地鐵基坑地下連續墻接縫形式研究

曹　犇　劉長寶

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州　311122)

0　引言

杭州的地鐵車站結構主要有兩道防水，第一道是地下墻結構的防水，主要體現為地墻混凝土的自防水為主，配合地墻接縫防水，這一道在施工階段發揮主要作用；第二道是內部主體結構的防水。

地墻止水主要是接縫的止水，因此，接縫施工的好壞關系到地墻的整體質量。

目前，在杭州地鐵主要有三種接頭形式：柔性鎖口管接頭，工字型預制接頭和剛性接頭(十字鋼板、工字鋼)接頭。

1　工程概況

1.1　工程簡介

杭州地鐵1號線始于蕭山湘湖，終于下沙文澤路和臨平世紀大道，由主城區段、江南段、下沙段、臨平段組成，其中地下線為41.36 km，高架線6.14 km，地上地下過渡段(U型槽)為0.47 km，項目建設規模為全長47.97 km。

1.2　地質與水文條件

杭州地質總體分城西與城東兩大塊，分界基本以中河高架下的中北河為界。杭州地質形成與錢塘江(河口相)的河道變遷與近年代的沖刷、杭州灣海灘(海相)的沖積與沉積作用、湖沼與溺谷三者交替相互作用形成的地層，復雜多變，主要地層有以下幾大類：

第一大類：上部為第一海相地沉積，主要是淤泥質軟土，其下分布山體洪積層為粘土，下部為古生代志留系粉砂巖，基巖強度與出露深度差異非常大；第二大類：上部15 m～17 m粉砂～粉土～粉砂，下部為第二海相沉積淤泥質軟土夾粉土、粉砂；第三大類：上部厚達22 m～30 m湖沼、海相淤泥質軟土層，下部為粘土粉砂；第四大類：河口相粉砂、粉土與海相淤泥質土互層的夾心餅狀土層，厚達15 m。

2　三種地下連續墻接頭形式特點

2.1　柔性鎖口管接頭

在當前槽段開挖成槽后，首先吊放鋼筋籠，然后在槽段的兩端沉放鎖口管，再澆灌混凝土；待混凝土達到終凝狀態后，拔出鎖口管，再開挖相鄰槽段；相鄰槽段澆灌墻體混凝土后，便與當前槽段拔出鎖口管后形成的半圓形接頭面緊密結合，形成一條自下而上的縱向接頭縫。這種連接形式稱鎖口管接頭(見圖1)。

杭州地鐵的鎖口管接頭一般都需配合接頭位置的3根旋噴樁止水，目前來看總的效果比較好。

主城區內站點淤泥質土層較為深厚，尤其是市中心的站點，類似文化廣場，艮山門，閘弄口等地下都有20 m以上的淤泥質土，滲透性比較差，因此，在坑外無法降水的前提下，地墻接縫漏水也比較小；即使漏水也不攜帶泥沙，通過注漿都能較好解決。

主城區外開挖范圍多為砂性土，且周邊環境較好，可以配合使用坑外降水，基本上不出現漏水。

除了錢塘江兩側的基坑值得注意，錢塘江水系豐富，水補充比較快，周邊土層以砂性土為主，滲透性比較好。

本文著重討論一下錢塘江邊的主要基坑：江南風井。

江南風井周邊潛水豐富，圖2為江南風井的周邊環境，水系比較豐富。

地下水是制約這個基坑安全的最大因素。設計過程中考慮到鎖口管在砂性地層止水能力較差，提出十字鋼板接頭止水的方案。但考慮到十字鋼板止水造價較高，且容易露筋(后面會著重介紹)，施工方和設計方協商采用鎖口管接頭。施工效果來看，地墻漏水點比較多(如圖3所示)。

