地下車站跨通道止水施工技術(shù)

王建朋

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 200092；2.寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315101)

地下車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工采用地下連續(xù)墻加內(nèi)部支撐體系,橫穿基坑的地下通道范圍內(nèi)的地下連續(xù)墻需在頂板及底板破除施作深導(dǎo)墻后進(jìn)行施工,且由于橫穿基坑的地下通道區(qū)域底板位置較原地面距離大(約8.6 m)。該區(qū)域頂板以上地下間隙水位在+1.2 m左右,且水量較大,底板底為淤泥②2a土質(zhì),水量豐富,進(jìn)而導(dǎo)致底板承壓較大。

為避免不均勻的水壓差導(dǎo)致底板破除后(地墻范圍)的通道內(nèi)水壓突涌,同時(shí)防止頂板破除后間隙水流的流動(dòng)性阻隔深導(dǎo)墻與通道頂板的有效連接,保證深導(dǎo)墻與咬合樁在通道側(cè)墻切除后形成有效的整體并順利成槽,保證地下連續(xù)墻的順利跨通道施工,因此采取了一系列有效的措施,使其有實(shí)踐性的借鑒意義。

1 工程概況

寧波市軌道交通3號(hào)線一期工程南部商務(wù)區(qū)站主體結(jié)構(gòu)跨既有過(guò)街通道施工,過(guò)街通道位于車站結(jié)構(gòu)至軸之間,與車站主體斜交,交角約為10°；通道內(nèi)凈寬20.14 m,內(nèi)部?jī)艨?.2 m,長(zhǎng)度為21.3 m,通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)為雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；底板厚度東西兩段不同,東半幅底板厚0.9 m,西半幅底板厚1.6 m；側(cè)墻厚0.45 m,頂板厚0.35 m；頂板頂部覆土厚度約為4 m。過(guò)街通道主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)樁之間間距為1.68 m,此范圍內(nèi)原施工時(shí)用建筑垃圾回填?；悠矫娌贾脠D見(jiàn)圖1。

場(chǎng)地屬典型的軟土地區(qū),廣泛分布厚層狀軟土,其具“天然含水量高、壓縮性高、靈敏度高、觸變性高、流變性高、強(qiáng)度低,透水性弱”等特點(diǎn)。場(chǎng)地軟土層由①3b層灰色淤泥質(zhì)黏土、②2b層灰色質(zhì)黏土、②2c層灰色質(zhì)粉質(zhì)黏土和④2a層灰色黏土組成,第I1層孔隙承壓水主要賦存于⑤3b層粉砂、⑥2T層粉土和⑥3b層粉土中,含水層厚2.8～19.2 m。⑥2T、⑥3b層粉土滲透系數(shù)約1.11×10-5cm/s左右,屬微透水,涌水量小,單井涌水量一般小于50 m3/d,水位埋深在3.0 m左右[1]。地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2，過(guò)街通道與地下連續(xù)墻相對(duì)位置圖見(jiàn)圖3。

圖1 過(guò)街通道與基坑平面布置圖

圖2 過(guò)街通道位置地質(zhì)剖面圖

圖3 過(guò)街通道與地下連續(xù)墻相對(duì)位置圖

按照設(shè)計(jì)要求,基坑地下連續(xù)墻范圍與原有地下通道斜交,地下連續(xù)墻施工過(guò)程中,成槽機(jī)須穿過(guò)既有地下通道頂板、底板位置且兩側(cè)通道內(nèi)處于懸空狀態(tài)下施工,一方面地墻位置施作深導(dǎo)墻位置水頭高度直接影響成槽質(zhì)量,另一方面整個(gè)通道內(nèi)區(qū)域懸空狀態(tài)地墻施工過(guò)程中止水效果直接關(guān)系到通道外側(cè)地下車庫(kù)的安全,因而采取了一系列通道止水探索。

2 通道內(nèi)止水

2.1 通道內(nèi)原擋水墻止水方案

通道內(nèi)部,分別在車站A出入口和F出入口施工范圍以外3 m處各施工一道擋水墻,該擋水墻主要起擋水、隔音、防塵、防污染作用。擋水墻結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土,尺寸為20.14 m(長(zhǎng))×0.3 m(寬)×3.2 m(高),高出原通道頂板梁底0.2 m,高出0.2 m部分緊靠原頂板梁側(cè)面。形成全封閉,擋水墻混凝土采用C25[2]。兩側(cè)擋水墻設(shè)置在原立柱靠近車站主體一側(cè),利用原立柱起到支撐作用。擋水墻與原通道底板、側(cè)墻、頂板梁之間鑿毛后植筋連接以防止水滲漏。

