋采用φ12@200鋼筋網(wǎng)片，在場地中間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道。

2、泥漿循環(huán)系統(tǒng)

泥漿循環(huán)系統(tǒng)是地下墻施工的重要系統(tǒng)，根據(jù)本工程特點(diǎn)，泥漿循環(huán)系統(tǒng)按下述要求布設(shè)。泥漿池布設(shè)位置：因場地所限，縱向線路方向太長，橫向較窄，泥漿池布置于場地中間聯(lián)絡(luò)通道一側(cè)，便于縱向兩端成槽時泥漿管道布設(shè)。

3、鋼筋籠加工制作系統(tǒng)布設(shè)

鋼筋存放、鋼筋籠加工及加工、鋼筋籠拼制平臺、設(shè)備布置在混凝土硬化的平臺上。平臺在場地連續(xù)墻循環(huán)便道內(nèi)，共設(shè)置兩個，均采用厚20cmC15砼硬化。

鋼筋籠在特制的平臺上拼裝，共設(shè)置2個，每個平臺的長、寬依據(jù)本區(qū)段最大鋼筋籠設(shè)計尺寸修建，長65米，寬12米。

4、水電系統(tǒng)設(shè)置

（1）供水系統(tǒng)：成槽施工用水主要滿足泥漿制備，利用地下水較豐富特在泥漿池附近打設(shè)水井以滿足施工用水要求。

（2）供電系統(tǒng)：由1臺容量為630KVA。

5、儲運(yùn)設(shè)施

現(xiàn)場儲運(yùn)設(shè)施包括膨潤土儲存庫，臨時材料庫，渣土臨時堆放場。膨潤土儲存于棚內(nèi)，并做好防排水。由于場地小，根據(jù)地質(zhì)勘察報告地下主要為粉細(xì)砂層，成槽時挖出的土體成流狀，平地堆放高度不足1米，為解決成槽渣土存放，在場地內(nèi)設(shè)置兩個40×6×2.5m集土坑，將渣土臨時存放于集土坑內(nèi)泌水后（為粉細(xì)砂與泥漿混合物，泌水后粉細(xì)砂下沉），待晚上集中采用密封車外運(yùn)出場地外。

6、工地臨時用房

施工現(xiàn)場設(shè)工具、機(jī)修房、現(xiàn)場辦公室、值班室、門衛(wèi)室，采用活動板房及部分民工生活住房。

7、場地排水

在基坑周圍，臨時渣土堆場周圍，泥漿池周圍與大門口設(shè)置相通連的磚砌明溝，明溝上部用鋼筋網(wǎng)格覆蓋，大門設(shè)置高壓沖洗泵站，沖洗進(jìn)出場的車輛。污水經(jīng)集水井沉淀后，排入城市排水管道，沉淀淤積物定期清運(yùn)出場。

場地規(guī)劃及平面布置詳見下圖：

3.2、成槽施工

1、導(dǎo)墻及槽壁加固施工

導(dǎo)墻施工前先施工槽壁兩側(cè)及導(dǎo)墻下φ600@500mmL＝7m單管旋噴樁和陰角加固及緊靠房屋側(cè)φ850@600mmL＝28m的三重管旋噴樁，確保連續(xù)墻施工槽壁穩(wěn)定和周邊房屋安全。

導(dǎo)墻下槽壁加固圖

經(jīng)過實(shí)踐對比，由于局部導(dǎo)墻下槽壁未設(shè)置旋噴樁加固，地面2～7米下雜填土層容易出塌孔。

但是，設(shè)置單管旋噴樁只有7米深左右，垂直容易控制，對于深度達(dá)28m深三重管旋噴樁必須控制嚴(yán)格控制垂直度，不得侵入連續(xù)墻內(nèi)，否則，影響成槽垂直度，尤其注意一側(cè)加固旋噴樁較深應(yīng)更加引起重視，如果一側(cè)旋噴樁加固旋噴樁向連續(xù)墻內(nèi)偏斜，將造成成槽傾斜，成槽精度無法控制。

