限高條件下的地下連續(xù)墻施工

孫海明

1. 上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002；2. 上海城市非開挖建造工程技術(shù)研究中心 上海 200002

自從國內(nèi)引入地下連續(xù)墻技術(shù)以來，地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟。然而，地下連續(xù)墻施工需要一定的施工高度，因此，在高度受限的施工環(huán)境下地下連續(xù)墻如何合理、安全施工成為施工過程中的困難之一。

由上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司開發(fā)的限高條件下的地下連續(xù)墻施工工法很好地解決了這些問題，成功地在限高條件下進(jìn)行了超深地下連續(xù)墻的施工。

1 工程簡介

1.1 工程概況

上海軌道交通18號(hào)線龍陽路站主體位于龍陽路以南的白楊路下方，站體呈南北向布置。本站為地下3層島式車站，車站規(guī)模為510.95 m×21.60 m（內(nèi)凈）。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚1 200 mm地下連續(xù)墻、十字鋼板接頭形式，墻深46.50 m，混凝土為預(yù)拌混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為水下C35，抗?jié)B等級(jí)P10。

龍陽路站主體車站南端頭井上方有1路架空高壓線橫穿，此架空高壓線為220 kV（圖1），緊貼南端地下連續(xù)墻，最低架空高度為16.30 m（夏季測(cè)）。

圖1 橫穿龍陽路站高壓線示意

按JGJ 46—2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》要求，車站南側(cè)目前有4幅地下連續(xù)墻，靠近220 kV高壓線，相應(yīng)距離在3～6 m，不滿足施工臨時(shí)用電安全距離要求（安全用電規(guī)范要求鄰近220 kV高壓線其垂直及水平安全距離均為6 m）。

經(jīng)與建設(shè)單位、供電單位協(xié)商，由于供電線路搬遷流程較繁瑣，滿足不了項(xiàng)目施工總體要求，現(xiàn)場(chǎng)決定通過改進(jìn)成槽設(shè)備、改善護(hù)壁泥漿，鋼筋籠分節(jié)吊裝等技術(shù)手段來開展在限高條件下的地下連續(xù)墻施工。

1.2 工程地質(zhì)情況

擬建場(chǎng)地分布的土層自上而下可分為12層，分別為①1層填土、②1層灰黃色粉質(zhì)黏土、③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③t層灰色砂質(zhì)粉土、④層灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤11層灰色粉質(zhì)黏土、⑤12層灰色粉質(zhì)黏土、⑥層暗綠-草黃色粉質(zhì)黏土、⑦11層灰黃-灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土、⑦12層灰黃-灰色砂質(zhì)粉土、⑦2層灰黃-灰色粉砂。

本工程第⑦層為承壓水層，承壓水位一般均低于潛水位。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，承壓水頭一般呈周期性變化，隨季節(jié)、氣候、潮汐等因素而有所變化；⑦層承壓水水位埋深在3～12 m之間。

2 工藝原理

限高條件下地下連續(xù)墻的施工技術(shù)，其工藝原理主要為改進(jìn)成熟的地下連續(xù)墻施工工藝，即選用合適的設(shè)備保證成槽（本項(xiàng)目地下連續(xù)墻深度較深，為避免成槽機(jī)達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，現(xiàn)場(chǎng)采用兩鉆一抓配合成槽作業(yè)），改進(jìn)起重設(shè)備以滿足分節(jié)吊裝的要求，并對(duì)鋼筋籠采用整體制作、分節(jié)吊裝、槽口拼裝，同時(shí)針對(duì)成槽、拼籠時(shí)間長的情況，配制適當(dāng)參數(shù)的人造泥漿進(jìn)行成槽護(hù)壁，確保成槽過程中的槽壁穩(wěn)定性，并利用導(dǎo)管法澆筑水下混凝土。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

工藝流程為：導(dǎo)墻施工（同步進(jìn)行鋼筋加工→鋼筋整籠制作→鋼筋籠拆分）→導(dǎo)向孔鉆進(jìn)→液壓斗成槽→分籠吊裝→槽口拼籠→下導(dǎo)管回填石子→水下混凝土澆筑。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 導(dǎo)墻施工

