濟(jì)南軌道交通4號(hào)線小高莊站地下連續(xù)墻施工技術(shù)

裴 強(qiáng)

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

地下連續(xù)墻在深基坑圍護(hù)中應(yīng)用廣泛，在濟(jì)南軌道交通4號(hào)線小高莊站地下連續(xù)墻施工過(guò)程中，部分段落地下水位高，泥漿無(wú)法起到護(hù)壁作用，導(dǎo)致出現(xiàn)槽壁坍塌等現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)采取針對(duì)性處置方案，保證地連墻的工期及質(zhì)量，并為類似情況的地下連續(xù)墻施工提供解決方法。

1 工程概況

濟(jì)南軌道交通4 號(hào)線小高莊站位于規(guī)劃青島路與規(guī)劃南北三號(hào)路交叉口處，沿規(guī)劃青島路東西向呈一字型布置。

小高莊站設(shè)計(jì)為地下兩層車站，車站主體總長(zhǎng)420.02m，結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20.7m。車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑開挖深度約19.138m，盾構(gòu)端頭井段開挖深度約為20.493m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的形式，車站主體地連墻共159 幅。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)條件

鉆探深度范圍內(nèi)地層以粉質(zhì)黏土、黏土、細(xì)砂、卵石和含碎石粉質(zhì)黏土為主，局部揭露膠結(jié)礫巖、卵石。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘探孔深度范圍內(nèi)揭露的地下水類型為潛水與承壓水。潛水含水層主要為粉土層、細(xì)中砂層；上層承壓水含水層主要為細(xì)中砂層、卵石層、粉土層；下層承壓水含水層主要為中細(xì)砂層、卵石層、卵石層。

3 地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)情況

基坑支護(hù)體系采用800 mm 厚的地下連續(xù)墻，其中有12幅地連墻深20.678m、49 幅地連墻深25.2m、42 幅地連墻深26.7m、11 幅地連墻深27.2m、45 幅地連墻深30.7m，共計(jì)159幅，采用工字鋼接頭，工字鋼為10mm 厚鋼板焊接，保護(hù)層厚度迎土面為70mm，迎坑面為70mm。墻身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C35。最長(zhǎng)鋼筋籠為30m，最重的鋼筋籠質(zhì)量約25.18 t。

4 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

4.1 導(dǎo)墻施工

場(chǎng)地平整→測(cè)量定位→挖槽→墊層施工→鋼筋安裝→模板安裝→混凝土澆注→養(yǎng)護(hù)→拆模、方木橫支撐→鋪底砂漿。

導(dǎo)墻分段施工，每段長(zhǎng)約30 m。導(dǎo)墻接縫要錯(cuò)縫搭接，與場(chǎng)地硬化預(yù)留的水平鋼筋連接，使導(dǎo)墻與地面成為一個(gè)整體，防止施工機(jī)械荷載大造成導(dǎo)墻移位，必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)支撐，挖槽前拆除。

4.2 連續(xù)墻成槽

采用分幅跳槽法施工，標(biāo)準(zhǔn)槽段采用“三抓法”開挖成槽，即先抓兩側(cè)土體，后抓中心土體，分層開挖至設(shè)計(jì)槽底標(biāo)高。轉(zhuǎn)角槽段采用先短邊后長(zhǎng)邊的原則開挖。

在成槽過(guò)程中，根據(jù)出土量補(bǔ)入適量泥漿，保證泥漿液保持在規(guī)定高度，泥漿液面應(yīng)高于地下水位0.5 m～2.0 m。成槽時(shí)不宜快速掘進(jìn)，以防槽壁失穩(wěn)[1]。經(jīng)常測(cè)量槽深，防止超欠挖。開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行一次掃孔，然后用泵吸反循環(huán)法進(jìn)行二次清槽。當(dāng)成槽過(guò)程中出現(xiàn)泥漿大量流失、突然變稀、翻泡或地面下陷的情況，暫停掘進(jìn)，查找原因，采取相應(yīng)措施后再施工。

清槽完成后，檢測(cè)孔底泥漿及槽深，如果不符合要求，就再次進(jìn)行清底置換，直至符合要求為止。

4.3 清槽換漿

清槽采用沉淀法，直接用抓斗清除槽底沉渣。

當(dāng)空氣升液器反復(fù)在槽底移動(dòng)不再抽出土渣，實(shí)測(cè)沉碴厚度小于10 cm 時(shí)，停止移動(dòng)空氣升液器，開始置換槽底部的泥漿。鋼筋籠安裝后，當(dāng)槽底泥漿不合格時(shí)采用置換法清槽處理[3]。

