軟硬交替地層超深地下連續(xù)墻施工技術

穆永江

摘 要：基于杭州地區(qū)上部軟土、下部硬質巖的軟硬交替地層中超深地下連續(xù)墻施工背景，文章針對杭州某地鐵車站、過江隧道、供水管道等地下連續(xù)墻成槽時間長易導致失穩(wěn)、成槽垂直度控制難、鋼筋籠對接質量控制難等問題，通過采取臺階式交替開挖、超聲波檢測加強過程跟蹤、鋼板加焊修正槽壁前后偏差、千斤頂微調下籠姿態(tài)等施工技術措施，保證基坑工程的地下連續(xù)墻施工質量，接縫位置處均無滲漏水現象。

關鍵詞：地鐵車站;過江隧道;地下管線;軟硬交替地層;超深地下連續(xù)墻;施工技術

中圖分類號：U455.452

隨著地下淺層空間開發(fā)的漸趨飽和，基坑開挖等眾多巖土工程向更深層發(fā)展，地下連續(xù)墻作為深基坑開挖的圍護結構，設計深度也在不斷增加。面臨更深地層中的復雜地質條件，尤其是在上覆軟土、下伏硬質巖的軟硬交替地層中，地下連續(xù)墻成槽、鋼筋籠吊裝及混凝土澆灌等工序易出現成槽上部塌方、上下鋼筋籠接頭處因剛度不足而斷裂等問題。為解決軟硬交替地層中超深地下連續(xù)墻施作的難題，本文對成槽開挖、鋼筋籠對接等過程的技術要點進行研究分析，提出臺階式交替開挖、千斤頂控制鋼筋籠對接姿態(tài)的施工技術措施，使得地下連續(xù)墻的變形及滲漏水控制滿足相關要求。

1 工程特點及難點

杭州地區(qū)地質在地表以下30m范圍內主要為粉土、黏土等軟土地層，隨深度增加，在30～50m深度范圍粉土層與圓礫、卵石層交替分布，50m以下深度主要分布有強風化及中風化巖層。諸多地鐵車站、盾構隧道工作井的地下連續(xù)墻深度已經超過50m，在超深地下連續(xù)墻的施作過程中主要存在以下特點及難點。

（1）槽段深度深，垂直度控制難度大。地下連續(xù)墻成槽過程中在軟硬地層交替部位易出現垂直度偏差大的問題，同時由于下部存在較厚的圓礫、卵石及強風化巖層，成槽耗時長、效率低，上部塌方風險大，容易造成鋼筋籠下放遇阻、相鄰段出現錯縫等現象。

（2）鋼筋籠對接質量控制難。超深地下連續(xù)墻的鋼筋籠需要采用分節(jié)吊裝的形式安裝，若對接質量控制不當，上下籠接頭處容易因剛度不足產生凹凸變形甚至斷裂，嚴重影響地下連續(xù)墻施工質量與工程安全。

（3）工字鋼接頭混凝土易繞流。由于槽段深、工字鋼長度長，易出現接頭傾斜侵界、工字鋼變形侵界現象，同時混凝土澆筑時間長，反力箱起拔難度大，易產生混凝土繞流，進而導致接頭漏水、漏砂，增加開挖風險。

2 施工技術措施

2.1 成槽開挖地下連續(xù)墻成槽采用液壓抓斗工法，為提高工作效率，特配備具有垂直度顯示儀表和自動糾偏裝置的金泰SG46A成槽機、利勃海爾成槽機進行組合施工，并進行隨挖隨測隨糾。成槽過程中控制要點如下。

（1）同時開挖的2個單元槽段之間的凈距離不應小于5m，并應先開挖遠離接頭箱一端的槽壁。單元槽段內開挖順序見圖1。

（2）為避免在成槽穿越軟硬交替地層的過程中因塌方引起卡斗、埋斗事故，采用臺階式交替開挖法施工，每一抓掘進至15～20m后，開始挖掘第2抓，并以此類推直至挖掘至槽底設計標高;同時控制成槽開挖速度，定期檢查槽孔偏移情況，通過成槽設備配備的自動糾偏裝置，對槽段進行測量糾偏。

（3）槽段開挖完成后，用超聲波測壁儀對槽段內開挖面、迎土面、左右端頭面等進行掃描，以測量地下連續(xù)墻垂直度及成槽狀態(tài)，對地下連續(xù)墻成槽質量進行評價（圖2）。

2.2 刷壁及槽段掃孔工字鋼接頭止水性能可靠，超深地下連續(xù)墻施工采用此種接頭止水。相鄰2幅地下連續(xù)墻間的刷壁是地下連續(xù)墻接縫防水質量的關鍵工序，連續(xù)墻先行幅、后繼幅間的接縫為整個圍護結構防水的薄弱環(huán)節(jié)，接頭處易發(fā)生繞流或夾砂、夾泥，是造成滲漏的主要原因。該過程控制要點如下。

