地下連續(xù)墻在立交橋工程中的應(yīng)用

程琳，李濤

(1．濟(jì)南鐵路局工程建設(shè)監(jiān)理中心，山東濟(jì)南250001;2．濟(jì)南鐵路局經(jīng)營開發(fā)處，山東濟(jì)南250001)

地下連續(xù)墻在立交橋工程中的應(yīng)用

程琳1，李濤2

(1．濟(jì)南鐵路局工程建設(shè)監(jiān)理中心，山東濟(jì)南250001;2．濟(jì)南鐵路局經(jīng)營開發(fā)處，山東濟(jì)南250001)

以鄒城市火車站立交橋主墩承臺(tái)深基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)工程為例，介紹了鄰近鐵路深基坑地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)以及安全卡控重點(diǎn)。詳細(xì)闡述了連續(xù)墻鎖口管接頭施作時(shí)的細(xì)節(jié)，拔起過程的注意事項(xiàng)，可供類似工程施工參考。

深基坑圍護(hù) 地下連續(xù)墻 鄰近鐵路

地下連續(xù)墻技術(shù)起源于歐洲，它是在鑿井及石油鉆井所用膨潤土泥漿護(hù)壁和澆灌水下混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。1950年正式在意大利米蘭工程中應(yīng)用，1959年日本引進(jìn)，同一時(shí)期我國應(yīng)用于水利工程大壩防滲墻中，70年代起用于建筑工程。1996年，我國首次引進(jìn)一臺(tái)BC30型液壓銑槽機(jī)用于長江三峽二期工程。2004年上海軌道交通4號(hào)線修復(fù)工程地下連續(xù)墻厚1 200 mm，地下連續(xù)墻深為65 m。2006年南水北調(diào)穿黃工程地下連續(xù)墻厚1 500 cm，深76.6 m。近幾年在地下工程中連續(xù)墻應(yīng)用已十分普遍。

本文將結(jié)合鄒城市火車站跨越多條運(yùn)營鐵路線立交橋工程，對(duì)地下連續(xù)墻的施工工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行說明，并按照鄰近鐵路線施工管理規(guī)定，對(duì)施工中的安全保證措施做出具體介紹。

1 工程概況

鄒城火車站立交橋?yàn)橹骺?10 m斜拉橋，位于鄒城火車站站區(qū)，橫跨京滬等14股電氣化鐵路既有線。為保證既有線的營運(yùn)安全，設(shè)計(jì)為水平轉(zhuǎn)體斜拉橋，轉(zhuǎn)體質(zhì)量21 000 t。斜拉橋轉(zhuǎn)體主墩18#墩緊靠既有線，18#墩基礎(chǔ)為21根直徑2 m鉆孔灌注樁，承臺(tái)為直徑22 m的圓形承臺(tái)，厚度7 m。承臺(tái)底距地面11.5 m，靠近鐵路側(cè)邊緣距最近鐵路中心11.9 m。為保證基坑開挖時(shí)既有線的安全，基坑采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

1)圓形地下連續(xù)墻中心直徑26.2 m，連續(xù)墻厚度0.8 m，深度16.37 m。

2)導(dǎo)墻墻間距離為0.9 m，墻高1.2 m，墻厚0.8 m，導(dǎo)墻的縱向分段與地下連續(xù)墻的分段接頭錯(cuò)開。

3)導(dǎo)墻同連續(xù)墻后澆段現(xiàn)澆為整體結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成冠梁。

4)地下連續(xù)墻槽段接縫采用鎖口管地下連續(xù)墻槽段連接方式。

5)地下連續(xù)墻槽段的劃分:圓形連續(xù)墻軸線直徑為26.2 m，周長82.3 m。地連墻主要采用液壓銑槽機(jī)成槽施工，劃分19個(gè)槽段，Ⅰ期槽段2個(gè)，Ⅱ期槽段15個(gè)，Ⅲ期槽段2個(gè)。靠近鐵路側(cè)Ⅱ，Ⅲ期的6個(gè)槽段長2.50 m，其余槽段長5.11 m。

