復雜地層地下連續(xù)墻施工成槽關鍵技術研究和質(zhì)量保證措施

婁 寅 王亞鵬 謝汪洋 陳道政

（1 南京地鐵建設有限責任公司)

(2 中鐵北京工程局集團城市軌道交通工程有限公司)

(3 合肥工業(yè)大學土木與水利工程學院）

1 引言

在很多城市的地下軌道交通建設中，地連墻施工工法已被成功實踐，并取得了顯著的施工效果。作為復雜、軟弱地層地鐵車站的主要圍護結(jié)構方式，應用也會越來越廣。而其中，由于地下連續(xù)墻成槽施工約占整個工期的一半，因此施工的關鍵是選擇合適的開挖方法。

本文通過對復雜地下環(huán)境中超深連續(xù)墻成槽施工技術研究，分析并解決困難，保證質(zhì)量，為今后類似工程提供借鑒。

2 工程概況

雨潤路站位于南京雨潤大街與嘉陵江東街之間，沿著泰山路呈南北向布設，是在建的7 號線中第5 座車站。車站的站臺采用地下兩層島式結(jié)構，整體單柱雙跨箱型和局部雙柱三跨框架結(jié)構，柱距為9m，采用明挖法施工。地下一層、二層的站廳和站臺中心里程為YCK6+110.000；站臺寬度11m，標準段外包寬19.7m，總長276.4m。雨潤路站采用厚度均為800mm，共計108 幅的地下連續(xù)墻圍護結(jié)構。其中，基本開挖槽段幅寬6.0m，局部和角點位置有適當?shù)恼{(diào)整，幅間豎向接頭采用工字鋼方式連接。地下連續(xù)墻混凝土級別采用水下C35 級。雨潤路站主體圍護地連墻成槽深度為64m，正負偏差2m，墻底入巖1m。

根據(jù)勘察揭示的地下土和地下水條件，雨潤路地連墻施工涉及到的地層、土層分布從上到下依次為：松散可塑填土、流塑型粉質(zhì)粘土和粉砂互層、中砂、含礫粉砂質(zhì)泥巖和砂巖以及中密粉砂。施工場地地下水存在分為孔隙中潛水、孔隙中承壓水和基巖中裂隙水。其中，潛水含水層主要分布于長江漫灘中上部，對本工程施工有一定影響；而承壓水含水層主要分布于長江漫灘的中下部，厚度大，對本工程施工影響大。此外，本場地下伏基巖由白堊系浦口組(K2p)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖強風化層和中風化巖組成，基巖裂隙處存在少量地下水，但對本工程施工影響較小。

圖1 220kv 高壓線與地連墻平面位置關系示意圖

根據(jù)場地所在地理位置坐標圖，車站東側(cè)為雨潤食品加工園和雨潤食品公司，西北方向為明基醫(yī)院規(guī)劃醫(yī)療用地，現(xiàn)狀為空地；西南方向為雙和園小區(qū)；沿泰山路以東有沙洲東河、220kV 架空高壓線兩回；沿泰山路以西為明基醫(yī)院規(guī)劃醫(yī)療用地，現(xiàn)狀為空地，車站南側(cè)為油坊橋，現(xiàn)已拆除。對地下連續(xù)墻施工有影響的為220KV 架空高壓線。

3 施工難點

地下連續(xù)墻成槽是施工的關鍵步驟，采用合理的開挖方法可以顯著提高施工效率，縮短建設工期。就目前來說，地連墻成槽普遍采用的施工方法是，先采用沖樁機在槽段兩端沖孔，然后用抓斗挖去孔間的土墻，這種方法操作比較成熟，但也存在一些缺點和改善空間。特別是在本場地地質(zhì)環(huán)境條件中，其適用性受到了很大限制，難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，施工中很難保持槽壁的平整度及成孔質(zhì)量，容易出現(xiàn)塌壁現(xiàn)象。雨潤站位于長江漫灘，地下水豐富，地質(zhì)條件復雜，此類地層中，泥漿護壁容易受到外部條件的影響導致在墻體和槽壁接觸面無法生成穩(wěn)定的泥皮，造成局部塌壁失穩(wěn)現(xiàn)象。另外，沖擊錘快速下落也可能加劇槽壁失穩(wěn)，影響成槽效果。其次，由于地下連續(xù)墻過深，成孔垂直度控制和混凝土澆筑質(zhì)量存在較大的不確定性。另外，沖孔樁機下落過程易受到干擾，比如鋼吊繩搖擺、泥渣阻礙沖擊錘下放導致歪斜等，造成連續(xù)墻外踢或內(nèi)擠等傾斜病害。最后，施工效率受到限制，由于本場地地下條件復雜，成槽施工過程中，泥漿重度比常規(guī)更大，而且，實際施工現(xiàn)場泥漿很大可能會混入地下土渣，使沖擊錘與泥漿間摩擦力進一步加大，損失大量動能，降低沖擊破碎效率。