1）導(dǎo)墻的深度及形式應(yīng)根據(jù)雜填土的厚度確定，深度應(yīng)進(jìn)入原狀土不少于300 mm。

2）導(dǎo)墻多采用C20～C30混凝土，雙向配筋φ8～16 mm@150～200 mm，高1.2～1.8 m，導(dǎo)墻的凈距應(yīng)大于地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)寬度30～50 mm。

3.2.2 導(dǎo)向孔施工

1）根據(jù)已完工的導(dǎo)墻，按設(shè)計(jì)進(jìn)行槽段劃分，并對(duì)每一抓進(jìn)行精確放樣，在每一抓兩端進(jìn)行導(dǎo)向孔的施工（由試驗(yàn)槽段確定，成槽機(jī)功率不足以挖至設(shè)計(jì)深度，采取“兩鉆一抓”，圖2）。通過鉆機(jī)在抓頭兩側(cè)（約3 000 mm）打下直徑同墻厚的導(dǎo)向孔，可以有效切開砂層，便于成槽機(jī)液壓抓斗的抓土施工，從而保證成槽達(dá)到設(shè)計(jì)深度，滿足施工要求。

圖2 “兩鉆一抓”施工示意

2）配合地下連續(xù)墻，鉆孔垂直度控制在≤1/300，采用GPS-20型工程鉆機(jī)進(jìn)行施工，泥漿采用膨潤土造漿工藝（同地下連續(xù)墻成槽泥漿）。本工程采用鉆機(jī)正循環(huán)鉆進(jìn)成孔，鉆頭直徑同墻厚度，由于地下連續(xù)墻垂直度要求較高，為確保導(dǎo)向孔的垂直度，鉆頭可采用雙腰箍，增加垂直精度[1-4]。

3.2.3 成槽施工

1）成槽直線槽段采用先兩側(cè)后中間抓法，轉(zhuǎn)角槽段先長邊后短邊，“Z”形槽段先兩側(cè)后中間。成槽時(shí)，抓斗順著導(dǎo)向孔進(jìn)入，泥漿應(yīng)隨著出土而補(bǔ)入，保證泥漿液面始終在規(guī)定高度上（圖3）。

圖3 單元槽段的挖掘順序

2）成槽機(jī)掘進(jìn)速度應(yīng)控制好，導(dǎo)板抓斗不宜快速掘進(jìn)，以防槽壁失穩(wěn)，當(dāng)挖至槽底2～3 m時(shí)，應(yīng)放測(cè)繩測(cè)深，防止超挖和少挖。

3）成槽過程中發(fā)現(xiàn)泥漿大量流失、地面下陷等異常現(xiàn)象時(shí)不準(zhǔn)盲目掘進(jìn)，待查明原因并解決后再進(jìn)行施工。槽段成槽施工結(jié)束后，應(yīng)檢測(cè)槽壁的垂直度，檢測(cè)率為100%，每幅槽段每抓測(cè)一點(diǎn)，有幾抓測(cè)幾點(diǎn)，檢測(cè)采用超聲波測(cè)壁儀。

4）拐角挖槽完成以后，其內(nèi)側(cè)（陽角）土體呈兩面臨空狀態(tài)，很容易發(fā)生坍塌，而外側(cè)（陰角）孔壁一般不會(huì)坍塌。為防止內(nèi)側(cè)孔壁坍塌，在施工中采取以下措施：

① 內(nèi)側(cè)導(dǎo)墻進(jìn)入老土上。

② 消除地下水上升的不利因素。

③ 重型機(jī)械不得靠近作業(yè)，如必須靠近作業(yè)時(shí)，應(yīng)做成堅(jiān)硬地面或鋪設(shè)厚鋼板。

④ 拐角槽段不要太長，力爭快速施工完成。

3.2.4 鋼筋籠整體制作及安裝

1）鋼筋籠制作在專門搭設(shè)的加工平臺(tái)上進(jìn)行，為了防止鋼筋籠在吊裝過程中產(chǎn)生不可復(fù)原的變形，各類鋼筋籠均設(shè)置縱向抗彎桁架，拐角形鋼筋籠要增設(shè)定位斜拉桿。

