低凈空超深地下連續(xù)墻施工

湯 葉 峰

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200002)

1 概述

地下連續(xù)墻憑借其整體成形、連續(xù)咬合的工藝，具有剛度大、防水性能好、適合開(kāi)挖深度大的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了基坑圍護(hù)中常用的一種類(lèi)型。由于一體成形，地下連續(xù)墻整籠吊裝時(shí)，施工需要一定的施工高度，但在低凈空、高度受限的施工環(huán)境下按目前地下連續(xù)墻施工工藝，仍需克服相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。

由上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司承建的上海軌道交通18號(hào)線(xiàn)11標(biāo)龍陽(yáng)路站工程，在220 kV超高壓架空電纜下的地下連續(xù)墻施工中，成功的采用低凈空超深成槽工藝，在上海市軟土地質(zhì)下首次成功進(jìn)行了深度47 m，厚度1.2 m的地下連續(xù)墻施工。

2 工程簡(jiǎn)介

2.1 工程概況

上海軌道交通18號(hào)線(xiàn)龍陽(yáng)路站地處龍匯路白楊路交叉口，為地下3層車(chē)站，沿白楊路南北向布置。主體圍護(hù)為1.2 m厚，47 m深的超厚超深地下連續(xù)墻，接頭形式為十字鋼板。車(chē)站南端頭井處上方有1路22萬(wàn)伏架空高壓線(xiàn)橫穿，緊貼南端地下連續(xù)墻，最低架空高度16.3 m(見(jiàn)圖1)。

按《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》要求，有4幅地下連續(xù)墻，臨近此高壓架空線(xiàn)，距離在3.2 m～5.8 m，不能符合該規(guī)范的施工距離要求。

2.2 工程地質(zhì)情況

擬建場(chǎng)地分布的土層自上而下可劃分為12層，分別為①1層填土；②1層灰黃色粉質(zhì)黏土；③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；③t層灰色砂質(zhì)粉土；④層灰色淤泥質(zhì)黏土；⑤11層灰色粉質(zhì)黏土；⑤12灰色粉質(zhì)黏土；⑥層暗綠～草黃色粉質(zhì)黏土；⑦11層灰黃～灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土；⑦12灰黃～灰色砂質(zhì)粉土；⑦2灰黃～灰色粉砂(見(jiàn)圖2)。

3 工藝調(diào)整

本次施工是基于原地墻施工工藝，基于低空成墻的一次改進(jìn)和創(chuàng)新。

原地下連續(xù)墻施工工藝見(jiàn)圖3。

此次低凈空超深地下連續(xù)墻施工由于受超高壓架空電纜限制(有效施工高度僅12 m)，遠(yuǎn)低于目前常規(guī)成槽機(jī)的施工高度(18 m)，故必須從設(shè)備的選型改進(jìn)方面，從成槽工藝的控制方面，從鋼筋籠分節(jié)吊裝方面都進(jìn)行嚴(yán)格控制。

據(jù)此，進(jìn)行了此次低凈空超深地下連續(xù)墻施工的工藝調(diào)整(見(jiàn)圖4)。

低凈空超深地下連續(xù)墻施工工藝的重點(diǎn)是以下幾方面：

1)選用合適設(shè)備滿(mǎn)足低凈空施工；

2)采用一定的措施確保超深成槽；

3)鋼筋籠分節(jié)制作滿(mǎn)足低凈空的吊裝；

4)針對(duì)性的配制護(hù)壁泥漿，確保長(zhǎng)時(shí)間槽壁不發(fā)生塌方。

4 施工措施及操作要點(diǎn)

4.1 機(jī)械選型及成槽施工

本工程由于施工高度受限，故僅能采用特殊設(shè)備進(jìn)行施工。我部考察了金泰機(jī)械制造廠，最終選中了金泰SGL-40(低空成槽機(jī))(如圖5所示)進(jìn)行成槽作業(yè)。

施工前還在工程其余部位進(jìn)行了試成槽施工，發(fā)現(xiàn)該型機(jī)械較適應(yīng)上海軟土地質(zhì)的施工要求，可以有效挖掘至地下40 m，但遇見(jiàn)砂層就比較費(fèi)勁，會(huì)耽誤成槽46.5 m的工期，因此現(xiàn)場(chǎng)還配備了一臺(tái)GPS20型鉆機(jī)進(jìn)行“兩鉆一挖”的工藝，順利的解決了低空成槽機(jī)對(duì)槽段最后7 m砂性土的挖掘要求。

