超深超寬地下連續(xù)墻施工中若干問題探討

陳勝

中鐵一局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司 江蘇 無錫 214000

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

南京地鐵七號線永初路站是7號線第4座車站，位于友誼街北側(cè)，與既有寧和線S3呈T型通道換乘。

永初路站為地下三層三柱四跨箱型結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工?；涌傞L188.5m，寬35.5m，標(biāo)準(zhǔn)段底板底埋深25.92m，左右端頭井底板底埋深28.12m。按設(shè)計(jì)圖紙劃分為80個槽幅，地連墻深63.215m，幅寬均未超過6m。標(biāo)準(zhǔn)段墻厚1200mm（50幅），盾構(gòu)端頭墻厚1500mm（30幅），型式主要為“一”字形（74幅），有少許“Z”型（2幅）和“L”型（4幅），采用C35水下砼澆筑。地連墻深入K2P-2強(qiáng)風(fēng)化巖1m，施工前采用850@600三軸攪拌樁加固對槽壁至2-4d2土層以下0.5m。

1.2 工程地質(zhì)

按設(shè)計(jì)圖紙要求永初路地連墻深入K2P-2強(qiáng)風(fēng)化巖1m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工涉及的土層依次為：①-1雜填土（松散）、①-3淤泥質(zhì)填土（流塑）、②-2b4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（流塑）、②-3d3粉細(xì)砂（稍密）、②-4d2粉細(xì)砂（中密）、②-4b3-4+d3粉質(zhì)黏土夾稍密粉砂（軟～流塑）、②-4d2粉細(xì)砂（中密）。②-4b3-4+d3軟~流塑粉質(zhì)黏土夾稍密粉砂、②-5d1密實(shí)粉細(xì)砂、②-5b3-4+d2-3軟~流塑粉質(zhì)黏土夾稍密~中密粉砂、K2p-2強(qiáng)風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、K2p-3中風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。

2 超深超寬地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)

常見的地下連續(xù)墻厚度一般為800mm、1000mm等，永初路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻標(biāo)準(zhǔn)段厚度為1200mm，盾構(gòu)端頭地墻厚度為1500mm，最深可達(dá)63.215m，由于單幅地連墻槽段深度大，槽段成槽時間長，且底層內(nèi)砂層厚度較大，這就需要泥漿的質(zhì)量進(jìn)一步提升，更利于槽壁的穩(wěn)定。隨之深度的增加，傾斜量值也將越大，槽壁垂直度也難以控制，這對成槽機(jī)操作的精度要求更高。鋼筋籠體積大，重量大，確保鋼筋籠安全吊裝，是本工程難點(diǎn)[2]。

3 施工過程及控制措施

3.1 槽壁加固

主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)上層場區(qū)遍布-1雜填土、-2b3-4淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、-3d3及-4d2粉細(xì)砂層，易坍塌，為保證地連墻施工質(zhì)量，地連墻成槽前采用Φ850@600三軸攪拌樁的方式進(jìn)行加固，加固深度至-4d2土層以下0.5m（樁長為12.15m~17.22m）。其中，基坑內(nèi)側(cè)采用搭接的形式，基坑外側(cè)采用全斷面套打的方式施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，場區(qū)內(nèi)淤泥質(zhì)黏土層及粉土夾粉砂層中水泥摻量為20%，其余土層水泥摻量為7%。

存在問題：①槽壁加固在地連墻內(nèi)外側(cè)加固方式不一致，會造成兩側(cè)的地質(zhì)軟硬不均；②施工中垂直度控制不好，部分加固體侵入槽內(nèi)；對地下連續(xù)墻成槽的垂直度控制存在一定影響。