（1）在成槽結束時，用成槽機抓斗緊貼既有槽壁端頭上下清理數次，以清理槽壁處障礙物，并使本槽壁墻體與既有槽壁墻體處在同一個垂直平面，避免2幅地下連續(xù)墻出現錯臺。

（2）采用增加了刷壁器重量、鋼刷數量和增加反面刮刀的重型雙頭刷壁器進行刷壁。首先用該刷壁器的刮板端頭清理已成槽槽壁端頭塊狀泥土、土渣，待塊狀泥土清理完畢后，用刷壁器帶鋼絲側對端頭進行上下刷壁，刷壁次數不應少于20次，使刷壁器的刷壁鋼絲在最后一次刷壁后不殘留任何土渣和泥皮。

（3）在成槽完成后和吊裝鋼筋籠前應進行2次槽段掃孔，該過程控制要點如下：①成槽完成后，采用抓斗清理槽底淤泥和沉渣，保證清底后槽底沉淀物厚度小于100mm;②清孔時控制吸漿量與補漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落低到導墻頂面以下30cm。

2.3 上下鋼筋籠對接超深地下連續(xù)墻鋼筋籠采用分節(jié)吊裝形式安裝，下鋼筋籠固定擱置在導墻后面位置，但常因導墻標高誤差、擱置環(huán)安裝誤差導致鋼筋籠難以準確處于垂直狀態(tài)，上鋼籠在起吊達到豎直后，因水平重心偏差也難以準確處于垂直狀態(tài)，這使得多數鋼筋無法對接或對接存在質量缺陷。為保障上下鋼筋籠對接質量，采用千斤頂微調下籠姿態(tài)實現對接，操作流程如下。

（1）下鋼筋籠入槽前，根據擱置環(huán)平面位置在導墻上內外兩側各放置2個20 t千斤頂（圖3）。

（2）下鋼筋籠入槽后，將鋼扁擔穿入并置于內外兩側千斤頂正上方，此時千斤頂處于閉合狀態(tài)（圖4）。

（3）上鋼筋籠吊裝至槽段口并處于垂直狀態(tài)穩(wěn)定不晃動后，根據上下鋼筋籠鋼筋間的垂直距離，通過吊車向下放上鋼筋籠、千斤頂向上頂升下鋼筋籠聯(lián)合控制的方式保證上下鋼筋籠對接質量（圖5）。

2.4 混凝土澆筑為避免混凝土澆筑過程中工字鋼接頭出現繞流現象，采用以下措施進行控制和處理。

（1）混凝土澆筑前使用提升架安裝混凝土導管（圖6），2個導管間距不大于3 m，導管底部與槽底相距300～500mm。混凝土開澆前檢查導管接口是否密封良好，并在導管內放置保證混凝土與泥漿隔離的管塞。

（2）在鋼筋籠入槽后4 h之內澆注混凝土。

（3）混凝土澆灌速度不應小于3m/h，中間停頓時間不大于30 min。

（4）若發(fā)生繞流，采用安裝于成槽機斗頭上的40mm厚刮刀進行沖擊刮剔。

2.5 墻端反力箱安裝及起拔墻端反力箱安裝于鋼筋籠，安放完畢后，采用履帶吊逐節(jié)依次垂直吊入槽內（圖7a），其過程如下。

（1）第1節(jié)反力箱吊入槽內一定深度后，在上部扁擔孔內插入鐵扁擔使第1節(jié)反力箱置于導墻頂升架上。

（2）吊車松鉤第1節(jié)反力箱，之后吊入第2節(jié)反力箱并同第1節(jié)反力箱進行連接，連接穩(wěn)定后拔出插在反力箱內的鐵銷，吊車繼續(xù)下放安裝第2節(jié)反力箱。

（3）反力箱頂拔時間定于混凝土終凝前（混凝土澆筑后7～8 h），終凝后再逐節(jié)拔出反力箱（圖7b）。

（4）反力箱頂拔時應由頂升架先向上頂起，待分節(jié)長度達到可拆卸的高度后，敲出反力箱連接部位的插銷并吊出反力箱，第1節(jié)拔出后，重復上述工序，直至全部拔出。

3 工程應用

3.1 杭州市某過江隧道圍護結構工程

杭州市某過錢塘江隧道工程江南段地下連續(xù)墻部分基坑長度約為205m，江南段工作井地下連續(xù)墻深度63m（進入強風化砂礫巖3m），厚度1.2m，采用工字鋼接頭，共計21幅，最大鋼籠重量100.15t，采用分段2節(jié)的形式對接入槽，上籠長度44m，下籠長度19m。

3.2 杭州地鐵某站1

杭州地鐵某站1基坑外包長度142m，開挖深度25.016～26.761m，端頭井最深處26.77m，車站圍護結構為地下連續(xù)墻，標準段厚1.0m，端頭井墻厚1.2m，共計61幅，深度分為57m、64m 2種（進入強風化蝕變凝灰?guī)r），采用分段2節(jié)形式對接入槽，上籠長度45m，下籠長度12m、19m。