在清槽換漿的過(guò)程中，必須保持吸漿量和補(bǔ)漿量平衡，避免出現(xiàn)泥漿外溢或漿面下降到導(dǎo)墻頂以下1 m 的情況。

4.4 鋼筋籠施工

鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)加工平臺(tái)上整體施焊。吊筋的長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)測(cè)導(dǎo)墻標(biāo)高計(jì)算。在鋼筋籠吊放前，再次復(fù)核導(dǎo)墻上支點(diǎn)標(biāo)高，精確計(jì)算吊筋長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)自檢及監(jiān)理驗(yàn)收合格后起吊鋼筋籠[2]。

現(xiàn)場(chǎng)采用1 臺(tái)200 t 及1 臺(tái)100 t 履帶吊車8 點(diǎn)起吊，空中回直，一次性整體入槽。

為避免在起吊鋼筋籠時(shí)出現(xiàn)變形，安設(shè)縱、橫向起吊桁架，確定吊點(diǎn)位置，增加鋼筋籠剛度。

4.5 混凝土施工

采用快速接頭鋼導(dǎo)管，使用前進(jìn)行水密試驗(yàn)。導(dǎo)管內(nèi)徑φ300 mm。標(biāo)準(zhǔn)槽段設(shè)置2 根導(dǎo)管，導(dǎo)管間距3 m，導(dǎo)管距槽段端頭1.5m，鋼筋籠吊裝完畢后及時(shí)進(jìn)行連續(xù)墻砼澆注，且須在4 h 內(nèi)進(jìn)行?；炷撩孢B續(xù)澆筑、均衡上升[4]，2 個(gè)導(dǎo)管間的混凝土面高差不大于0.3 m。

隨著混凝土面上升，要適時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管插入混凝土深度保持在2～4 m，在混凝土澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管不能提出混凝土面，并且要避免導(dǎo)管在提升過(guò)程中碰撞鋼筋籠。

4.6 槽段接頭

槽段采用“工”字鋼接頭，施工時(shí)接頭工字鋼外側(cè)設(shè)置鎖口管，防止鋼筋籠移動(dòng)及混凝土繞流。根據(jù)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展情況、氣溫和鎖扣管的埋置深度等因素來(lái)確定鎖扣管拔出時(shí)間。在混凝土澆注開始后2 h～3 h 開始拔動(dòng)，然后再使管子回落，無(wú)異常后每隔20 min～30 min 拔出0.5 m～1 m。在混凝土澆注結(jié)束后4 h～8 h 將鎖扣管全部拔出。

4.7 聲測(cè)管埋設(shè)

混凝土地下連續(xù)墻應(yīng)采用聲波透射法檢測(cè)墻身結(jié)構(gòu)完整性，檢測(cè)槽段數(shù)不宜少于總槽數(shù)的20%，且不少于3 個(gè)槽段。

5 涌水段地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場(chǎng)處置

5.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

N5 幅地下連續(xù)墻位于基坑底西北角，幅寬6 m，墻厚0.8 m，槽深22.2 m。開槽時(shí)泥漿密度為1.04，稠度73 s。

第一抓抓取本幅東側(cè)，寬度2.8 m，向東外放0.3 m，第一抓抓取完成后開始出現(xiàn)明顯涌水，為保證泥漿質(zhì)量，取13kg 氫氧化鈉用水融化后倒入第一抓槽內(nèi)，并用抓斗攪拌均勻，泥漿質(zhì)量得到改善。

第二抓為本幅西側(cè)，寬度2.8 m，向西外放0.3 m。

第三抓為本幅中央，抓取跨度1m，本幅成槽。第三抓開抓時(shí)測(cè)量泥漿密度為1.03，稠度17 s。

成槽后提鉆立刻測(cè)量孔深，孔深減少1.5m，立刻安排成槽機(jī)清槽，清槽后再次測(cè)量孔深，孔深減少2m。此時(shí)，立即在槽壁泥漿液面做標(biāo)記，1min 水位上漲3cm，預(yù)計(jì)為0.5m3，并逐步加快。后測(cè)量孔深，實(shí)測(cè)孔深為16m，此時(shí)塌方穩(wěn)定。清除現(xiàn)場(chǎng)渣土后對(duì)槽壁進(jìn)行超聲波檢測(cè)。

5.2 問題分析

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告描述，本車站的地下水主要為上層承壓水水頭埋深3.40～6.50m，水頭標(biāo)高22.64～26.34m，含水層主要為細(xì)中砂層、卵石層；下層承壓水水頭埋深3.70～5.20m，水頭標(biāo)高24.54～25.24m，含水層主要為細(xì)中砂層、卵石層。

目前導(dǎo)墻的施工標(biāo)高北側(cè)為19.7m，南側(cè)為20.1m，導(dǎo)墻標(biāo)高低于承壓水水頭標(biāo)高6.6m，槽內(nèi)泥漿無(wú)法平衡水頭壓力，造成承壓水侵入槽內(nèi)，稀釋泥漿，改變了泥漿的性能，破壞泥漿護(hù)壁造成槽壁坍塌。地下水的侵入也會(huì)對(duì)后期連續(xù)墻墻身混凝土的性能造成影響。所以必須采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。