圖3是內襯墻做完后的側壁情況，墻上的每塊水漬都表示有一個漏水點。

造成這個問題原因推測有以下幾個方面：

1)半圓形接縫形式差，影響地下連續墻整體結構的受力性能，地下連續墻在土方開挖及使用中容易產生錯動、扭轉等變形。

2)半圓形接縫“尖角”部不易成型，往往造成地下連續墻接縫“張口”接縫間隙過大，影響地下連續墻的受力和防水性能。

3)接縫夾泥皮厚，防水性能受到嚴重影響。

4)砂性土層透水性較好，周邊水資源豐富。在初期坑外試降水時，降水對周邊影響較大,無法采用較深的坑外降水。

基于以上原因，鎖口管接頭在砂性地層和潛水較豐富的地層需慎重考慮。

2.2　工字型預制接頭

為了克服常規鎖口管工藝拔管困難的缺陷，在常規現澆地下連續墻技術的基礎上，上海地區在工程實踐中研究和發展了一種新型地下連續墻接頭——預制鋼筋混凝土接頭(見圖4)，即以預制鋼筋混凝土接頭在常規現澆地下連續墻施工流程中取代了鎖口管的位置和作用，該工藝是預制地下連續墻技術的一個重要發展方向，是一種相對經濟、施工便捷的新技術。

較之傳統現澆地下連續墻，預制接頭工藝有以下特點：

1)預制槽段接頭在施工中一次性到位，無需頂拔，無需考慮水下混凝土初凝時間和頂拔設備的功率大小，簡化了施工流程，減少了施工程序和工作量，提高了施工效率。

2)采用預制接頭的方法，再輔以一定的地基加固措施，就可解決澆搗混凝土時易產生繞流的問題。

3)工廠化制作可充分保證預制接頭的施工質量，能確保地下連續墻接頭的混凝土質量。

杭州地鐵4號線城星路站采用這種接頭形式。實際工程中，城星路站周邊已有兩個深基坑在開挖，降水較深，據觀測坑外水位在地下10 m左右，工地實測來看，基本不漏水。

相比鎖口管接頭刷槽壁時比較耗時耗力，而且常有混凝土繞流，導致接頭不容易刷干凈。預制樁表面比較光滑，接頭易密實，止水效果好；在精確定位的前提下，預制樁依靠自重加上接頭背后插入的鋼板足以抵抗另一側澆筑帶來的擠壓，這樣能有效減少 “內八字”“外八字”等施工問題的出現。

2.3　十字鋼板接頭

十字鋼板止水接頭適用于對接頭強度和止水效果有特殊要求的圍護結構或成槽深度超過50 m超深地下連續墻。

十字鋼板止水接頭的施工工序與鎖口管接頭類似，只是在制作鋼筋籠時，增加了十字止水鋼板，接頭保護裝置換成了配套的反力箱(如圖5所示)。

對稱的兩榀鋼結構組成的反力箱，主要作用是：1)對縱向鋼板起到有效保護作用；2)和封頭鋼板一起承受混凝土的側壓力；3)防止混凝土向后施工的相鄰幅繞灌。反力箱起拔方法也與鎖口管類似。

反力箱幾何形狀復雜，如何避免接頭夾泥，附著雜物，也成為施工的關鍵。為防止在反力箱拔起后，上部的混凝土或砂漿落入反力箱拔起的空洞中或結牢在十字鋼板上，影響止水效果，應采用與十字鋼板結構相對應的清刷或沖鏟工具(如圖6所示)，清除該部分附著物，以保證十字鋼板的止水效果和接頭強度。

目前，十字鋼板接頭的技術是比較成熟的。1號線的武林廣場站就采用這種接頭方式，做下來總體比較好，基本上沒有漏水點，成型的地下墻如圖7所示。

實際施工中，主要有幾個難點：1)如圖中所示十字鋼板接頭有露筋現象，因為實際工程中十字鋼板和地墻槽壁的空隙較少，進入地墻后容易刮插槽壁，而且鋼材的剛度小，容易扭曲，在地墻內定位有難度，因此迎土面一側的鋼板容易外露，導致銹蝕，降低十字鋼板的承載力。2)十字鋼板的制作比較復雜，現場沒有制作的可能，必須去廠家定做，尤其像武林廣場站這樣的市中心站點，運輸比較困難。3)造價比較昂貴，以武林廣場站為例，每幅墻都比鎖口管接頭(包括坑外品字形旋噴樁)的地下墻貴1倍左右。

3　三種接頭形式的對比

三種接頭形式的對比見表1。

表1　三種接頭形式的對比

4　結語

1)柔性鎖口管接頭在這三種接頭里從造價、施工時間、適用范圍都是較好的，而且配合接縫外的旋噴樁止水效果尚可，適合在弱透水的淤泥質地層中使用。

2)柔性鎖口管接頭在砂性地層且坑外無降水的情況下風險較大，須慎重考慮。

參考文獻:

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