2、成槽設(shè)備的選用

成槽設(shè)備的選用包括預(yù)先根據(jù)地質(zhì)詳勘報告初步確定和實(shí)際成槽過程中對預(yù)先確定的成槽設(shè)備性能及效率進(jìn)行統(tǒng)計分析原因后，及時調(diào)整成槽設(shè)備。

成槽設(shè)備首先根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，分析各土巖層情況以及各種成槽設(shè)備性能，然后依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)確定成槽設(shè)備。選用設(shè)備的過程前還需對本地區(qū)其它已施工地鐵站點(diǎn)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工選用設(shè)備進(jìn)行考察，確保能順利施工。本工程連續(xù)墻成槽設(shè)備確定為：SG50成槽機(jī)3臺，入巖成槽用6臺CJF－20沖擊鉆機(jī)配合成槽。

實(shí)際成槽過程中采用SG50成槽機(jī)開挖到50m左右，至地層含礫中粗砂中及以下，礫卵石、砂礫巖、泥巖層時成槽速度緩慢或無法繼續(xù)向下成槽，采用沖擊鉆引孔，但沖擊鉆對礫卵石、砂礫巖、泥巖層同樣效果不佳，采用這兩種設(shè)備配合施工成槽一個標(biāo)準(zhǔn)幅段平均達(dá)到10天左右。根本無法滿足施工進(jìn)度要求。

后立即采用SG50成槽機(jī)配合旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成槽施工，SG50成槽機(jī)開挖到50m左右，然后采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行引孔成槽，完成一個標(biāo)準(zhǔn)幅段只需4天左右。

最后，先用旋挖鉆機(jī)在槽兩側(cè)引孔后，后采用進(jìn)口德國利勃海爾成槽機(jī)可一直成槽到位，完成一個標(biāo)準(zhǔn)幅段只需2天左右。

由此可見，連續(xù)墻成槽與機(jī)械設(shè)備的選用有很大關(guān)系，地下超深連續(xù)墻位于地面以下，地質(zhì)情況難以準(zhǔn)確確定其性質(zhì)，需在實(shí)際成槽過程進(jìn)一步確定以滿足施工進(jìn)度的設(shè)備。

3、泥漿制備與含砂率控制

泥漿采用山東產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鈉土拌制，每100KG鈉土拌制1方泥漿，同時摻入纖維素0.025KG及7KG工業(yè)堿。所拌制的泥漿呈紅色，護(hù)壁效果效好，初拌制泥漿比重達(dá)到1.1（g/cm³）左右，粘度21～24（s）。

泥漿制備采在泥漿池中進(jìn)行，泥漿池長40米，寬6米，深2.5米，高出地面0.5米。設(shè)置新漿池、沉淀池和循環(huán)池。

本工程連續(xù)墻穿透達(dá)25米厚粉細(xì)砂層，泥漿經(jīng)過成槽施工，含砂率11 ％以上，為確保泥重復(fù)利用，降低含砂率，采用將成槽泥漿先抽排至沉淀池中，然后將沉淀池中泥漿抽至濾砂機(jī)中將砂過濾，然后排入循環(huán)池中與新漿相互拌勻后檢測，其各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求。

通過采用濾砂機(jī)過濾砂后，泥漿含砂大量減少，同時，由于泥拌泥漿中加入纖維素，使泥漿中少量含砂懸浮于泥漿中，在經(jīng)過第一次清孔后，至鋼筋籠安裝完成后澆筑混凝土期間，孔底沉碴基本能滿足設(shè)計要求，只需在鋼筋籠安裝完成后在等待澆筑砼期間進(jìn)行正循環(huán)即可，可減少在成槽后安放鋼筋籠后孔底沉碴較厚（實(shí)際上是砂下沉）必須采用反循環(huán)清孔工序。