3.3 杭州地鐵某站 2

杭州地鐵某站2為換乘站，車站長172.17m，標準段寬21.3m，覆土厚度3.2m。車站基坑圍護結構選用1.2m厚、1m厚地下連續(xù)墻（工字鋼接頭），墻長57.28m，共計79幅。鋼筋籠采用分段2節(jié)形式對接入槽，上籠長度45m，下籠長度12m。

3.4 某供水管道工程

杭州市某供水管道工程線路總長28.6km，盾構隧道共設8個工作井，其中G4工作井地下連續(xù)墻深49.8m，基坑開挖深度約21m，圍護結構選用1m厚地下連續(xù)墻（采用工字鋼接頭），共計20幅，鋼筋籠長度49.57m;G5工作井地下連續(xù)墻墻深50.8m，基坑開挖深度約21m，圍護結構選用1m厚地下連續(xù)墻（采用工字鋼接頭），共計20幅，鋼筋籠長度50.57m。

4 結論

（1）在軟硬交替地層中進行超深地下連續(xù)墻成槽開挖應采用臺階式交替開挖法，開挖過程中通過成槽機自動糾偏裝置進行控制，成槽后利用超聲波測壁儀在槽段內及時掃描評價，可實現地下連續(xù)墻高效高質量成槽，解決了槽段上部塌方、鋼筋籠下方受阻等問題。

（2）鋼筋籠吊裝和上下鋼筋籠對接施工，采用吊車向下放上籠、千斤頂向上頂升下籠聯(lián)合控制的方式實現鋼筋籠精確對接，可保障地下連續(xù)墻成型質量和基坑開挖安全。

（3）通過對超深地下連續(xù)墻施工中成槽開挖、刷壁、槽段掃孔、上下鋼筋籠對接、混凝土澆筑和反力箱安裝及起拔等工序的全過程高效控制，實現了在4項工程實例中的成功應用，對軟硬交替地層中超深地下連續(xù)墻的施工控制具有很好的借鑒性和指導意義。

參考文獻

[1]馬龍，任彥斌. 寧波軌道交通地下連續(xù)墻在微承壓水粉砂層中的降水成槽施工技術[J]. 現代城市軌道交通，2014（2）.

[2]賀煒，凡子義，崔劍峰，等. 坭洲水道橋圓形地連墻支護體系監(jiān)測與分析[J]. 地下空間與工程學報，2019，15（2）.

[3]李韜，劉波，褚偉洪，等. 順逆作同步下超深大基坑地連墻變形實測分析[J]. 地下空間與工程學報，2018，14（增2）.

[4]胡增輝，竺曙東. 寧波地鐵車站深基坑地下連續(xù)墻變形特征研究[J]. 現代城市軌道交通，2018（5）.

[5]吳昌將，孫召花，賴允瑾，等. 軟土地區(qū)地下連續(xù)墻深大基坑的變形性狀研究[J]. 巖土力學，2018，39（增2）.

[6]朱寧，周洋，劉維，等. 蘇州粉土地層地連墻施工對地層擾動影響研究[J]. 巖土力學，2018，39（增1）.

[7]齊峰. 致密卵石地層超深地下連續(xù)墻成槽技術探討[J]. 現代城市軌道交通，2017（6）.

[8]李耀良，袁芬，等. 大深度大厚度地下連續(xù)墻的應用與施工工藝[J]. 地下空間與工程學報，2005，1（4）.

[9]盛習德，李檉. 深基坑圍護結構涌水涌砂防止技術措施[J]. 現代城市軌道交通，2012（4）.

[10] 胡軍. 軟弱地層深基坑開挖地下連續(xù)墻變形分析[J]. 現代城市軌道交通，2015（3）.

[11] 周洋，劉維，史培新，等.軟土中異型地連墻成槽失穩(wěn)機理研究[J]. 長江科學院院報，2018.

[12] 姜朋明，胡中雄，劉建航.地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定性時空效應分析[J]. 巖土工程學報，1999，21（3）.

[13] 丁勇春.軟土地區(qū)深基坑施工引起的變形及控制研究[D]. 上海：上海交通大學，2009.

[14]王磊，關群. 逆作法地連墻側移的監(jiān)測與數值模擬分析[J]. 合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2018（7）.

[15]仇正中，張培培. 地連墻施工過程槽壁穩(wěn)定措施[J]. 水運工程，2017（3）.

[16]地鐵車站施工地連墻橫向變形的空間演化規(guī)律[J]. 鐵道工程學報，2017（7）.

[17]丁蘋. 泥漿凈化器在地下連續(xù)墻施工中的應用探討[J]. 現代城市軌道交通，2014（4）.

[18]陳小翠，杜成斌，江守燕，等. 施工期地連墻整體模型優(yōu)化[J]. 水運工程，2016.

[19]易智宏，曾紀文. 深基坑支護地連墻設計中的幾點思考[J]. 巖土工程學報，2014（增1）.

[20]趙明時. 超深異型地連墻施工關鍵技術研究[J]. 現代隧道技術，2016（2）.

收稿日期 2019-10-30

責任編輯 朱開明