導(dǎo)向孔施工(針對(duì)最后7 m砂性土的特性，采取“兩鉆一抓”及反循環(huán)吸漿洗槽工藝，配合低凈空成槽機(jī)施工)在每一抓兩端進(jìn)行導(dǎo)向孔的施工。具體如圖6所示。

采用GPS-20型鉆機(jī)在成槽機(jī)抓頭兩端，打下同墻厚的導(dǎo)向鉆孔，可以使成槽機(jī)抓斗切入厚砂層，便于液壓抓斗的抓土施工，從而保證成槽達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

4.2 鋼筋籠制作

首先為確保鋼筋籠的平整性，采取了整籠制作，再拆分的原則，將46.75 m長(zhǎng)的鋼筋籠分成10節(jié)(見(jiàn)圖7)。

接口采用長(zhǎng)短絲的制作工藝，鋼筋連接則采用接駁器的鋼性連接(見(jiàn)圖8)，為了確保接頭連接的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還做了破壞性試驗(yàn)。

4.3 分節(jié)吊裝及槽口拼接

經(jīng)過(guò)起重計(jì)算，我部采用了雙機(jī)抬吊的施工措施，可以有效的保證鋼筋籠在吊裝工程中的整體穩(wěn)定性，減少變形，從而幫助控制鋼筋籠的拼接質(zhì)量。并在槽口拼接時(shí)采用特制扁擔(dān)，以控制鋼筋籠垂直度的偏差。

1)鋼筋籠水平方向運(yùn)輸(鋼筋平臺(tái)至槽段口)。

分節(jié)后的短鋼筋籠采用副吊履帶吊單獨(dú)水平將鋼筋籠吊起，鋼筋籠運(yùn)輸?shù)讲劭谖恢谩螜C(jī)吊載行走過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)特別注意吊車(chē)、索具及鋼筋籠形態(tài)，如果發(fā)生不正常的變形或者斷裂，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)當(dāng)立即撤離至安全區(qū)域。將鋼籠安全水平放置在槽段邊250 t履帶吊旁，再與250 t主吊配合起立鋼筋籠下放入槽。

2)雙機(jī)平抬。

平抬采用雙機(jī)抬吊，將每節(jié)鋼筋籠的吊點(diǎn)按主吊2點(diǎn)，副吊4點(diǎn)，通過(guò)索具和扁擔(dān)相連。對(duì)索具和吊點(diǎn)進(jìn)行安全檢查，檢查無(wú)誤后開(kāi)始雙機(jī)抬吊。

先將鋼筋籠平抬吊離地面0.3 m左右，停留約5 min，檢查吊點(diǎn)附近焊點(diǎn)情況、吊點(diǎn)和桁架有無(wú)變形、彎曲等異常情況后，才能進(jìn)行后續(xù)吊裝施工。

3)傾斜提升(槽段口)。

主吊履帶吊主鉤、輔鉤同時(shí)提升鋼筋籠，副吊履帶吊處鋼筋籠保持離地面1 m位置。

主吊吊鉤緩慢抬升到4 m，使鋼筋籠朝槽段傾斜。

副吊起吊過(guò)程中注意主吊的配合起吊，控制好提升速度。

4)吊車(chē)對(duì)轉(zhuǎn)。

保持主吊不動(dòng)，副吊主鉤向主吊方向旋轉(zhuǎn)。

主吊逐漸提升并向副吊方向旋轉(zhuǎn)，直至鋼筋籠垂直立起。

待鋼筋籠穩(wěn)定，副吊開(kāi)始放下主鉤，至地面，由工人拆除卸扣。副吊移動(dòng)到不影響施工區(qū)域。

5)吊放入槽。

指揮主吊吊機(jī)吊籠入槽、定位，吊機(jī)走行應(yīng)平穩(wěn)，鋼筋籠上應(yīng)拉牽引繩。下放時(shí)不得強(qiáng)行入槽或?qū)⑾虏夸摻罨\擱置在導(dǎo)墻上。

鋼筋籠下放到最后一排吊點(diǎn)下面時(shí)，將穿杠穿過(guò)事先設(shè)置好的U形吊環(huán)內(nèi)，緩慢下放鋼筋籠，擱置在槽段口，穿杠4點(diǎn)處需采用千斤頂或塞鐵，配合水準(zhǔn)儀調(diào)整籠口水平度，以便于后續(xù)對(duì)接施工。

