地鐵工程中的富水圓礫地層中地下連續(xù)墻施工技術(shù)

劉海華

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101149)

1 工程概況

位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市的五里營站為地下二層14 m島式站臺，地下一側(cè)為站廳層，地下二層為站臺層，車站總長495.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度22.7 m。現(xiàn)場分布有地下水，埋深普遍為8～9.4 m，在其深度范圍內(nèi)以2-9圓礫、4-4粉砂、4-5細砂的含水量較大，為主要的含水層。受地下水、地質(zhì)等因素的影響，地下連續(xù)墻施工難度偏高。

2 槽段劃分的思路

綜合考慮項目建設(shè)現(xiàn)場的地質(zhì)、水文等自然條件，采用設(shè)計圖紙的劃分方式，形成適量合適尺寸的槽段。南北端端頭轉(zhuǎn)角部位適當(dāng)向外延伸，目的在于確保施工后槽段的斷面尺寸滿足要求，同時給后續(xù)鉆孔收邊工作的開展創(chuàng)設(shè)良好的條件。導(dǎo)墻拐角示意圖如圖1所示。

圖1 導(dǎo)墻拐角示圖(單位：mm)

3 導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻的施工質(zhì)量直接影響成槽效果。針對塌陷概率較大的地表土設(shè)置導(dǎo)墻可發(fā)揮出擋土墻的作用，并給測量工作的開展提供參照基準(zhǔn)。在成型導(dǎo)墻上標(biāo)注槽段分界線作為控制的基準(zhǔn)，以保證挖槽標(biāo)高、垂直度的合理性。此外，導(dǎo)墻具有支撐的作用，例如可為鋼筋籠的放置提供穩(wěn)定可靠的支點，提升施工安全性。

3.1 導(dǎo)墻設(shè)計

導(dǎo)墻采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，形狀呈“┓┏”形，具體如圖2所示。

圖2 導(dǎo)墻斷面圖(單位：mm)

3.2 導(dǎo)墻施工思路

以設(shè)計圖紙為準(zhǔn)，用全站儀測放地連墻軸線以及導(dǎo)墻施工位置，為正式施工提供清晰的參照基準(zhǔn)。以小型挖機為主、人工為輔的方法開挖，即實施機械與人工聯(lián)合作業(yè)的模式，保證開挖尺寸的合理性以及開挖面的規(guī)整性?；缀粚嵑箐佋O(shè)10 cm的混凝土層。導(dǎo)墻頂部高出地面2 cm或適當(dāng)增加，起到阻隔的作用，以免地面水流入槽內(nèi)。拆模后，沿縱向按照1 m的間距有序設(shè)置80 mm×80 mm方木，共分為上下兩道，聯(lián)合作用，構(gòu)成穩(wěn)定可靠的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系。

3.3 導(dǎo)墻施工要點

基坑槽開挖施工環(huán)節(jié)，先對現(xiàn)場做全面的勘察，在確保無地下管線后正式開挖；開挖深度范圍內(nèi)存在地下水的干擾時，提前確定可行的降水措施并落實到位。地基需具有足夠的穩(wěn)定性，遇雜填土或其他不良地質(zhì)時以換填的方法處理。

分段開挖導(dǎo)墻，單次開挖量不宜過大。首先由機械設(shè)備開挖，距離設(shè)計標(biāo)高20 cm時立即暫停，轉(zhuǎn)為人工清底的方式，得到平整性和穩(wěn)定性均較好的槽底。

按要求將模板、鋼筋等相關(guān)材料設(shè)置到位并固定，經(jīng)過檢查后若無偏位、失穩(wěn)現(xiàn)象則澆筑混凝土。導(dǎo)墻對稱澆筑，盡可能減少差異量，待實際強度達到設(shè)計強度的70%后拆模，過程中加強防護，以免損傷混凝土等既有結(jié)構(gòu)，將拆除后的模板分類堆放到位。拆模后，沿豎向放置兩道80 mm×80 mm方木作為支撐裝置。

4 地下連續(xù)墻成槽施工

4.1 設(shè)備配套方案

金泰SG46型液壓抓斗成槽機，共4臺，在協(xié)同配合之下充分發(fā)揮出機械設(shè)備的生產(chǎn)力優(yōu)勢，高效成槽，成槽施工中產(chǎn)生的渣土由自卸車裝載外運。

4.2 成槽工藝

槽壁的穩(wěn)定是保證地下連續(xù)墻順利施工的關(guān)鍵。在成槽方法上采用了“抓銑結(jié)合”的施工工藝。其中，在圓礫層以上土層較為松散，采用液壓抓斗開挖，開挖深度約43 m。圓礫層以下土層由于完整性較好，成槽施工采用雙輪銑槽機開挖成槽，深度約29 m。開挖時劃分地下連續(xù)墻按槽段，采用分幅跳槽施工，標(biāo)準(zhǔn)槽段每幅長5.5 m。轉(zhuǎn)角處槽段按先短邊后長邊的原則開挖成型。成槽施工時，利用成槽機上自帶垂直度儀表及自動糾偏裝置來保證成槽垂直度，成槽的垂直度應(yīng)≤1/300。成槽過程中分別在基坑底部、槽段底部采用超聲波檢測法檢測槽壁垂直度，進行過程控制。