2 施工程序及要點(diǎn)分析

2.1 導(dǎo)墻

導(dǎo)墻施工是地下連續(xù)墻施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，可作為測量挖槽標(biāo)高和垂直度的基準(zhǔn)，同時(shí)它起著支護(hù)槽口土體、承受地面荷載及穩(wěn)定泥漿液面的作用。導(dǎo)墻施工順序:測量定位→挖槽→綁扎鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆模并設(shè)置臨時(shí)橫撐。

導(dǎo)墻施工中的注意要點(diǎn):

1)導(dǎo)墻中心位置即地下連續(xù)墻的中心，必須用全站儀精確放出連續(xù)墻軸線及位置。

2)導(dǎo)墻分段施工，應(yīng)與地下連續(xù)墻的分幅線錯(cuò)開。

3)模板內(nèi)側(cè)采用對(duì)撐加固，模板外側(cè)采用斜撐加固，防止導(dǎo)墻在外力作用下內(nèi)擠。

2.2 挖槽

在地下連續(xù)墻挖槽前，應(yīng)合理劃分單元槽段的長度，選擇合適的施工機(jī)械，且采取相應(yīng)的安全措施。

施工順序:設(shè)備就位→符合地質(zhì)情況進(jìn)行成槽施工→成槽糾偏→泥漿護(hù)壁。

1)單元槽段的劃分。理論上單元槽段長度越長越好，既可減少接頭數(shù)量又可提高截水防滲能力和連續(xù)性。但同時(shí)需考慮地質(zhì)情況、起重能力、地下管線及水位、單位時(shí)間提供混凝土能力等因素。

2)挖槽順序。挖槽順序與成槽的垂直度關(guān)系密切，必須使抓斗在吃土阻力均衡的狀態(tài)下挖槽。要么使抓斗兩邊的斗齒都吃在實(shí)土中，要么抓斗兩邊的斗齒都落在空洞中，切忌兩邊不均衡。根據(jù)這一原則，將整個(gè)連續(xù)墻分為19個(gè)槽段，共分3期開挖成槽，其中Ⅰ期槽段2個(gè)，Ⅱ期槽段15個(gè)，Ⅲ期槽段2個(gè)。按Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期的順序開挖成槽。其中Ⅱ期按對(duì)稱、間隔的原則開挖成槽，見圖1。

3)嚴(yán)格控制垂直度及平面位置。開槽時(shí)，仔細(xì)觀察監(jiān)測系統(tǒng)，X，Y軸任一方向偏差超過允許值時(shí)，立刻進(jìn)行糾偏。抓斗緊貼基坑導(dǎo)墻入槽，并及時(shí)補(bǔ)入泥漿。在挖槽機(jī)具挖土?xí)r，懸吊機(jī)具的鋼索不能松弛，一定要使鋼索呈垂直緊張狀態(tài)，這是保證挖槽垂直精度的關(guān)鍵動(dòng)作。作業(yè)中要時(shí)刻關(guān)注測斜儀器的動(dòng)向，及時(shí)糾正偏差。

2.3 泥漿護(hù)壁

泥漿最重要的作用是固壁，其靜水壓力可抵抗作用在槽壁上的土壓力和水壓力，防止地下水的滲入，且在槽壁上形成不透水的泥皮，防止槽壁剝落。利用泥漿較高的黏結(jié)性能在挖槽過程中將土渣懸浮起來并把土渣帶出槽孔。泥漿護(hù)壁技術(shù)的質(zhì)量好壞直接影響到連續(xù)墻的質(zhì)量與安全。

本工程中泥漿的使用方法為循環(huán)方式，在槽內(nèi)充滿泥漿的同時(shí)，用泵使泥漿在槽底與地面之間進(jìn)行循環(huán)將土渣排出地面。

1)為使泥漿在施工中能充分發(fā)揮作用，在制備時(shí)，必須使泥漿的質(zhì)量達(dá)到各種必要的指標(biāo)。對(duì)泥漿性能的要求因地質(zhì)條件的不同而有差異。