必要性：通過(guò)擋水墻的設(shè)置,將地下通道基坑范圍內(nèi)與基坑外側(cè)通道完全隔開(kāi),避免因通道破除承壓水流流入通道車庫(kù),減少干擾。

問(wèn)題：擋水墻作為封閉體系與通道外相互隔開(kāi),但施作深導(dǎo)墻過(guò)程中若將擋水墻全部封閉,則導(dǎo)致深導(dǎo)墻支架立模后與擋水墻形成閉合區(qū)域,導(dǎo)致施工人員無(wú)法進(jìn)出,更不可能實(shí)現(xiàn),因而原方案須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行修改。

通過(guò)對(duì)底板下水量勘察及設(shè)計(jì)資料的整理,經(jīng)過(guò)多方專家的論證,在原有方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)將機(jī)械性強(qiáng)排水納入方案施工的關(guān)鍵性一步,在擋水墻的上方預(yù)留1.5 m(寬)×1 m(高)的洞口方便施工人員進(jìn)出,在洞口架設(shè)強(qiáng)排水泵,避免因內(nèi)部水流過(guò)大而通過(guò)洞口流入地下通道車庫(kù),經(jīng)實(shí)踐證明改進(jìn)方案完全可行。見(jiàn)圖4。

圖4 擋水墻平面布置方案改進(jìn)圖

2.2 通道內(nèi)底板下止水方案

考慮底板底為淤泥②2a土質(zhì),水量豐富,進(jìn)而導(dǎo)致底板承壓較大。在破除底板(深導(dǎo)墻位置)之前,綜合考慮地下間隙水及底板下承壓水的影響,需做止水處理。經(jīng)過(guò)各專家組給出的意見(jiàn)設(shè)計(jì)兩種止水方案,一種為通道內(nèi)高壓旋噴樁止水,另一種為通道外側(cè)周邊范圍內(nèi)深層攪拌樁止水帷幕。

高壓旋噴樁止水：在通道內(nèi)底板放出地連墻中心線,同時(shí),在地連墻兩側(cè)2 m部位定出向通道底板下方壓漿止水高壓旋噴樁樁位,用吊車從天窗口吊運(yùn)旋噴樁機(jī)至通道內(nèi),機(jī)器就位后根據(jù)上述工序進(jìn)行壓漿止水施工。首先采用引孔機(jī)對(duì)通道底板進(jìn)行引孔,兩側(cè)各三排,梅花形布置；引孔完成后進(jìn)行高壓旋噴樁施工,樁徑0.8 m,間距0.6 m,樁長(zhǎng)10 m,漿液噴射壓力25 MPa,流量為120 L/min,水泥強(qiáng)度42.5的普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.0,水泥用量為40%。提升速度為0.25 m/min。

深層攪拌樁止水帷幕：在通道外側(cè)范圍內(nèi)測(cè)量邊界線后外擴(kuò)一定的尺寸后,將原有路面破除,施作深層攪拌樁,采用深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時(shí),后臺(tái)拌制水泥漿液。選用水泥標(biāo)號(hào)425#普通硅酸水泥拌制漿液,水灰比控制在0.45～0.50范圍[3],提升攪拌速度每分鐘不超過(guò)500 mm。

過(guò)街通道處理方案對(duì)比見(jiàn)表1，通過(guò)差價(jià)對(duì)比,選擇旋噴樁止水方案。

表1 過(guò)街通道處理方案對(duì)比

通過(guò)方案實(shí)踐,在充分準(zhǔn)備各條件下按方案組織施工,在旋噴樁引孔穿過(guò)底板后,因底板下水壓過(guò)大在引孔鉆頭拔出后水頭噴出2 m多高,導(dǎo)致通道內(nèi)積水,水位上升,同時(shí)迅速采用緣木將孔口閉塞,但因水壓過(guò)大而將底板上面層沖頂開(kāi)裂,旋噴樁止水失敗。

圖5 底板下水頭及截水溝

采取的措施：1)由于水頭過(guò)大而導(dǎo)致旋噴樁止水無(wú)法施工,采取疏導(dǎo)、引流后強(qiáng)排措施,進(jìn)而達(dá)到降壓的目的,即在水頭區(qū)域磚砌截水溝,將水引入通道內(nèi)集水坑，采用2臺(tái)15 kW水泵通過(guò)天窗口排入原地面水溝內(nèi)。