5.3 方案確定

南北三號(hào)路處地連墻施工前承壓水頭較高，涌水現(xiàn)象較為明顯，地下水流動(dòng)較大，泥漿護(hù)壁無(wú)法成型。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析，經(jīng)過(guò)研究后采取以下措施：1）降低承壓水頭，減緩地下水的流動(dòng)，減少因地下水侵入槽內(nèi)對(duì)泥漿護(hù)壁的破壞。2）在地連墻施工的過(guò)程中，適當(dāng)增加泥漿的密度、減少泥漿的失水量。加強(qiáng)泥漿檢測(cè)，在成槽、抓槽的過(guò)程中，沖孔、清孔以及澆筑混凝土前須多次檢測(cè)，成槽過(guò)程適當(dāng)增加泥漿密度，澆筑混凝土前通過(guò)換漿保證漿液指標(biāo)合格，并保證泥漿液面高度。3）加強(qiáng)觀測(cè)，安排測(cè)量人員對(duì)本段地連墻施工區(qū)域周邊每日進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析處理[5]。4）槽段采用工字鋼接頭，提高接頭部分的止水效果。

綜上所述，考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件、材料運(yùn)輸、工期及施工組織等因素，采用施作減壓井降低承壓水頭的方法來(lái)減緩地下水的流動(dòng)，同時(shí)采用增加泥漿密度保證泥漿護(hù)壁成型的方案，逐漸成槽。

5.4 方案實(shí)施

5.4.1 減壓井施工

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告描述的承壓水水頭壓力以及抽水量試驗(yàn)結(jié)果，由專業(yè)降水設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)，在地下連續(xù)墻外南北布置12 口減壓井降低承壓水水頭壓力至導(dǎo)墻標(biāo)高以下5 m，具體的減壓井?dāng)?shù)量、深度、位置如圖1 和圖2 所示。

圖1 減壓井平面布置圖

圖2 減壓井剖面圖

減壓井開始運(yùn)行后24 h 不停抽排，通過(guò)觀測(cè)，13 天后靜水位逐漸穩(wěn)定，測(cè)得水深5.8 m，承壓水頭降低設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，然后開始施工N5 地連墻。

5.4.2 地下連續(xù)墻施工

N5 地連墻成槽，測(cè)量泥漿密度為1.07，稠度21 s。在開挖過(guò)程中無(wú)涌水現(xiàn)象，泥漿液面穩(wěn)定，無(wú)上升和下降趨勢(shì)。超聲波成槽檢測(cè)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 UDM100 超聲波成孔（槽）檢測(cè)記錄

根據(jù)超聲波檢測(cè)結(jié)果可看出無(wú)塌孔現(xiàn)象，鋼筋籠吊裝完畢后檢測(cè)沉渣厚度3 cm，滿足設(shè)計(jì)要求。證明此方案可行，隨即進(jìn)行其余段落連續(xù)墻施工。

6 成墻情況

6.1 成墻檢測(cè)情況

地連墻到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，及時(shí)通知第三方檢測(cè)單位進(jìn)行地連墻超聲波檢測(cè)。地下連續(xù)墻進(jìn)行槽壁垂直度檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量不得小于同條件下總槽段數(shù)的20%，且不少于10 幅；墻體混凝土質(zhì)量檢測(cè)采用聲波透射法，檢測(cè)數(shù)量不少于同條件下總墻段數(shù)的20%，且不得少于3 幅墻段，每個(gè)檢測(cè)墻段的預(yù)埋檢測(cè)管數(shù)不少于4 個(gè)，布置在墻身截面的四邊中點(diǎn)處。該項(xiàng)目159 幅地連墻，共檢測(cè)33 幅地連墻，全部合格。

6.2 基坑開挖情況

小高莊站一期采用放坡拉槽方式開挖，主體結(jié)構(gòu)基坑開挖后，露出地連墻平整度較好，極少出現(xiàn)槽壁坍塌現(xiàn)象造成鼓包、地連墻混凝土侵入主體結(jié)構(gòu)范圍現(xiàn)象，地連墻無(wú)滲漏水現(xiàn)象，特別是地連墻接頭處，滲水情況得到很好地控制。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)整個(gè)工程施工過(guò)程來(lái)看，該項(xiàng)目所采用的地連墻工工藝滿足施工要求。特別是對(duì)涌水段地連墻施工采取針對(duì)性處置方案，該方案具有投資少、可操作性強(qiáng)、處理時(shí)間短、成功率高和風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)，取得顯著的效果。對(duì)涌水地段地下連續(xù)墻施工起到一定的借鑒作用。