4 地下連續(xù)墻成槽施工方案

4.1 成槽施工準備

雨潤路站主體東側(cè)及部分端頭共計58 幅地連墻受220KV 架空高壓線影響，傳統(tǒng)成槽機（高18.5m）作業(yè)時因侵入高壓線安全距離（6m）無法在高壓線下施工，為實現(xiàn)此部位成槽作業(yè)需改造成槽機，項目部委托專業(yè)廠家對成槽機高度進行改造，成槽機大臂高度改造至13m，作業(yè)時距高壓線最低點距離8m，大于安全工作距離能保證正常施工。但由于成槽機大臂高度降低抓土后無法裝車，項目部用10mm 鋼板焊制渣土箱，渣土箱高1m、長3m、寬2m，成槽機抓土后向渣土箱棄渣然后用挖機二次倒運至渣土車上。

地下成槽施工毋庸置疑是地連墻施工的重要工序，因此可以把提高挖槽的效率當作縮短工期的關鍵工作。與此同時，地連墻墻體質(zhì)量好壞也與成槽施工質(zhì)量密切相關，成槽精度越高，墻體越是平整。

4.2 成槽施工步驟

4.2.1 單元槽段要求

根據(jù)設計文件，工程整體地下連續(xù)墻槽段寬度6m居多，符合成槽機施工最小寬度的要求。考慮到成槽結(jié)束后要吊放鋼筋籠，在單元槽段施工前，應在槽段的分幅寬度以外左右垂直度偏差擴大200mm。槽段開挖先施工1、3、5 槽段，再施工2、4 槽段，即整體施工原則為跳幅施工。

4.2.2 成槽開挖

⑴在成槽機就位之前，要在開挖好的導墻上標記出分的槽段號，確定抓斗中心線位置，確保每次下放沒有偏差，也能避免抓斗左右搖擺造成施工的誤差；在成槽機就位之后，根據(jù)前一步標記的編號及放置的標記物，保持抓斗能平行于導墻工作。

圖2 地連墻三抓成槽示意圖

⑵開挖前，根據(jù)設備資料和現(xiàn)場資料，確定成槽機抓斗打開寬度和槽段長度，確定先行開挖幅段間隔開挖，這樣可以更好地保證開挖時成槽機兩側(cè)邊界受力平衡，以達到維持槽壁平整垂直的效果。

⑶單元槽段成槽步驟為，先在挖槽段兩頭位置成孔，再挖孔之間的土墻，從兩側(cè)向中間部位施工。這是由于若使成槽機抓斗兩邊打開后能整體覆蓋住土體，會讓抓斗兩側(cè)受力均勻，不會出現(xiàn)一端懸空，另一端嵌入土體的狀況，從而保持槽壁垂直度。另外，為了滿足槽底直線性，當開挖至設計標高處時，應繼續(xù)向下開挖一定深度，將由于施工原因?qū)е碌牟鄣装纪共黄秸稀?/p>

在施工時，有時在轉(zhuǎn)角處部分槽段上，抓斗沒法一次性將土挖完，或者，能一次性挖完但可能造成抓斗兩邊不受同等的力作用，這時要特制用來平衡受力的鋼架，根據(jù)實際情況在一側(cè)下放，來避免槽壁產(chǎn)生左右歪斜的情況。

⑷成槽開挖過程中需要注意以下幾點：首先，抓斗閉合緩慢勻速下落，在接近開挖土體位置后方可打開，每次挖土深度不易過大，否則會導致泥漿灌入沖擊槽壁造成槽壁局部失穩(wěn)塌落；其次，在澆筑混凝土完成之前，地面重型機械不允許在槽孔附近移動，也可能導致槽壁破壞；最后，挖槽過程中要時刻關注成槽機上的垂直度檢測儀表,及時調(diào)整開挖工具的垂直度。

⑸施工開始時應該選擇實驗槽段，通常為劃分的標準幅段。

4.2.3 異型地下連續(xù)墻成槽施工

本工程異型連續(xù)墻包括2 個“L”型槽段和3 個“Z”型槽段，在主體圍護結(jié)構施工中，需要格外控制異型墻施工質(zhì)量，具體施工要點為：

⑴抓斗安裝后，懸吊的抓斗主體需要保持垂直，同時檢查與施工有關的儀器，也要關注液壓系統(tǒng)是否有滲漏等。

⑵挖槽機進入現(xiàn)場后，應根據(jù)場地實際情況開至異形墻導墻內(nèi)側(cè)，同時保持抓斗平行于基坑開挖面邊線，讓導板可以不借助人力平行緊靠導墻自然下落，若出現(xiàn)偏角或者旋轉(zhuǎn)情況，要及時調(diào)整。

