某地鐵站地下連續(xù)墻施工工藝研究

蘇 寶

(中國鐵建大橋工程局集團有限公司，天津 300000)

某地鐵站位于軟土地區(qū)，土體靈敏度高，流體可塑性大，導水率低[1]，地下水豐富，水位較淺且經(jīng)常施壓，地鐵站工程施工地質(zhì)情況惡劣。尤其是以地下連續(xù)墻作為基坑支護，鋼筋籠笨重，吊裝施工困難，垂直精度難以控制。由于土體較軟，地下水位較高，地下連續(xù)墻接縫部位的施工質(zhì)量難以把控，需提升地鐵站地下連續(xù)墻施工質(zhì)量。

1 工程概況

某地鐵站基本結(jié)構(gòu)為3層2柱3跨地下島式，全長178 m，標準斷面坑寬24.2 m，基坑寬28.2 m，坑深24.06～25.048 m，平均頂板覆土厚度2.59 m。地下連接墻厚16 m，截面深46 m，端軸深49 m。場地地質(zhì)條件復雜，基坑開挖影響區(qū)域為水飽和粉砂質(zhì)層和粉砂質(zhì)層，淤泥層滲透性強，地下連續(xù)墻接縫、角落等薄弱點處漏水風險大。

2 地鐵站地下連續(xù)墻施工技術(shù)要點

2.1 施工工藝流程

施工基本工藝流程為導墻施工、鋼筋籠設(shè)置、溝槽開挖、成槽、鎖管下放、鋼筋籠吊放、混凝土灌漿、墻趾注漿、高壓旋噴地連墻接縫止水樁[1]。地下連續(xù)墻的施工應(yīng)在支架澆筑和保溫樁架設(shè)后進行。最初的基坑開挖區(qū)域用礫石回填，以滿足80 t起吊設(shè)備的工作要求。泥漿槽最大容量為80 m3，即泥漿槽開挖尺寸為10 m×4 m×2 m。圖1所示為調(diào)整開槽尺寸，開槽用挖掘機挖掘，細節(jié)通過人工修正。導墻頂面高度對齊地面。

圖1 槽段尺寸調(diào)整圖Fig.1 Slot size adjustment

2.2 導墻施工

導墻采用挖掘機配合人工完成，挖掘?qū)A(chǔ)時，在距離底板1～2 m釬探，檢查是否有砼基礎(chǔ)、木頭、管道等障礙物，如有需及時清理[2]。結(jié)構(gòu)采用木模板，由10 cm厚的槽鋼支撐，間隔2 m。澆筑導墻時，用插入式振搗器充分振搗混凝土。在側(cè)壁模板的設(shè)計阻力達到70%之前不能拆模。使用100 mm×100 mm的方形硬木增加支撐，呈兩層梅花型布設(shè)，間隔1 m。在250 mm x 450 mm擋板表面設(shè)置溢流口，排水溝位于 500 mm x 600 mm 擋板的全長上。導墻質(zhì)量符合標準條件，軸向誤差條件不大于±10 mm，內(nèi)壁垂直度誤差不大于0.5%，頂部平整度誤差不大于5 mm[3]。拆除模板后第一時間做好支護，避免導墻垮塌?；炷廖礉M足施工設(shè)計要求前，禁止大型施工設(shè)備靠近導墻作業(yè)。導墻軸線與地下室連續(xù)墻直線嚴格匹配，最大軸向偏差控制在10 mm以內(nèi)[4]。連接兩壁部分的絲網(wǎng)必須焊接緊密，以保證導墻的完整性，防止導墻滑落，保持上層的穩(wěn)定。

2.3 選擇合適的泥漿

該地鐵站地下連續(xù)墻施工采用膨潤土造漿，主要成分是膨潤土、摻加劑和水。該摻加劑主要由羧甲基纖維素(CMC)和燒堿(Na2CO3)組成[5]，可以增加泥漿的黏度，膨潤土漿配比如表1所示。

