城市復(fù)雜環(huán)境不良地質(zhì)地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

王新強(qiáng)， 章邦超, 宋曉旭, 2， 黃 興

(1. 中鐵建華南建設(shè)有限公司， 廣東廣州 510000; 2.中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司, 天津 300000;3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院, 四川成都 610031)

城市地鐵明挖車站修建時(shí)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的修建是后續(xù)明挖施工的重要保障。地下連續(xù)墻與鉆孔灌注樁作為一種較為先進(jìn)的地下工程施工工藝，是地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的常用形式[1-4]。近年來，隨著軟弱富水地層明挖車站的修建，基坑圍護(hù)工程的施工也涌現(xiàn)出許多困難。為此，本文以廣州地鐵18號(hào)線沙溪站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工為背景，詳細(xì)介紹淤泥質(zhì)、砂質(zhì)富水軟土地層鉆孔灌注樁及地下連續(xù)墻施工工藝，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

廣州地鐵18號(hào)線沙溪站位于沙溪大道后與華南快速路交叉路口東北側(cè)，車站全長465 m，車站位置平面見圖1。沙溪站及明挖區(qū)間地質(zhì)縱剖面如圖2所示，所處地層自上而下依次為：雜填土、素填土、粉質(zhì)黏土、中粗砂、全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。施工范圍內(nèi)淺部土體廣泛分布淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土，物理力學(xué)性質(zhì)差，具有強(qiáng)度較低、壓縮性較高等特點(diǎn)。場區(qū)綜合液化嚴(yán)重，明挖基坑施工難度極高。

由于車站位置緊鄰三枝香水道與珠江，地下水豐富，且場地存在較厚的砂層(最厚達(dá)8 m)和淤泥質(zhì)地層(最厚達(dá)8 m)，二者疊加處最厚達(dá)15 m。砂層具有通水性強(qiáng)、易垮塌等特點(diǎn)，淤泥層具有厚度大、流動(dòng)性強(qiáng)、不易加固固結(jié)等特點(diǎn)。基坑施工中，過度降水或?qū)浲恋鼗庸烫幚聿划?dāng)、地面超載等都可能導(dǎo)致地面沉降，致使圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制極為不利，施工難度極大。

圖1 沙溪站線路平面

圖2 沙溪站地質(zhì)縱剖面

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

(1)準(zhǔn)備：測(cè)量放樣、定出樁位、平整硬化場地、設(shè)置泥漿池、做好防排水、埋設(shè)護(hù)筒。

(2)護(hù)筒設(shè)置：鋼護(hù)筒采用8 mm厚鋼板加工制成；長度約為2～3 m，以鉆孔施工不塌孔為準(zhǔn)；內(nèi)徑比樁徑大20 cm；上部設(shè)置1個(gè)溢漿孔。

(3)鉆機(jī)就位：調(diào)整鉆機(jī)桅桿角度，保證鉆頭中心與鉆孔中心對(duì)準(zhǔn)，調(diào)整鉆機(jī)垂直度并稍微提升鉆具，使鉆桿垂直，鉆頭環(huán)刀自由浮動(dòng)于孔內(nèi)。

(4)護(hù)壁泥漿：根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，保證成孔速度和質(zhì)量。隨著孔深增加，施工中需及時(shí)、連續(xù)補(bǔ)漿，防止孔壁坍塌。

(5)成孔：起初低速鉆進(jìn)，護(hù)筒以下3 m后可高速鉆進(jìn)。鉆頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，切削板和筒體翻板后緣對(duì)齊。鉆屑滿一斗后，鉆頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，底板由定位塊定位并封死底部開口后提升至地面卸土。

(6)終孔、清孔：鉆孔至設(shè)計(jì)終孔標(biāo)高后，向孔內(nèi)注入處理過的泥漿，換出孔底沉渣及濃度較大的泥漿。清孔完畢后，檢查成孔質(zhì)量。

(7)鋼筋籠安裝及吊放：吊裝時(shí)檢查鋼筋籠垂直度，不得碰損孔壁。確保上、下節(jié)鋼筋籠中心線保持一致。就位后將中吊筋與鋼護(hù)筒頂部焊接固定，防止混凝土澆筑過程中鋼筋籠上浮。鋼筋籠露出樁頂長度不小于500 mm。

(8)安放導(dǎo)管：導(dǎo)管采用無縫鋼管制成，吊放時(shí)應(yīng)居中垂直，下口距孔底0.3～0.5 m，末節(jié)導(dǎo)管長度應(yīng)大于4 m，導(dǎo)管接頭用法蘭連接。