⑶成槽過程中，從兩端開始向中間開挖，保持抓斗受力平衡。遇到槽內(nèi)地下水流入情況應配備專人時刻監(jiān)控，攔截水流并加入適量泥漿，觀察變化。成槽結(jié)束后，要及時檢查槽各項指標是否達到要求等，滿足后進行清槽工作。

5 質(zhì)量保證措施

5.1 成槽作業(yè)技術保證措施

施工前，務必進行精確測量，嚴格遵循復核制度，要求做到兩人以上獨立計算測量資料，以便加強內(nèi)外業(yè)之間的校核；嚴格保護施工控制樁并定期復核；槽段開挖期間，為防止泥漿質(zhì)量受到流入槽內(nèi)的積水影響，要在導墻外側(cè)設置止水圍護；在成槽過程中，開挖不可避免會遇到不同地層，要及時調(diào)整泥漿的性能和配合比；最后要嚴格按照有關成孔指標，清孔、修整、刷壁。

5.2 施工遇到問題的預防與處理措施

5.2.1 槽壁坍方預防及處理措施

根據(jù)本工程場地地質(zhì)條件報告，施工過程將穿越以雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉砂互層、粉砂層為主的地層。地下連續(xù)墻施工成孔后，為了防止孔洞坍落，保持槽壁穩(wěn)定性，可以采取以下幾個方面措施：

⑴改善泥漿性能：除去泥漿含量、作用時間等因素，泥漿性能也能影響槽壁的穩(wěn)定性，這是由于更好的泥漿性能可以顯著提高槽內(nèi)壓力，達到放塌效果。施工時采用優(yōu)質(zhì)膨潤土，拌入純堿可以實現(xiàn)。

⑵降低施工影響：①成槽時抓斗勻速慢慢下放和提升，以減少抓斗對槽壁的沖擊；②成槽過程中控制地面大型機械設備，確保墻身表面平整，也避免載荷造成土壁塌方；③施工時，為防止地下水匯入，要保持泥漿液面更高且穩(wěn)定達到槽段要求位置，否則及時補充；④各班組之間應加強工序間的聯(lián)系，優(yōu)化組織方案，加強銜接配合，盡量縮短工期，有助于降低挖槽過程中意外情況發(fā)生的可能性；⑤下雨天施工要謹慎，當雨量大到會影響施工質(zhì)量時，暫停施工并暫時封閉槽口。

此外，成槽過程中及成槽后大型設備遠離槽段，降低周圍建筑物沉降和位移給施工帶來的影響，時刻監(jiān)控并制定相的措施。一旦出現(xiàn)坍方等意外情況及時采取以下處理措施：①將坍方槽段全部回填并夯實；②分別在坍方槽段內(nèi)外兩側(cè)每側(cè)打入兩排Φ600@400 高壓旋噴樁，旋噴樁寬度為該槽段寬度加上槽段兩端分別外延的50cm，即L+50+50；③待旋噴樁達到規(guī)范要求強度后再進行該槽段的開挖。

5.2.2 成槽垂直度控制措施

導墻是地下連續(xù)墻施工成槽的前提工作，導墻是否垂直可靠，直接影響著墻體上部的垂直度和平整度，因此必須保證導墻施工精度滿足要求；另外，要優(yōu)選成槽設備并要按照規(guī)范程序施工；施工過程之中要通過儀表顯示的垂直度及時調(diào)整抓斗角度精度；成槽后用超聲波設備檢測，若有垂直度偏差超標等現(xiàn)象應進行修復；最后，施工作業(yè)全程保持在堅硬地面上進行，排除設備負重傾斜造成施工誤差。

6 結(jié)束語

地下連續(xù)墻是地鐵工程施工的核心圍護結(jié)構，其質(zhì)量不僅影響整個工程施工過程，還與地鐵投入使用后的安全性和壽命有著緊密的關系。通過對南京地鐵7 號線雨潤路站地下連續(xù)墻成槽施工的研究總結(jié)，更加深刻的理解了超深地下連續(xù)墻施工工法，也明白如何保證施工質(zhì)量，但同時也碰到了一些難以處理的狀況，包括高壓線桿影響成槽施工、成槽垂直度難以控制等。在施工中通過各方面共同努力，成功克服了上述問題。這也為今后各地復雜條件超深地下連續(xù)墻施工提供了寶貴的經(jīng)驗。