2)通過(guò)降壓措施,每天記錄其水頭高度,分析水頭下降趨勢(shì),待水頭趨于穩(wěn)定且低于臨界水頭高度后方可進(jìn)行底板深導(dǎo)墻范圍內(nèi)的鑿除。

3)在底板鑿除過(guò)程中底板下側(cè)間隙水流的涌入,選用南段基坑內(nèi)未加固的淤泥質(zhì)黏土建立圍堰，中間鑿除段采用機(jī)械性強(qiáng)排措施,對(duì)于底板縫隙采用高速凝堵漏王配以注漿的方式圍堵,將鑿除區(qū)域約束在閉合框內(nèi)施以底板鑿除,鑿除過(guò)程中尋求高效率,在周邊涌水較大的條件下完成深導(dǎo)墻的植筋。見(jiàn)圖6。

圖6 深導(dǎo)墻區(qū)域強(qiáng)排及鑿除示意圖

3 通道外止水

為隔斷原通道圍護(hù)樁與通道之間的縫隙水,防止鑿除地連墻部位通道側(cè)墻時(shí),縫隙水流進(jìn)通道內(nèi),同時(shí)將深導(dǎo)墻側(cè)墻以及圍護(hù)樁連為整體,保證成槽過(guò)程中的側(cè)墻外側(cè)土體不被擾動(dòng),防止泥漿流失。在地連墻與原通道側(cè)墻交匯處進(jìn)行咬合樁施工,地連墻與通道側(cè)墻交匯處共4處,每處咬合樁共10根,地連墻兩側(cè)各5根(3根鋼筋混凝土,2根素混凝土),直徑均為1.0 m,樁與樁之間間距為0.75 m。采用全回旋鉆加套筒進(jìn)行鉆孔施工。

咬合樁樁長(zhǎng)由原地面往下均為15 m,拔樁部位咬合樁澆筑至原鉆孔樁底,以防止地連墻成槽時(shí)塌孔，同時(shí)起到槽壁加固的作用。由于地連墻外側(cè)通道永久保留并采用,為防止破壞通道側(cè)墻,基坑外側(cè)咬合樁緊貼通道側(cè)墻。其縫隙采用高壓旋噴樁加固止水,加固形式為6根正三角形布置,樁徑0.8 m,間距0.6 m,樁長(zhǎng)10 m,漿液噴射壓力25 MPa,流量為120 L/min,水泥強(qiáng)度42.5的普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.0,水泥用量為40%[4]。提升速度為0.25 m/min；基坑內(nèi)側(cè)咬合樁距通道側(cè)墻250 mm,以便更好地起到止水效果,更有利于形成整體。

圖7 咬合樁及旋噴樁止水平面布置圖

咬合樁施工是基于通道外側(cè)雜填土、淤泥土質(zhì)中成孔,再者通道內(nèi)的減壓引流導(dǎo)致底板下淤泥與通道外側(cè)間隙水形成連通體,外側(cè)土體擾動(dòng)導(dǎo)致通道外側(cè)地面下沉,進(jìn)而在咬合樁施工過(guò)程中出現(xiàn)管底突涌現(xiàn)象,咬合樁施工難度加大。

加壓護(hù)筒深度,將護(hù)筒壓至擾動(dòng)土體以下范圍,抓斗取土成孔,測(cè)試隔時(shí)量測(cè)樁底至原地面距離,待樁底穩(wěn)定后下放鋼筋籠及混凝土導(dǎo)管灌注,灌注過(guò)程要在最短時(shí)間內(nèi)完成,以防止混凝土初凝而影響護(hù)筒的拔出。經(jīng)過(guò)護(hù)筒加深灌注,完成了咬合樁的施工,達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,在通道施工過(guò)程中,水作為影響跨通道地連墻施工的重要因素,選擇合適的止水方案是最為根本的措施。不容忽視的客觀因素和不可預(yù)見(jiàn)因素在止水過(guò)程中的影響,旋噴止水、咬合樁止水是最為常見(jiàn)的止水方法而非唯一方法,文中提出截水引流降壓在通道施工中的新思路,克服了旋噴止水在因通道水頭過(guò)大而無(wú)法施工的弊端,在最低投入的條件下促進(jìn)了技術(shù)問(wèn)題的解決。