由于分節(jié)后鋼筋籠比較輕，按順序依次進(jìn)行吊裝，主吊采用專(zhuān)用扁擔(dān)(120 t)將分節(jié)鋼筋籠起吊槽段口機(jī)械連接(主筋錯(cuò)開(kāi)500 mm接頭)并焊接成整籠入槽，每節(jié)直至最后一排吊點(diǎn)由司索工將穿杠穿過(guò)事先設(shè)置好的U形吊環(huán)內(nèi)，平穩(wěn)擺放于導(dǎo)墻上。

后續(xù)重復(fù)進(jìn)行上節(jié)分節(jié)鋼筋籠的吊裝。

6)鋼筋籠槽口拼接。

為了保證鋼筋籠在起吊后鋼筋對(duì)接的準(zhǔn)確性，鋼筋籠采用整籠制作，所有鋼筋按分節(jié)鋼筋籠長(zhǎng)度進(jìn)行配料和拼接。

在焊接鋼筋籠之前所有的主筋與加筋都必須鏈接到位，接駁器拼接處均采用長(zhǎng)短絲回套的工藝進(jìn)行。整籠焊接完成后，在鋼筋籠的分節(jié)處回旋鋼筋套筒接駁器，使套筒全部退到滿(mǎn)絲的鋼筋上去。

7)分節(jié)鋼筋籠加固措施。

每節(jié)鋼筋籠吊裝、鏈接完成后，為確保整籠下放的安全性，桁架連接處還須再采用同規(guī)格鋼筋進(jìn)行綁焊，連接段焊接兩側(cè)均單面滿(mǎn)焊10倍D(見(jiàn)圖9)，以此防止鋼筋籠因拼接質(zhì)量增加而脫落，因?yàn)樵谡麄€(gè)鋼筋籠吊裝過(guò)程中，鋼筋籠回直后桁架是整個(gè)鋼筋籠的主要受力點(diǎn)。

4.4 護(hù)壁泥漿的配置

對(duì)護(hù)壁泥漿采用進(jìn)口德國(guó)化學(xué)膨潤(rùn)土進(jìn)行制作，主要原材料如下：

膨潤(rùn)土：NV-1鈉基膨潤(rùn)土粉；泥漿用水：自來(lái)水；分散劑：Na2CO3或NaHCO2；增粘劑：鈉羥甲基纖維素(CMC)。

嚴(yán)格控制配制流程及方法：

新鮮泥漿的攪拌時(shí)間控制在10 min之內(nèi)。

CMC是很難溶的物質(zhì)，在泥漿攪拌過(guò)程中，應(yīng)慢慢地一點(diǎn)一點(diǎn)地往泥漿中摻加CMC粉末。若事先用清水溶解CMC成1%～3%的溶液，然后再將溶液摻入泥漿里。

泥漿摻料順序：

制備泥漿的順序?yàn)椋?)水；2)膨潤(rùn)土；3)CMC；4)分散劑；5)其他外加劑。配制出來(lái)的泥漿必須滿(mǎn)足表1內(nèi)性能指標(biāo)規(guī)定。

表1 泥漿性能控制指標(biāo)推薦值

5 施工成效與總結(jié)

完成目標(biāo)一：安全完成超高壓線(xiàn)下地連墻的成墻施工。

從2017年10月開(kāi)始，本工程開(kāi)始進(jìn)行架空高壓線(xiàn)下受影響的地連墻施工，至2017年10月底施工結(jié)束，很好的完成了目標(biāo)。

完成目標(biāo)二：確保了鄰近超高壓架空線(xiàn)的正常運(yùn)營(yíng)。

本次受影響區(qū)域地連墻于2017年10月5日開(kāi)始施工，至2017年10月31日完成此次施工，在此期間，由高壓線(xiàn)監(jiān)管單位一同參與施工安全管控，順利的完成了該處地墻的施工，由于管控到位，未引起一起因我部原因造成的高壓線(xiàn)事故，確保了城市主動(dòng)脈的正常、安全輸電，取得了電力公司和業(yè)主單位的一致好評(píng)。

完成目標(biāo)三：成墻質(zhì)量受控。

通過(guò)后期質(zhì)量觀察，本次地墻各類(lèi)主要控制指標(biāo)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，完成了預(yù)定目標(biāo)。

完成目標(biāo)四：滿(mǎn)足后續(xù)開(kāi)挖支護(hù)要求。

目前龍陽(yáng)路站Ⅰ號(hào)基坑已經(jīng)完成開(kāi)挖施工，開(kāi)挖后觀察表觀質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求，沒(méi)有滲漏水及露筋、鼓包現(xiàn)象，同時(shí)圍護(hù)體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，開(kāi)挖時(shí)圍護(hù)體變形較小，滿(mǎn)足支護(hù)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。