4、成槽垂直度控制

本工程成槽垂直度控制分為：成槽機(jī)成槽過程中控制和成槽后檢測兩個方面進(jìn)行。

成槽機(jī)成槽過程中控制主要是利用成槽機(jī)操控室內(nèi)有自帶垂直顯示儀對成槽垂直度進(jìn)行控制。成槽過程中如果垂直度超過規(guī)范要求的0.3％，操控室內(nèi)自帶顯示儀將提示操作者進(jìn)行糾正。成槽抓斗自帶有糾偏裝置。所以需要操作人員認(rèn)直負(fù)責(zé)，及時向負(fù)責(zé)人員及時反應(yīng)成槽過程中成槽垂直度情況，當(dāng)采用成槽機(jī)不能及時糾偏時，應(yīng)立即停止成槽，分析原因后，采取回填后采用其它辦法進(jìn)行糾正。

成槽后檢測是利用超聲波檢測設(shè)備進(jìn)行檢測槽垂直是否滿足規(guī)范要求。超聲波檢測設(shè)備通過從槽頂下放探頭從槽頂依次到槽底進(jìn)行檢測，當(dāng)時就能顯示結(jié)果。根據(jù)結(jié)果，如不能滿足要求，立即要求成槽機(jī)重新對槽段進(jìn)糾偏。超聲波檢測設(shè)備檢測結(jié)果能明確反應(yīng)偏斜部位及長度，江漢路將近對每幅槽段進(jìn)行了檢測，達(dá)到了很好的效果。

4.2、鋼筋籠制作和吊裝方法

本工程地下連續(xù)墻鋼筋籠較長、較重，根據(jù)設(shè)計要求鋼筋籠采用整體加工分段吊裝、在槽段口進(jìn)行連接的施工方法，采取可靠有效的吊裝施工方案，滿足安全施工要求。

鋼筋籠整體制作分段吊裝方法：

1、整體制作：

鋼筋籠豎向主筋全部連接全部采用套筒連接成整根后，抬至鋼筋加工平臺上整體加工成形鋼筋籠。分節(jié)段位置鋼筋籠加工制作時及起吊時示意圖如下：

分節(jié)段位置選擇原則：1、主筋節(jié)點(diǎn)最少的位置；2、節(jié)點(diǎn)位置處于基坑開面以下。3、起到分節(jié)吊裝時以減少整體吊裝分險，并能做到快速連接。

2、鋼筋籠起吊

方案按最長鋼筋籠為63.5m，鋼筋籠最重73t，鋼筋籠厚度0.88m計算；鋼筋籠整體加工分節(jié)吊裝，上節(jié)鋼筋籠34.4m長（55噸），下節(jié)鋼筋籠29.10m長（含1.5m搭接，18噸）。

鋼筋籠吊放采用雙機(jī)抬吊，空中回直。以250t作為主吊，一臺100t履帶吊機(jī)作副吊機(jī)。起吊時必須使吊鉤中心與鋼筋籠重心相重合，保證起吊平衡。主吊機(jī)用17m（起吊繩）+11m（連接繩）長的鋼絲繩，副吊機(jī)用13m長的鋼絲繩。

鋼筋籠吊放具體分八步走：

第一步：指揮250t、100t兩吊機(jī)轉(zhuǎn)移到起吊位置，起重工分別安裝吊點(diǎn)的卸甲。

第二步：檢查兩吊機(jī)鋼絲繩的安裝情況及受力重心后，開始同時平吊。

第三步：鋼筋籠吊至離地面0.3m～0.5m后，應(yīng)檢查下部鋼筋籠是否平穩(wěn)，后250t起鉤，根據(jù)下部鋼筋籠尾部距地面的距離，隨時指揮副機(jī)配合起鉤。