表1 膨潤土造漿配比Tab.1 Ratio of bentonite slurry

新制漿、再生漿和槽內(nèi)漿在澆筑前需要進行物理性能測量，主要測量其黏度、比重和含砂量，具體控制指標見表2。

表2 護壁泥漿的控制指標見Tab.2 Control index of wall protection mud

2.4 溝槽開挖

使用開槽機進行溝槽開挖，附加設(shè)備為空氣壓縮機1臺，風量10 m3，直徑250 mm的管道長75 m。開挖過程中采用泥漿正循環(huán)，形成溝槽后通過氣舉反循環(huán)處理池清理溝槽[6]。同時進行兩個溝槽開挖，使用開槽機在每個槽中開挖。設(shè)備安裝好后，按照開槽鉆裝置示意圖所示位置開挖，此過程中使用污泥減量工藝去除殘渣。開挖2 m后，開槽機移動到下一個鉆孔位置，用方錘將槽的凸壁清除[7]。檢查泥漿輸送管運輸泥漿過程中是否有障礙物，施工設(shè)備運行狀態(tài)是否正常，解決上述問題后才能開始施工。溝槽開挖過程中，基于施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境變化調(diào)節(jié)泥漿參數(shù)，密切關(guān)注開挖溝槽中的出土數(shù)量、開挖速度及泥漿補給量，檢查溝槽是否存在質(zhì)量缺陷。溝槽開挖設(shè)備與導墻垂直，間隔3 m以上，避免因自重導致應(yīng)力過度集中，在機器下方放置一塊35 mm厚的鋼制墊板。開槽設(shè)備提升臂傾斜角度控制在65°～75°。開挖時，6～7 m深度時需適當減慢開槽速度，確保槽壁垂直度滿足要求。在開挖軸線精準定位的情況下，保證挖掘位置精準度，開槽速度可相應(yīng)提高。檢查溝槽5 m范圍內(nèi)的泥漿質(zhì)量，判斷泥漿是否泄漏，實時調(diào)整泥漿參數(shù)，采取適當?shù)难a救方式，觀察地下水位變化。開挖全程需盡量降低地下水對溝槽側(cè)壁的影響，一旦開槽機停止工作，抓斗應(yīng)及時撤出溝槽。開挖溝槽時，勿將產(chǎn)生強烈振動的機器設(shè)備布設(shè)在槽附近。

2.5 清底

挖完溝槽后，清理底土，用專用鋼絲刷清理側(cè)壁，反復刷洗，直到槽壁干凈為止。清理槽壁后，將沙泵布設(shè)在規(guī)定位置進行清孔作業(yè)。沖洗條件：底部沉積物厚度不超過15 cm，距離底部20～100 cm處污泥密度不超過1.3，含沙量不超過7%，在主要構(gòu)成為砂石、軟土的地層中，底部置換時間不應(yīng)超過2 h[8]。

2.6 接頭施工

使用“工”型梁連接頭，將工字鋼焊接到鋼籠上時，下部距地下連續(xù)墻不應(yīng)超過200 mm，上部不應(yīng)高于連續(xù)墻頂部450 mm[9]。將寬度為300 mm、厚度為15 mm的鋼板焊接成鋼籠，安裝好鋼籠后，在背面回填沙袋，防止混凝土流動?；炷两宇^作業(yè)完成后，用灌漿刷保持清潔，直至無灌漿殘留，以防接頭夾泥形成冷縫，導致滲漏，降低地下連續(xù)墻的承載力、抗?jié)B能力。