建議：后續(xù)槽壁加固施工是否可以調(diào)整為同樣的加固形式。

控制措施：為保證攪拌樁垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)拼裝的同時，使用全站儀或經(jīng)緯儀調(diào)整鉆桿的垂直度，并在主機(jī)上懸掛一垂球，通過控制垂球與鉆桿上、下、左右距離相等來進(jìn)行垂直度控制。在施工時，如發(fā)現(xiàn)控制線移位，應(yīng)重新測量放線，及時糾偏。

3.2 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻是地下連續(xù)墻挖槽之前修筑的臨時構(gòu)造物，它起著連續(xù)墻平面位置控制、垂直導(dǎo)向、水平定位、以及擋土與穩(wěn)定護(hù)槽泥漿液面的作用。

由于成槽施工及鋼筋籠吊裝時荷載較大，因此導(dǎo)墻采用“┓┏”型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)墻。根據(jù)設(shè)計(jì)及地連墻施工外放要求，導(dǎo)墻外放200mm,導(dǎo)墻槽凈寬標(biāo)準(zhǔn)段1240mm，端頭段1540mm，肋厚200mm，翼面寬1500mm，垂直方向深度2.7m。

存在問題：①導(dǎo)墻開挖深度范圍內(nèi)土質(zhì)松軟，多為雜填土，在經(jīng)過水或泥漿浸泡及施工機(jī)械荷載下，導(dǎo)墻開挖深度內(nèi)墻背土容易塌方，造成導(dǎo)墻變形。

控制措施：①導(dǎo)墻施工前，根據(jù)基坑深度及槽深確定好地下連續(xù)墻的外放量，做好測量放線工作，確保軸線重合，根據(jù)成槽機(jī)抓斗的厚度，可將導(dǎo)墻的內(nèi)口凈寬增加30～40mm；②將導(dǎo)墻開挖范圍內(nèi)的砂質(zhì)土換填成黏土，強(qiáng)夯后開挖施做導(dǎo)墻，導(dǎo)墻鋼筋與環(huán)形路面連接形成整體。導(dǎo)墻頂由槽口向路面放坡，防止地表水及雜物進(jìn)入導(dǎo)墻內(nèi)。在導(dǎo)墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行拆模，并對混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。在導(dǎo)墻內(nèi)打木支撐或在基槽內(nèi)進(jìn)行回填（木支撐尺寸為150×150mm， 頂、中、底部各支撐一根，水平間距1.5m）。在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，做好防護(hù)標(biāo)識，嚴(yán)禁重型機(jī)械在附近行走、停置或作業(yè)。

3.3 泥漿制備及管理

地下連續(xù)墻施工時，泥漿的主要作用是：維持槽壁穩(wěn)定、攜砂、冷卻和潤滑。

根據(jù)在詳勘報告和南京地區(qū)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行泥漿配合比設(shè)計(jì)。在施工前進(jìn)行泥漿配合比試配，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)配合比所選用的原料進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，檢查配制的比重、黏度、pH值等，按檢測的情況適當(dāng)增加外加劑，改善泥漿性能，使之符合要求。

存在問題：①永初路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)單幅地下連續(xù)墻成槽體積大，泥漿置換速度快，消耗量大；②地下連續(xù)墻最深達(dá)到63.215m，成槽時間長，鋼筋籠分節(jié)吊裝安放時間長以及混凝土澆筑時間長，需確保泥漿質(zhì)量，以維持槽壁穩(wěn)定。

控制措施：①正式成槽前，必須進(jìn)行試成槽，來測算功效、機(jī)械性能，地層情況，泥漿性能指標(biāo)的變化（每10m取樣檢測），形成試成槽記錄；②在成槽施工中，由于泥漿會受到各種因素的影響而降低質(zhì)量，為確保護(hù)壁效果及墻體混凝土質(zhì)量，必須對被置換后的泥漿進(jìn)行測試，及時處理不合格的泥漿，直至各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都符合質(zhì)量要求后方可使用。質(zhì)量員隨時進(jìn)行泥漿指標(biāo)的抽查，對不能再利用的泥漿堅(jiān)決廢棄。對于特殊槽段、特殊地質(zhì)部位要適宜的調(diào)整泥漿各項(xiàng)指標(biāo)以達(dá)到護(hù)壁效果；③鋼筋籠入槽后，必須對二清工作，使泥漿比重不大于1.15g/cm3，用重錘測沉渣厚度不大于100mm。

