富水砂層中橡膠止水帶式地連墻施工關(guān)鍵技術(shù)

摘" 要：為提高富水砂層中地連墻施工質(zhì)量和防水性能，北京地區(qū)地鐵車站地連墻施工首次采用橡膠止水帶接頭。依托該工程，詳細(xì)分析富水砂層中地連墻施工特點(diǎn)、橡膠止水帶特征，總結(jié)施工技術(shù)體系和工藝流程，提煉關(guān)鍵施工技術(shù)。研究表明，橡膠止水帶、接頭箱和成槽施工是影響地連墻質(zhì)量的關(guān)鍵因素；需要優(yōu)化漿液配比，配備千斤頂對(duì)接頭箱拔出預(yù)松動(dòng)并控制接頭箱拔出時(shí)間。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；富水砂層；地連墻；橡膠止水帶；接頭

中圖分類號(hào)：TU990.3" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）06-0193-04

Abstract： In order to improve the construction quality and waterproof performance of the diaphragm wall in water-rich sand layer， rubber waterstop joints were used for the first time in the construction of diaphragm walls in subway stations in Beijing. Relying on this project， the construction characteristics of the connecting wall and the characteristics of the rubber waterstop in the water-rich sand layer are analyzed in detail， the construction technical system and process flow are summarized， and key construction technologies are refined. Research shows that the rubber waterstop， joint boxes and grooving construction are key factors that affect the quality of the connecting wall; it is necessary to optimize the slurry ratio， equip jacks to pre-loosen the joint boxes and control the joint box pull-out time.

Keywords： subway station; water-rich sand layer; diaphragm wall; rubber waterstop; joint

地連墻幅間連接接頭部位的滲漏現(xiàn)象一直是頑疾，尤其富水砂層地連墻施工多采用工字鋼和鎖扣管接頭剛性接頭，由于接頭剛性與混凝土剛性存在較大差別，接頭部位兩側(cè)集中應(yīng)力不得不通過變形消除應(yīng)力，導(dǎo)致接頭與混凝土的剝離從而形成滲漏通道，多采用費(fèi)工時(shí)、造價(jià)高的接頭，通過后旋噴或攪拌方式處理。

橡膠止水帶在地下工程中的應(yīng)用較多，李家龍等[1]針對(duì)地下綜合管廊應(yīng)用橡膠止水帶進(jìn)行過研究，周游等[2-5]均對(duì)軟土地區(qū)地鐵工程地連墻應(yīng)用橡膠止水帶進(jìn)行了應(yīng)用及研究，取得了一定的研究成果。目前針對(duì)富水砂層的施工技術(shù)研究鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。

通過北京地鐵某車站富水砂層地連墻的橡膠止水帶接頭施工技術(shù)實(shí)踐與總結(jié)，系統(tǒng)地探討了橡膠止水帶的施工工藝和關(guān)鍵控制要點(diǎn)，可為今后的類似工程提供借鑒。

1" 工程概況

地鐵車站為雙層單柱雙跨島式車站，如圖1所示，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層；底板埋深17.1 m，總長398.6 m，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度20.1 m。

工程影響范圍內(nèi)由上自下地層為人工填土層（Qml）、新近沉積層（Q42+3al+Pl）、第四紀(jì)沖洪積層（Q4al+pl），主要地層為透水性較強(qiáng)的粉細(xì)砂層和中粗砂層。

基坑開挖2/3深度范圍為砂層，地下水較為豐富，涉及潛水（二）、承壓水（三）、承壓水（四），分別位于車站頂板下1.8 m、中板上1.0 m、中部下1.9 m。車站東側(cè)4～8 m存在一條溝渠，溝渠底高比主體結(jié)構(gòu)低2.2 m，常水位比主體結(jié)構(gòu)高0.7 m。

由圖2可知，車站東側(cè)4～8 m存在一條溝渠，溝渠無河底襯砌及護(hù)坡，溝渠坡頂比主體結(jié)構(gòu)頂高2.2 m；溝渠的底標(biāo)高比主體結(jié)構(gòu)頂?shù)?.2 m；常水位比主體結(jié)構(gòu)頂部高0.7 m。