2.7 鋼筋籠制作及安裝

鋼籠在加工平臺上制作，上鋼籠按6 m制作，下鋼籠長度根據(jù)鋼籠的剩余長度完成。每個鋼籠都打上編號，方便起吊對接。每個鋼籠桁架上的頂部焊口有32個吊點，保證鋼籠可以吊起，主筋連接為直螺紋機械連接。鋼籠長約48.2 m，重約33～47 t，選用65 t汽車起重機吊裝鋼籠。吊裝前經(jīng)過預先設(shè)計，確定吊索、提升力和提升點位置，嚴格按照施工設(shè)計要求埋設(shè)預埋件，根據(jù)單元內(nèi)槽的橫截面預先確定鋼筋籠的單個尺寸。將接縫“工字”梁布設(shè)到位，用粉筆將接縫“工字”梁底部放置的鋼筋做好標記，將鋼筋籠放置在底部，點焊成梅花形布設(shè)。在架立鋼筋上部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，焊滿鋼筋籠接頭盒工字鋼，以提高其完整性[10]。采用主吊+副吊的吊裝方式，主起重能力150 t，輔助起重能力50 t。兩臺起重機懸吊在鋼籠的中心和頂部，距地面10～20 cm。主吊機負責提升，副吊機負責穩(wěn)定鋼筋籠，避免移動或碰撞。鋼筋籠由主吊機垂直吊入溝槽，使其由導墻上的剛橫擔固定，且使鋼筋籠與導墻預埋部分焊接一起，以防浮起。

2.8 澆筑混凝土

水泥比例不能高于370 kg/m3，碎石比例不能高于400 kg/m3，水灰比控制在0.6以內(nèi)。在晴朗無大風天氣進行混凝土澆筑，確?；炷翝仓艿烂芊饬己?，有效避免橫向偏移，澆筑導管的初始深度為1 m以上。需對澆筑導管底部進行清理并測量沉積物厚度，使用直徑為250 mm的管道澆筑混凝土，管道的初始深度至少為1 m，澆筑過程中可增加到3 m左右。持續(xù)澆筑混凝土，混凝土平面升高，速度控制在2 m/h以上，最大允許的時間間隔為20～30 min，相鄰混凝土澆筑導之間的混凝土平面高差小于50 cm。混凝土澆筑過程中做好記錄，在兩根管道的外側(cè)和中心取3個點，每隔3～4 m測量一次混凝土表面高度。開始澆注時，兩根管道同時澆注，再交替澆注?；炷帘砻鎯蓚?cè)的高度差不應(yīng)超過50 cm。為提高混凝土密實度，需將混凝土澆筑導管吊起，每次限高不超過30 cm?；炷翝仓^程中需實時檢測參數(shù)并記錄相關(guān)事項，混凝土需要運到現(xiàn)場進行坍落度測試?；炷翝仓?，墻體上部應(yīng)高于規(guī)定高度300～500 mm，澆筑累計時間不得超過24 h。混凝土澆筑導管接頭完全密封，防止?jié)仓Ч芙宇^滲漏。

2.9 墻體灌漿

在每塊地下連續(xù)墻體上安裝兩根直徑為40 mm的墻底混凝土澆筑導管，控制地下連續(xù)墻的豎向沉降，利用混凝土加固墻底土體，減少墻體豎向沉降。

2.10 高壓旋轉(zhuǎn)射流、接地墻接縫、防水樁

在地下連續(xù)墻接縫處安裝高壓旋噴防水樁[3]，放置3個Φ850@600反力樁，在墻內(nèi)角處安裝內(nèi)角鋼樁，加固范圍設(shè)置為2 m×2 m。

3 結(jié)語

地下連續(xù)墻施工質(zhì)量影響著車站主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，尤其是軟土地區(qū)地下連續(xù)墻施工質(zhì)量至關(guān)重要。在地下連續(xù)墻施工中，鋼筋籠縱向和橫向吊點的布置需要根據(jù)正負最大彎矩相等的原則確定，對于地鐵站地下連續(xù)墻施工來說，為確保基坑結(jié)構(gòu)安全，要在施工前進行仔細的調(diào)查和測試。施工過程要求落實各項重大技術(shù)施工措施，嚴格按照現(xiàn)場技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，有效保證地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。通過運用關(guān)鍵技術(shù)，該地鐵站工程地下連續(xù)墻施工高質(zhì)量完成，基坑開挖后期，除局部少量滲漏外，無重大滲漏，保證了基坑安全。