3.4 成槽施工

3.4.1 成槽設(shè)備的選擇。根據(jù)永初路站區(qū)域的地質(zhì)情況，采用帶自動糾偏裝置的液壓抓斗成槽機(jī)金泰SG70，抓斗最大張開幅度2.8m，膨潤土泥漿護(hù)壁，成槽過程中運(yùn)用成槽機(jī)上配備的自動糾偏系統(tǒng)及超聲波側(cè)壁儀監(jiān)測確保槽壁垂直度。

3.4.2 沖抓成槽。標(biāo)準(zhǔn)幅施工較為常規(guī)，不再詳述，重點(diǎn)講述異型幅施工。永初路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)異型連續(xù)墻為“L”型槽段4個，“Z”型槽段2個，異型幅的施工難度大，滲漏水風(fēng)險高，是主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)最關(guān)鍵點(diǎn)，具體施工要點(diǎn)如下：①根據(jù)抓斗斗體的開度，合理確定主孔和副孔長度，施工中先抓取主孔，再抓取副孔。②由于異型幅轉(zhuǎn)角處土質(zhì)松散，可能會造成導(dǎo)墻后方土體坍塌，在挖槽機(jī)?？壳白詈迷鲈O(shè)厚鋼板，增加承載力。③成槽機(jī)定位后，抓斗平行于導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)面，抓斗下放時，自行墜入導(dǎo)墻內(nèi)，不允許強(qiáng)力推入，以保證成槽精度。④成槽施工時，可在槽壁兩側(cè)堆碼沙袋，防止地表水流入槽內(nèi)，影響泥漿質(zhì)量，安排專人監(jiān)測泥漿變化情況。⑤抓斗挖土過程中，上、下升降速均勻緩慢進(jìn)行，抓斗要閉斗下放，開挖時再張開，以免造成渦流沖刷槽壁，引起塌孔。⑥成槽結(jié)束后，應(yīng)及時檢查槽深，合格后進(jìn)行抓斗清槽。⑦為保證鋼筋籠順利入槽，對異型墻幅設(shè)置蝴蝶結(jié)。⑧1.5m厚墻與標(biāo)準(zhǔn)幅相接處施工時，先施工1.5m墻幅，再施工標(biāo)準(zhǔn)幅作為閉合幅。

3.5 接頭清刷

接頭型鋼壁上的土渣和泥皮清刷采用吊機(jī)懸掛特制刷壁器慢速沉入槽底部，再中速提升刷壁器，使刷壁器貼緊墻體接頭面刷壁，往復(fù)多次，直至完全清除土渣和泥皮為止。刷壁器采用20mm鋼板制作，尺寸為1.5m長*1.3m高*0.95m高，內(nèi)部灌滿混凝土，重約6噸。

針對繞流的大塊混凝土在刷壁器難以清理時，在成槽機(jī)抓斗上增設(shè)斗齒（類似挖機(jī)斗齒），利用抓斗的重力進(jìn)行清理，效果良好。

3.6 槽段檢驗(yàn)

平面位置：開挖前用全站儀或鋼卷尺實(shí)測槽段兩端的位置，實(shí)測的位置線與分幅線之間的偏差即為槽段平面位置的偏差。

槽深：用測錘在槽段左、中、右三個位置的測量槽深，三個位置的平均深度即為該槽段的深度。

每個槽段成槽完畢后，用檢超聲波測壁儀對該槽段的垂直度、深度、槽寬等情況進(jìn)行檢測，使槽段的成槽情況處在可控狀態(tài)。每個槽段檢測完成后，出具一份速報，以指導(dǎo)下一槽段的施工[3]。