2)拌制和使用泥漿時(shí)，必須隨時(shí)檢驗(yàn)，不合格的泥漿必須及時(shí)處理。

2.4 接頭處理

為了使槽段墻之間很好連接，保證良好的止水性和整體性，必須對(duì)接頭的施工質(zhì)量給予足夠的重視。

本工程采用的接頭形式為鎖口管接頭。這種接頭方式是在挖完槽后，在接頭部位插入鎖口管，用起重機(jī)吊放，接著插入鋼筋籠并灌注混凝土。在混凝土尚未完全硬化之前，使用液壓頂管機(jī)松動(dòng)鎖口管，并選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)拔出鎖口管，然后進(jìn)行下一個(gè)槽段的施工。

拔出鎖口管的關(guān)鍵操作是掌握混凝土的灌注時(shí)間和灌注高度，以及混凝土開始凝結(jié)的時(shí)間，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)拔出。如果鎖口管在混凝土中放置時(shí)間過長，由于混凝土的黏附力作用增加，會(huì)使鎖口管的拔出困難或者不能拔出;相反，如果過早地拔出鎖口管，又會(huì)使混凝土坍落或有坍落危險(xiǎn)，見圖2。

圖2 鎖口管現(xiàn)場施工

3 質(zhì)量控制措施

3.1 泥漿質(zhì)量控制

泥漿護(hù)壁技術(shù)作為地下連續(xù)墻工程基礎(chǔ)技術(shù)之一，其使用泥漿質(zhì)量的好壞直接影響到工程的質(zhì)量與安全。泥漿質(zhì)量管理主要通過以下手段控制:

1)泥漿制作所用原料符合技術(shù)性能要求，制備時(shí)符合制備的配合比。

2)泥漿制作中，每班進(jìn)行兩次質(zhì)量指標(biāo)檢測，新拌泥漿應(yīng)存放24 h后方可使用，補(bǔ)充泥漿時(shí)須不斷用泥漿泵攪拌。

3)混凝土置換出的泥漿，應(yīng)進(jìn)行凈化調(diào)整到需要的指標(biāo)，與新鮮泥漿混合循環(huán)使用，不可調(diào)整的泥漿排放到廢漿池，用泥漿罐車運(yùn)輸出場。泥漿調(diào)整、再生及廢棄標(biāo)準(zhǔn)見表1。

4)泥漿檢測頻率見表2。

表1 泥漿質(zhì)量控制指標(biāo)

表2 泥漿檢驗(yàn)時(shí)間、位置及試驗(yàn)項(xiàng)目

5)成槽過程中，槽內(nèi)泥漿液面保持在導(dǎo)墻頂面下30～50 cm，暫停施工時(shí)，漿面不應(yīng)低于導(dǎo)墻頂面30 cm。

3.2 鎖口管起拔控制

鎖口管與迎土端之間的空隙必須用黏土或石子回填密實(shí)，從而保證澆灌混凝土?xí)r鎖口管能提供足夠的反力，避免混凝土發(fā)生繞灌而將鎖口管全斷面抱牢，造成鎖口管起拔困難。

本工程在接頭管吊裝就位后安裝液壓頂管機(jī)。正式開始頂拔接頭管的時(shí)間，以開始澆灌混凝土?xí)r做的混凝土試塊達(dá)到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間為依據(jù)。接頭管的頂拔要按照液壓頂管設(shè)備所反映的施力數(shù)據(jù)來確定可否實(shí)施。具體采取輕輕頂拔和回落的方法，每次頂拔10 cm左右，拔到0.5～1.0 m時(shí)，如果接頭管內(nèi)無涌漿等異常現(xiàn)象，每隔30 min拔出0.5～1.0 m，最后根據(jù)混凝土頂端的凝結(jié)狀態(tài)全部拔出。

為減少鎖口管起拔過程中的摩擦阻力，可在鎖口管和混凝土相接觸的一面涂抹減摩擦劑，主要成分為石蠟。

4 安全控制措施

地下連續(xù)墻施工距京滬鐵路線最近處僅7.3 m，對(duì)鄰近鐵路線的運(yùn)營構(gòu)成較大的安全隱患，屬于鐵路鄰近營業(yè)線B類施工，必須以保證列車運(yùn)行安全為前提。地下連續(xù)墻施工對(duì)既有線的安全影響因素主要有兩個(gè):一是成槽過程中塌孔對(duì)鐵路路基穩(wěn)定產(chǎn)生影響;二是鋼筋籠吊裝過程中發(fā)生吊裝安全事故對(duì)鐵路運(yùn)營產(chǎn)生影響。