4.3 清底換漿

成槽后，槽底殘留部分余土以及沉渣，均不利于施工，需用抓頭抓起，然后以泵舉反循環(huán)的方法深度清理?；炷凉嘧⑹┕で叭孕璋才哦吻宓?，過程中持續(xù)置換泥漿，保證清底效果。清槽后，要求槽底沉渣厚度在100 mm以內(nèi)，并檢測槽底以上500 mm范圍內(nèi)泥漿的比重，要求實測值在1.15以內(nèi)。

1)抓斗清淤后由專員操作刷壁器，利用該裝置深度清理接頭壁面，使其保持潔凈，經(jīng)過持續(xù)性的清理后，待鋼絲刷基本無粘泥現(xiàn)象時即可結(jié)束。

2)在現(xiàn)場配備砂石泵，用該裝置抽吸清底，直至沉淤厚度控制在10 cm以內(nèi)為止。針對沉砂過量的情況采用氣舉清底的方法。

3)清底換漿時兼顧清理效果和壁面穩(wěn)定性的雙重要求，因此合理控制清底時間，通常不超過2 h。

4.4 工字鋼接頭施工

本標(biāo)段兩個車站主體圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻槽段間接頭采用工字鋼接頭，先在施工槽段鋼筋籠兩端加焊708 mm×mm 450工字鋼，然后在施工槽段的鋼筋籠兩端嵌入工字鋼內(nèi)，鋼板厚10 mm。

保證工字鋼與鋼筋的焊接牢固可靠，鋼板保證平直，不能撓角。為了防止接頭漏水，在兩端的超挖部分均勻充填沙包，以防混凝土繞流。一期槽段澆筑完畢，在二期槽成槽后采用“沖擊破碎法”將繞流的混凝土清除；即用沖樁機帶動特制的方錘把“工”字鋼內(nèi)的沙包及繞流混凝土清除干凈。工字鋼接頭縫處理方式如圖3所示。

圖3 地下連續(xù)墻工字鋼接縫圖(單位：mm)

經(jīng)上述方法處理后再用刷壁器緊靠“工”字鋼腹板上下移動、清刷，保證鋼板表面不再附有泥皮、泥塊。刷壁器加工時沿側(cè)向鋼絲較長一些，這是因槽段接頭側(cè)壁的刷壁有一定困難，側(cè)向鋼絲刷較長可以增大側(cè)向柔性，有利于保證側(cè)向刷壁質(zhì)量。

5 鋼筋籠吊裝作業(yè)

吊裝鋼筋籠時采用的機械設(shè)備為KH180履帶式起重機、50 t履帶式起重機。在吊裝時，應(yīng)確保鋼筋籠水平，同時主吊鉤和副吊鉤同時起吊，當(dāng)鋼筋籠起吊到一定高度之后，緩慢將副吊鉤放松，同時繼續(xù)提升主吊鉤，使鋼筋籠從水平狀況轉(zhuǎn)變成垂直狀態(tài)，之后拆除副吊鉤，最后根據(jù)對應(yīng)的位置將鋼筋籠放入槽內(nèi)。圖4為鋼筋籠吊裝示意圖。

圖4 鋼筋籠吊裝

在鋼筋籠吊裝過程中，應(yīng)特別注意鋼筋籠吊點的布置和起吊方式，錯誤的吊點和起吊方式會造成鋼筋籠出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形[1]。不得出現(xiàn)鋼筋籠在地面上拖拉的問題，同時在鋼筋籠的下端綁一根拽引繩，通過人工操作拽引繩的方式確保鋼筋籠在空中穩(wěn)定。在吊運過程中，只能單獨使用主吊鉤進行吊運，確保鋼筋籠保持垂直的狀態(tài)。在將鋼筋籠放入槽內(nèi)之后，用吊梁穿入鋼筋籠最終吊環(huán)內(nèi)，擱置在導(dǎo)墻頂面上。嚴(yán)格根據(jù)鋼筋籠的設(shè)計位置和高程對實際鋼筋籠的位置和高程進行調(diào)整，確保符合設(shè)計要求。

6 混凝土灌注

在漏斗口下方導(dǎo)管處設(shè)置球膽，經(jīng)過對導(dǎo)管嚴(yán)密性、內(nèi)部通暢性的檢查后，判斷是否有異常，若無誤則正式灌注混凝土。首灌混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋深至少為1.5 m，后續(xù)灌注時精準(zhǔn)控制導(dǎo)管，使其下端的埋深始終穩(wěn)定在2～6 m，且盡可能保持相對穩(wěn)定的埋深。球膽開管澆筑混凝土，根據(jù)施工進度持續(xù)向漏斗內(nèi)增添適量的混凝土，避免施工中斷，此過程中導(dǎo)管下口應(yīng)有1.5～6 m的埋管。

混凝土灌注施工遵循連續(xù)性原則，過程中加強現(xiàn)場檢查與記錄。隨著灌注量的增加，混凝土逐步上升，適時向上提升導(dǎo)管，將導(dǎo)管埋深穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)[2-3]。灌注時以30 cm的幅度上下移動導(dǎo)管，并且在墻體接頭處加大移動頻率。

7 結(jié)束語

地下連續(xù)墻是重要的基坑圍護結(jié)構(gòu)，得益于高強度、大剛度等優(yōu)勢，在地鐵車站工程中取得廣泛的應(yīng)用。但地連墻的施工難度較大，文章經(jīng)過分析后提出在富水圓礫地層條件下的具體施工要點，以期為類似工程提供參考。

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