富水砂層在地連墻施工中受擾動(dòng)的表現(xiàn)如下：①砂層受擾不斷坍塌，槽壁孔擴(kuò)展；②終孔清孔時(shí)，由于槽壁周邊護(hù)壁泥漿的稀釋而造成護(hù)壁強(qiáng)度損失，引起槽壁進(jìn)一步擴(kuò)展；③灌注混凝土壓力的增加而擠壓砂層，混凝土漿體在槽壁強(qiáng)度薄弱的位置發(fā)生擾流形成類似砂漿包裹體。

車站圍護(hù)體系采用長23.6 m，厚800 mm地連墻+3道鋼管內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)形式，頂部支撐通過冠梁封閉，開挖采用中拉槽方式，支撐隨著開挖面逐步設(shè)置。開挖過程墻體受力不均，極易產(chǎn)生不均勻變形。

2" 地連墻接頭設(shè)計(jì)

地連墻寬6 000 mm，厚800 mm，共142幅。其中有15幅采用橡膠接頭施工。

地連墻分幅段間安放的橡膠止水帶以及接頭橫向連續(xù)轉(zhuǎn)折路徑延長了地下水滲流線路，利用橡膠延性特點(diǎn)應(yīng)對(duì)槽段間的變形效應(yīng)，從而減小連接處滲漏。同時(shí)，橡膠止水帶的變形中孔為變形提供緩沖空間，消減兩側(cè)的應(yīng)力，避免應(yīng)力過大發(fā)生兩側(cè)混凝土面的剝離。具體參數(shù)要求見表1。

接頭箱是橡膠接頭關(guān)鍵構(gòu)件之一，其背寬應(yīng)小于連續(xù)墻厚度，長度應(yīng)根據(jù)連續(xù)墻的深度進(jìn)行整體或是分節(jié)組合，接頭箱端部開口應(yīng)小于橡膠止水帶環(huán)寬以保證橡膠止水帶封水效果，具體參數(shù)如圖3所示。

根據(jù)橡膠止水帶接頭，受力主筋根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算確定，通過地下連續(xù)墻幅寬（L）對(duì)地下連續(xù)墻的水平桁架筋、豎向桁架筋進(jìn)行定位，包括首開槽、順接槽、閉合槽的鋼筋籠設(shè)計(jì)，如圖4所示。

3" 工程實(shí)踐應(yīng)用

3.1" 施工準(zhǔn)備

由圖5可知，施工的機(jī)械設(shè)備包含成槽機(jī)械、起重機(jī)械、剝離設(shè)備和起拔設(shè)備（液壓千斤頂）等地連墻施工機(jī)械，并準(zhǔn)備千斤頂起拔裝置以及時(shí)應(yīng)對(duì)富水砂層起拔困難的情況。

除一般材料外，針對(duì)橡膠止水帶接頭施工還應(yīng)包括：①止水帶采用特種B-FG型B類槽壁橡膠。②接頭箱的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足工程實(shí)際需要，接頭箱材料的強(qiáng)度與剛度應(yīng)滿足要求，一個(gè)施工單元至少需要配備2組接頭箱方可進(jìn)行正常施工。

3.2" 施工要點(diǎn)與成效

在地連墻正常施工的流程中，針對(duì)橡膠止水帶接頭的相關(guān)施工工藝流程進(jìn)行梳理，施工流程如圖6所示。

3.2.1" 施工要點(diǎn)

施工關(guān)鍵工序如下。

1）接頭箱長30 m在工廠分3段進(jìn)行預(yù)制，預(yù)留栓孔，根據(jù)地連墻成槽深度，通過栓孔連接分節(jié)段，外焊鋼板形成整體。采用定位器精確定位并下放接頭箱。

2）橡膠止水帶通過壓入方式設(shè)置，間隔1.5 m在其兩側(cè)通過楔入短鋼筋進(jìn)行固定，確保止水帶順直。

3）首開槽施工抓槽需要考慮地幅寬2個(gè)接頭箱頂寬及其外放的寬度300 mm，成槽后設(shè)置鋼筋籠及兩端接頭箱進(jìn)行混凝土澆筑。

順接槽施工抓槽需要考慮幅寬一個(gè)接頭箱頂寬及其兩端外放的寬度300 mm，如圖7所示。成槽后拔出前槽的接頭箱，設(shè)置鋼筋籠及順接接頭箱后澆筑混凝土。

