塑性混凝土防滲墻在隧道施工中的應用

孫瑛琳

（山東水利工程總公司，山東 濟南 250014）

上海軌道交通12號線土建20標段提籃橋站、大連路站施工工程，位于上海市虹口區。本標段由上海市機械施工有限公司施工總承包，采用日本小松盾構機單圓盾構法施工。該標段地質情況復雜，地下水位高、巖層強風化、滲透系數大，強地下滲水導致隧道成洞困難；線路臨近居民住宅區，在巖石強度低的地質條件下地鐵施工產生的應力易對線路兩側的住宅造成不良影響。

山東水利工程總公司采用在線路兩側分別設置塑性混凝土防滲墻的施工方法，以阻斷地下滲水對盾構機成洞施工的影響，同時，塑性混凝土防滲墻具有一定的抗壓強度，能減少地鐵施工產生的應力對臨近居民住宅區的影響，有效地防止地面塌陷、住宅裂縫等次生災害。而且，以塑性混凝土替代普通混凝土，在有效防止地下滲水對地鐵施工影響的情況下，能夠降低施工成本，創造了可觀的經濟效益。

1 施工方案比選

根據本工程施工特點，對防滲施工比選了2種施工方案：

1）如果選用高噴灌漿的防滲施工方案，施工成本較低，經濟快捷，高噴灌漿所形成的防滲帷幕能夠有效解決砂土層中截滲問題，但因工藝與設備限制，在地下強風化巖層中不能形成連續的防滲帷幕，總體防滲效果難以達到設計要求；

2）如果選用塑性混凝土防滲墻的防滲施工方案，使用沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽，在建造液壓抓斗施工平臺的同時，不需為沖擊鉆機單獨建造施工平臺，并且沖擊鉆機能夠有效地解決槽孔內小墻問題，在強風化巖層中成槽經濟快捷，可節省工期，保證工程質量。

綜合考慮截滲深度、高地下水位、強風化巖層、工期等因素，選用塑性混凝土防滲墻的防滲施工方案，以保證防滲施工質量，實現保障地鐵隧道順利施工的目標。

2 塑性混凝土防滲墻技術措施

本標段軌道交通線路兩側的防滲墻長為6 000延米，在塑性混凝土防滲墻中心處設置原型觀測儀器觀測防滲效果、應力應變，以準確地評價工程效果。塑性混凝土防滲墻技術指標：墻厚為80 cm，防滲墻深度要求為墻體須嵌入巖層≥3 m；塑性混凝土抗壓強度為 1.5～2.5 MPa，滲透系數≤1×10-7cm/s。

2.1 施工方法

塑性混凝土防滲墻施工方法有沖擊鉆機成槽法、液壓抓斗成槽法、沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法，根據3 km線路沿線的地質情況，本工程采用沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法施工。

沖擊鉆機輔助液壓抓斗成槽法是使用正反泥漿循環系統排渣，沖擊鉆機輔助液壓抓斗建造防滲墻槽孔的防滲墻施工方法，沖擊鉆機采用CZ－6型鉆機，抓斗采用德國寶峨GB30型液壓抓斗。

2.2 工藝流程

施工工藝為：導向槽建造→槽段劃分→沖擊鉆機輔助液壓抓斗建造槽孔→終孔驗收→清孔換漿→墻體混凝土澆筑→墻體連接。施工過程中，使用監測儀器隨時檢測控制以上指標，以保證槽壁的穩定；根據返渣情況、機械運轉情況等判斷地層情況，記錄槽深與巖層厚度，經保證墻體嵌入巖層≥3 m的技術要求，施工重點是造槽孔斜率控制、泥漿循環系統的控制與清孔換漿質量控制，施工參數為：孔斜率≤0.4%，孔內泥漿密度≤1.05 g/cm3，黏度≤30 s，含砂量≤10%。

2.3 施工重點工序控制措施

1）孔斜率控制：由于液壓抓斗重，開挖時容易碰撞孔壁造成孔壁坍塌，為了保護槽口和控制槽孔的垂直度，在造槽前建造鋼筋混凝土墻導墻。在造槽過程中，隨時測量控制孔斜率，保證造槽質量。

2）泥漿循環系統控制：混凝土防滲墻造槽過程中，固壁泥漿起到決定性的因素，直接影響工程的施工進度和槽壁的穩定，并且在施工中起到冷卻、潤滑機具，懸浮巖屑以及防止塌孔的作用。在造槽施工中，使用監測儀器隨時檢測控制槽孔內泥漿的四項性能指標（較小的失水量；適當的靜切力；良好的穩定性；較低的含砂量），泥漿面始終保持在導墻頂面以下30～50 cm，以保證槽孔的穩定性。

3）清孔換漿質量控制：清孔換漿工序施工質量直接影響后序防滲墻混凝土澆筑質量。清孔換漿須達到以下質量標準：孔底淤積厚度不大于10 cm；孔內泥漿密度不大于1.05 g/cm3，黏度不大于30 s，含砂量不大于10%；Ⅱ期槽孔清孔換漿結束前，分段刷洗槽段接頭混凝土孔壁的泥皮，刷洗標準為刷子鉆頭不再帶有泥屑、槽底淤積厚度不再增加。清孔換漿結束后4 h內澆筑混凝土，否則需重新清孔換漿。

2.4 防滲墻施工

施工分兩期，分段推移間隔造槽，各間隔槽段可同時施工，相鄰槽段分期施工，能夠有效分散施工荷載，避免受力集中，出現裂縫、漏漿、塌槽等事故；將塑性混凝土防滲墻槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ期，先施工Ⅰ期槽段，其槽長為8 m，后施工Ⅱ期槽段，其槽長為7.7 m，從而連接成地下連續墻。墻體混凝土澆筑采用導管法澆筑水下混凝土；鑒于塑性混凝土的抗壓強度低，采用沖擊鉆機鉆鑿法進行防滲墻接頭的施工，以保證Ⅰ、Ⅱ期防滲墻體有效連接。

3 特殊情況處理

1）漏漿。造槽過程中，如遇少量漏漿，采用加大泥漿比重，投堵漏劑等處理，如遇大量漏漿，槽孔采用投鋸末、膨脹粉、水泥等堵漏材料處理。

2）塌槽。采用就地向槽孔內加水泥砂漿，黏土回填的方法，使塌槽段形成水泥土固壁，待水泥土凝固后重新造槽，經濟有效。

4 施工質量與效果

土建20標段線路兩側的防滲墻成墻面積17 800 m2。采用現場鉆孔取芯法檢測塑性混凝土質量，芯樣28 d抗壓強度、滲透系數均達到質量標準。

塑性混凝土防滲墻自運行以后，隧洞內地下滲水明流干涸，巖層滲水量呈逐漸遞減之勢，防滲性能滿足了盾構機安全運行的要求；隧道施工期間未發生地面塌陷、住宅裂縫等次生事故，有效地保障了軌道交通隧道的安全施工，降低了施工總成本。

5 結語

塑性混凝土防滲墻技術具有適應各類地質條件、施工快捷、防滲效果好等特點，已廣泛地應用于水庫防滲、河道治理等水利工程。

該技術在上海軌道交通隧道盾構施工的成功運用證明，塑性混凝土防滲墻技術可用于解決軌道交通線路臨近居民住宅區、高地下水位、巖石強度低、滲透系數大等復雜施工條件下隧道盾構成洞難點，為保障隧道施工提供了一種有效施工方法。塑性混凝土防滲墻技術成熟，其在上海軌道交通工程中作為輔助技術措施的成功使用，為工程領域內工程技術借鑒運用探索提供了一個實踐案例。