(9)二次清孔：采用導(dǎo)管正循環(huán)工藝進(jìn)行清孔。清孔完畢后及時(shí)進(jìn)行灌注混凝土。

(10)水下混凝土澆筑：首批混凝土采用隔水栓(15 cm厚泡沫板制作)拔塞法施工。灌注成功后轉(zhuǎn)入正常灌注階段，直至整根樁澆筑完成。正常灌注保持導(dǎo)管埋深在2～3 m為宜，一次拔管不超過6 m?；炷另斆鏄?biāo)高應(yīng)不小于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5 m，灌注完成后及時(shí)拆除導(dǎo)管，停止灌注。

3 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

沙溪站鉆孔灌注樁的施工流程見圖3。

(1)導(dǎo)墻施工：導(dǎo)墻形式為“T”型，對(duì)稱澆筑施工。寬度比地連墻厚度寬50 mm，頂部高出地面100～200 mm。達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后拆模，縱向每隔2 m左右加設(shè)上、下木支撐2道。

(2)泥漿制備：采用膨潤土泥漿，泥漿配合比根據(jù)試驗(yàn)槽段及現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

(3)泥漿循環(huán)：邊開挖邊注入泥漿。泥漿液面距離導(dǎo)墻面0.3 m左右，高于地下水位0.5 m以上。清槽時(shí)采用泵吸反循環(huán)。灌注混凝土?xí)r，上部泥漿返回沉淀池，混凝土頂面以上一定范圍內(nèi)的泥漿排到廢漿池。

(4)槽段劃分及放樣：“一”“L”型，一序槽、二序槽，交錯(cuò)布置。挖槽前，根據(jù)圖紙?jiān)趯?dǎo)墻上精確測(cè)劃出分段標(biāo)記線。

(5)槽壁機(jī)垂直度控制：成槽時(shí)利用槽壁機(jī)上的垂直度儀表及自動(dòng)糾偏裝置保證成槽垂直度。

(6)成槽：土層槽段采用“三序成槽”法施工。巖層槽段采用“沖孔成槽”法施工。

(7)槽深測(cè)量及控制：槽深采用測(cè)繩測(cè)量，每幅測(cè)2～3點(diǎn)，以保證地連墻的設(shè)計(jì)深度。

(8)清槽：采用刷壁器對(duì)槽段接頭混凝土壁進(jìn)行上下刷動(dòng)清除壁上雜物。采用“撩抓法”清基，抓斗抓起槽底余土及沉渣，再用泵吸反循環(huán)吸取孔底沉渣。在灌注混凝土前，采取“泵吸反循環(huán)”法進(jìn)行二次清底并不斷置換泥漿。

(9)鋼筋籠制作平臺(tái)：根據(jù)成槽設(shè)備數(shù)量及施工場地的實(shí)際情況，搭設(shè)鋼筋籠制作平臺(tái)。

(10)鋼筋籠吊裝加固：鋼筋籠整幅成型起吊入槽，籠內(nèi)設(shè)置鋼筋桁架和剪力筋進(jìn)行加固。

(11)鋼筋焊接及保護(hù)層設(shè)置：主筋搭接優(yōu)先采用機(jī)械接頭，其余采用單面焊接，同一連接區(qū)段的接頭數(shù)量不大于50%，接頭盡量布置在受力較小位置。

(12)鋼筋籠吊放：鋼筋籠吊點(diǎn)處安裝加強(qiáng)鋼板。一臺(tái)150T履帶吊作為主吊，一臺(tái)80T履帶吊作為副吊，直立后由主吊吊入槽內(nèi)。

(13)水下混凝土澆筑：采用導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管選用φ250 mm的圓形螺旋快速接頭型，導(dǎo)管頂端安裝方形漏斗。灌注時(shí)各導(dǎo)管處要同步進(jìn)行，保持混凝土面呈水平狀態(tài)上升。鋼筋籠入槽6 h內(nèi)應(yīng)開始澆注混凝土，開始澆注時(shí)速度要快，使槽底沉渣隨著混凝土表面一起上升，一次性保證連續(xù)澆注6 m以上的混凝土，上升速度宜控制在3～5 m/h，導(dǎo)管埋入混凝土中長度控制在2～4 m。

圖3 地下連續(xù)墻施工流程

4 結(jié)束語

鉆孔灌注樁和地下連續(xù)墻具有剛度大、整體性好、安全性高、對(duì)場地周圍環(huán)境影響小的特點(diǎn)[5～7]，被廣泛的用作基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但由于其具有隱蔽性[8]，施工時(shí)每一環(huán)節(jié)都需要精細(xì)把控。本文詳細(xì)介紹了淤泥質(zhì)、砂質(zhì)富水軟土地層鉆孔灌注樁及地下連續(xù)墻的施工工藝，施工結(jié)果表明鉆孔灌注樁夾泥少、成樁質(zhì)量好；地下連續(xù)墻槽壁塌方較少，接頭防水性能好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體施工效果達(dá)到預(yù)期要求,環(huán)保高效。