第四步：下部鋼筋籠吊起后，250t吊機(jī)向左（或向右）側(cè)旋轉(zhuǎn)、100t吊機(jī)順轉(zhuǎn)至合適位置，讓下部鋼筋籠垂直于地面。

第五步：指揮起重工指揮卸下部除鋼筋籠上100t吊機(jī)的起吊點(diǎn)卸甲，然后遠(yuǎn)離起吊作業(yè)范圍。

第六步：指揮250t吊機(jī)吊下部鋼筋籠入槽、定位，吊機(jī)走行應(yīng)平穩(wěn)，下部鋼筋籠上應(yīng)拉牽引繩。下部鋼筋籠放置于槽段口并保持水平，以利于上部和下部鋼筋籠的對接，下放鋼筋籠時不得強(qiáng)行入槽。

第七步：重復(fù)第一步到第六步，讓上部鋼筋籠與下部鋼筋籠進(jìn)行對接。

第八步：鋼筋籠整體下放到位后抄平，鋼筋籠下放過程結(jié)束，進(jìn)行下一道工序。

3、吊點(diǎn)處理及異形槽段鋼筋籠制作

吊點(diǎn)處均需設(shè)置Φ32圓鋼進(jìn)行加強(qiáng)，異形鋼筋籠中T、L形鋼筋籠必須在內(nèi)角設(shè)置斜撐筋，對于Z形槽段鋼筋籠分節(jié)兩個L形鋼筋籠制作分次吊裝入槽，以保證吊安裝。

4.3、槽幅間接頭處理

槽幅間接頭處理主要為：1、鋼筋籠安裝前需對前一幅工字鋼接頭進(jìn)行刷壁處理，確保砼澆筑時工字鋼接頭與砼緊密接合，以達(dá)到防滲水目的。2、每幅槽段工字鋼頭處設(shè)置防澆流鐵皮，以防止砼澆流至下一幅槽段內(nèi)。

1、刷壁

刷壁采用自做的刷壁器進(jìn)行，每個工字鋼接頭刷壁時間約1.5個小時，以觀察刷壁器上帶泥為止。

2、防砼澆流鐵皮安裝

3.4、砼澆筑方法及控制

連續(xù)墻鋼筋籠安裝完成后，應(yīng)立即檢測槽底沉槽及泥漿相關(guān)指標(biāo)，如滿足設(shè)計規(guī)范要求，應(yīng)立即通知商品砼站進(jìn)行砼澆筑，如不能滿足要求，必須立即進(jìn)行第二次清孔，達(dá)到要求，進(jìn)行砼澆筑。

由于連續(xù)墻每幅槽段橫向達(dá)5米以上，砼澆筑必須采用兩根導(dǎo)管進(jìn)行，兩根導(dǎo)管采取對稱均勻向上澆筑，以防止夾泥入槽幅內(nèi)。澆筑必須每車檢查砼坍落度和和易性。澆筑過程中按實(shí)填實(shí)灌注記錄，嚴(yán)格控制導(dǎo)管拆管長度和埋管深度。

通過上述措施方法的控制，江漢路站連續(xù)墻已安全圓滿施工完成，戌槽過程對周邊房屋進(jìn)行測量監(jiān)控，靠近基坑最近側(cè)房屋有1～2cm沉降，連續(xù)墻施工完成后處于穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

隨著地鐵等軌道交通在各大城市興起，超深連續(xù)墻施工將越來越普遍。首要任務(wù)是提前做好施工策劃，抓著施工重點(diǎn)、難點(diǎn)，做好過程控制，一一應(yīng)對解決，超深連續(xù)墻施工將得已安全、順利、快速施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]《地下連續(xù)墻的設(shè)計施工與應(yīng)用》，中國水利水電出版社

[2]《建筑施工手冊》，中國建筑出版社

[3]鐵路隧道施工規(guī)范（J163-2002）.中國鐵道出版社.

[4]地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（2003版）.中國計劃出版社.