4.1 防坍塌失穩(wěn)措施

1)連續(xù)墻施工前在鐵路側(cè)緊靠地下連續(xù)墻用一排φ1.0 m、長20.7 m高壓旋噴樁加固土體，確保路基側(cè)土體穩(wěn)固。

2)鄰近鐵路側(cè)6個(gè)槽段長度由5.11 m減至2.5 m。

3)在成槽施工過程中，合理保持槽內(nèi)泥漿比重，并且泥漿液面保持高于地下水位0.5 m以上。

4)嚴(yán)格施工工藝控制，確保連續(xù)墻槽段接頭、圈梁、腰梁與墻結(jié)合緊密形成整體，確保地下連續(xù)墻整體穩(wěn)定性。

5)合理設(shè)置觀測樁，實(shí)施施工監(jiān)測。分別在鄰近路基、接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻墻體等處所設(shè)置觀測樁，并定期進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取有效措施，確保施工安全。

4.2 鋼筋籠吊裝安全控制措施

1)將鋼筋籠分節(jié)制作吊裝，降低吊裝難度，提高吊裝安全可靠性。

2)編制吊裝方案，根據(jù)起吊鋼筋籠重量等條件通過計(jì)算確定吊車型號(hào)。

3)采取措施確保地基承載力滿足要求。

4)吊車順線路擺放，并打好支腿。

5)在鋼筋籠上部系兩根牽引繩，橫線路方向牽引，防止吊裝過程中鋼筋籠擺動(dòng)，提高吊裝穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

鄒城市上跨鐵路立交橋工程主橋利用地下連續(xù)墻對(duì)主墩承臺(tái)基坑進(jìn)行圍護(hù)，在濟(jì)南鐵路局施工范圍內(nèi)較為少見。本工程地下連續(xù)墻已于2014年6月初順利完工。實(shí)踐證明，地下連續(xù)墻施工振動(dòng)小、噪聲低，墻體剛度大，防滲性能好，對(duì)周圍地基無擾動(dòng)，工效高、工期短、質(zhì)量可靠。用于基坑開挖時(shí)，可承受很大的土壓力，非常適宜鄰近鐵路深基坑支護(hù)的要求和施工特點(diǎn)。地下連續(xù)墻必將成為鄰近鐵路深基坑支護(hù)工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。

［1］龔曉楠．深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998．

［2］叢藹森．地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用［M］．北京:中國水利水電出版社，2001．

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［5］陳懷偉．杭州地區(qū)地下連續(xù)墻施工工藝研究［D］．上海:同濟(jì)大學(xué)，2008．

［6］李建高，王長虹．超深地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定性分析與施工措施［J］．隧道建設(shè)，2011(1):57-63．

［7］陳希哲．土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］．4版．北京:清華大學(xué)出版社，2004．

［8］趙慶武．天津地鐵2號(hào)線紅星路站地下連續(xù)墻處理技術(shù)及其應(yīng)用［D］．天津:天津大學(xué)，2007．

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Application of diaphragm wall in construction of grade separation bridge

CHENG Lin1，LI Tao2
(1．Engineering Construction and Supervision Center，Railway Bureau of Jinan，Jinan Shandong 250001，China; 2．Department of Business development，Railway Bureau of Jinan，Jinan Shandong 250001，China)

Taking the deep foundation pit diaphragm wall enclosure project of overpass main beam bearing platform in Zoucheng railway station for example，this paper introduced the construction technology，quality control and safety control points for deep foundation pit diaphragm wall enclosure structure of adjacent railway，and discussed the locking pipe joint construction of diaphragm wall and points for attention in pulling process，which could provide a reference for similar projects．

Deep foundation pit enclosure;Diaphragm wall;Adjacent railway

U445.55+9;TU476+．3

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2015．03．15

1003-1995(2015)03-0050-04

(責(zé)任審編趙其文)

2014-09-02;

2014-12-26

程琳(1990—)，女，山東濟(jì)南人，助理工程師。