3.7 鋼筋籠加工及吊裝

本工程搭建兩處鋼筋籠加工平臺，平臺采用10#槽鋼焊接，橫向1.5m，縱向2m的間距布置。需要比場地中硬化地面高出100mm～150mm，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行校平，采用全站儀進(jìn)行鋼筋籠平臺的放樣，以保證鋼筋籠平臺四個角均為直角。為確保鋼筋籠的加工精度，在施做好的鋼筋籠平臺上畫出鋼筋間距及長度的控制標(biāo)記。

施工中的優(yōu)化措施：①在工字鋼接頭的防繞流鐵皮外側(cè)增加了＜40×40×3mm角鐵，通過試驗(yàn)，防擾流效果明顯。②增加了端頭工字鋼超聲波垂直度檢測，鋼筋籠入槽后，在吊裝鋼繩不卸扣的情況下，馬上進(jìn)行端頭超聲波檢測，提前預(yù)判型鋼接頭垂直度，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，有效減少接縫傾斜，提高接縫質(zhì)量。

3.8 混凝土灌注

采用普通C35水下商品混凝土，坍落度選用200±20mm，用導(dǎo)管法灌注，導(dǎo)管采用直徑為300mm的多節(jié)鋼管，管節(jié)連接嚴(yán)密牢固，施工前應(yīng)通過隔水試驗(yàn)。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

永初路站地連墻施工過程中接頭處采用了接頭管+土袋回填和氣囊+土袋回填兩種形式。施工過程中出現(xiàn)了不同的問題，建議不采用氣囊，地連墻接頭處含有大量的尖銳鋼材，采用氣囊特別容易發(fā)生氣囊破裂，造成墻體施工質(zhì)量事故。要把握好接頭管拔除時間，4小時為宜，在混凝土初凝后可能造成接頭管抱死，無法拔除。

超深超寬的地連墻開挖成槽工程量大，持續(xù)時間長，為提高作業(yè)效率和適應(yīng)性，可優(yōu)化選擇成槽裝備技術(shù)指標(biāo)，在設(shè)備選型上建議選用70及以上功率的成槽機(jī)。

建議結(jié)合施工地區(qū)類似規(guī)模地下連續(xù)墻成槽施工階段的泥漿配置和其他技術(shù)指標(biāo)的調(diào)查，合理確定使用泥漿配置技術(shù)參數(shù)。完善地下連續(xù)墻成槽階段泥漿性能的檢測、品質(zhì)維護(hù)和泥漿凈化、二次使用的管理措施；成槽開挖施工階段泥漿液面的技術(shù)管理措施，根據(jù)地下連續(xù)墻性能要求，建議墻底采取壓漿措施，增強(qiáng)止水效果。

地連墻通常下半段設(shè)計(jì)為構(gòu)造鋼筋籠，建議研究鋼筋籠分節(jié)垂吊條件下的拼接技術(shù)措施，完善下節(jié)構(gòu)造鋼筋籠吊裝情況下的臨時剛度控制措施，防止籠體受力變形或散落。

超深超寬地連墻鋼筋籠整體重量超過90t，連同吊裝履帶吊總重量超過400t，施工前應(yīng)根據(jù)場內(nèi)施工便道的規(guī)劃，按照鋼筋籠起吊、平面運(yùn)輸和筋籠入槽進(jìn)行地基承載力的驗(yàn)算，建議施工便道下地基40cm采用壓路機(jī)分層壓實(shí)，上部采取鋼筋混凝土硬化處理措施。

5 結(jié)束語

綜上所述，雖然地下連續(xù)墻的施工工藝目前已經(jīng)比較成熟，但其施工受地質(zhì)條件、施工機(jī)械和施工技術(shù)等各種因素影響會出現(xiàn)許多重復(fù)性問題，這些問題若處理不好，將會直接影響施工質(zhì)量及安全。