2）根據(jù)限高進(jìn)行分籠長度確定，每節(jié)鋼筋籠整體接頭采用長短絲。為了保證鋼筋籠在起吊后鋼筋對(duì)接的準(zhǔn)確性，在焊接鋼筋籠之前所有的主筋與加筋都必須連接好，焊接完成后再在鋼筋籠的分節(jié)處將直螺紋套筒反方向擰回去，使套筒全部退到滿絲的鋼筋上去（圖4、圖5）。

3）鋼筋籠吊裝時(shí)采用的鋼絲繩較短，隨著鋼筋籠一節(jié)節(jié)地連接上，鋼絲繩的受力不斷加大。所以在每節(jié)鋼筋籠的頂部都要增加籠頂撐筋，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行加固，每一節(jié)鋼筋籠的吊點(diǎn)都必須在橫向的相同位置。每節(jié)鋼筋籠吊裝、連接完成后，桁架須再用鋼筋進(jìn)行綁焊，焊接采用單面滿焊10D（D為鋼筋直徑），以防止鋼筋籠脫落。在整個(gè)鋼筋籠吊裝過程中，鋼筋籠回直后桁架是整個(gè)鋼筋籠的主要受力點(diǎn)（圖6）。

圖4 車絲示意

圖5 接絲與拆絲示意

圖6 桁架加強(qiáng)示意

4）鋼筋籠在槽口拼接需由熟悉操作的工人進(jìn)行施工，保證主筋對(duì)接的成活率在95%以上。個(gè)別主筋無法對(duì)接的則采用搭接焊，保證主筋的連續(xù)可靠[5-8]。

3.2.5 水下混凝土澆筑

1）確保混凝土澆筑架高度在安全范圍內(nèi)。

2）采用導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土澆筑，根據(jù)規(guī)范控制導(dǎo)管埋設(shè)，及時(shí)進(jìn)行拆管。

4 材料與設(shè)備

4.1 材料

本工藝采用的主要材料見表1。

表1 主要材料

1）采用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土拌制泥漿，使用前應(yīng)根據(jù)成槽土層漿配合比試驗(yàn)，以確定最優(yōu)配合比。泥漿推薦配合比（水∶膨潤土∶CMC∶堿）為1 000∶75∶1∶3。

2）泥漿性能指標(biāo)推薦值見表2。

4.2 設(shè)備

本工藝采用的主要機(jī)具設(shè)備見表3。

5 施工成效與總結(jié)

本文針對(duì)上海市軌道交通18號(hào)線龍陽路站工程受高壓線影響的地下連續(xù)墻采用低空成槽機(jī)施工（受220 kV高壓線影響，地下連續(xù)墻鋼筋籠分為10節(jié)，受110 kV高壓線影響，地下連續(xù)墻鋼筋籠分為4節(jié)），且采用“兩鉆一挖”的施工工藝進(jìn)行成槽施工，同時(shí)對(duì)鋼筋籠采用分節(jié)吊裝的施工方案。在整個(gè)施工中，從成槽、吊裝、澆筑3方面控制施工高度，控制好距離高壓線的凈空，從而滿足架空高壓線下（邊）的施工要求，工期得以保證，工程能順利進(jìn)行。

表2 泥漿性能控制指標(biāo)推薦值

表3 主要機(jī)具設(shè)備

在今后的施工中，在遇到復(fù)雜工況時(shí)要與設(shè)計(jì)、建設(shè)方等緊密配合，為確保項(xiàng)目的總體施工進(jìn)度要求，通過技術(shù)創(chuàng)新及改進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用最優(yōu)施工工藝。在保證安全的情況下，按時(shí)保質(zhì)地完成施工任務(wù)，以滿足業(yè)主的使用要求，也為以后同類型項(xiàng)目的施工作技術(shù)儲(chǔ)備。