閉合槽段鋼筋籠尺寸需要實(shí)際測量制作，消減施工積累誤差，確保閉合銜接。閉合槽成槽后拔出前槽接頭箱，設(shè)置鋼筋籠及順接接頭箱后澆筑混凝土。

4）接頭箱拔除通常在澆筑完成10 h后進(jìn)行，混凝土強(qiáng)度通?？蛇_(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的10%。橡膠止水帶在剝離過程中不會(huì)撕裂破壞，也不會(huì)失穩(wěn)失效，如圖8所示。

施工控制要點(diǎn)如下。

1）接頭質(zhì)量控制。橡膠止水帶的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、扯斷伸長率應(yīng)滿足要求，起拔時(shí)不發(fā)生破壞現(xiàn)象，保證剝離時(shí)不發(fā)生扯斷現(xiàn)象。

接頭箱形式可結(jié)合地層特點(diǎn)設(shè)計(jì)，材料、連接形式可根據(jù)地連墻深度設(shè)計(jì)，滿足自身的強(qiáng)度與剛度。

另外，根據(jù)軟土地層特點(diǎn)，設(shè)置千斤頂設(shè)備將接頭箱預(yù)松動(dòng)，消除初始摩擦力后，通過履帶吊將接頭箱吊出。本工程參考軟土地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，首幅接頭箱采用挖掘機(jī)進(jìn)行剝離，對(duì)接頭箱產(chǎn)生較大破壞且未實(shí)現(xiàn)將接頭箱吊出。后采取頂升設(shè)備將接頭箱進(jìn)行預(yù)松動(dòng)，消除初始摩擦力，頂升1 m之后，通過履帶吊順利將接頭箱吊出，橡膠止水帶未受到破壞。

2）成槽施工質(zhì)量控制。漿液配比應(yīng)根據(jù)富水砂層的特點(diǎn)而增加膨潤土用量，保證泥漿比重不小于1.1 g/cm3，保持槽段護(hù)壁要求。

抓槽施工應(yīng)在前槽段混凝土初凝前減少對(duì)前槽接頭箱的擾動(dòng)，在初凝后（現(xiàn)場澆筑后4～6 h）再進(jìn)行鄰近接頭箱部位的抓槽施工，并控制成槽時(shí)間，以確保接頭箱順利拔出。

為避免混凝土在接頭箱周圍與砂層混合形成砂漿而增大接頭箱拔出的阻力，接頭箱拔出時(shí)間宜在混凝土澆筑后10～15 h內(nèi)剝離及拔出。

槽內(nèi)清孔確保效果，初步清孔滿足要求后即下放鋼筋籠，以避免槽壁坍塌。鋼筋籠設(shè)置完成后再進(jìn)行清孔工作，確保槽底沉渣厚度不大于100 mm，槽內(nèi)漿體含砂率不大于5%。

3.2.2" 施工成效

1）施工質(zhì)量：采用超聲波設(shè)備檢測了地連墻成槽質(zhì)量，尤其是橡膠止水帶接頭處的墻身完整性，按照聲學(xué)特征綜合判定為Ⅰ類樁，見表2。

2）地連墻變形：基坑開挖結(jié)束后，地連墻水位最大位移為27.7 mm。開挖17.1 m深，位移監(jiān)測變形最大值位于12 m處，變形最大值均小于控制值30 mm。

3）滲漏情況：地連墻橡膠止水帶接頭部位存在8處濕漬，不需要處理；僅1處滲漏，通過聚氨酯進(jìn)行封堵，見表3。

4" 結(jié)束語

依托北京地區(qū)首次采用橡膠止水帶接頭的某地鐵車站地連墻的施工實(shí)踐，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，得到的結(jié)論如下。

1）橡膠止水帶、接頭箱的選型設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，以及成槽施工工藝和質(zhì)量是影響地連墻質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

2）根據(jù)富水砂層的特點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)化漿液配比，配備千斤頂在拔出接頭箱前預(yù)松動(dòng)，同時(shí)控制接頭箱拔出時(shí)間。

3）今后應(yīng)對(duì)高強(qiáng)混凝土澆筑時(shí)的防繞流技術(shù)展開研究，以消減富水砂層幅寬擴(kuò)展及擾流后形成的阻力。

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第一作者簡介：車凱（1981-），男，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槌鞘熊壍澜煌üこ探ㄔO(shè)施工及技術(shù)研發(fā)。