復(fù)雜工況環(huán)境下的地下連續(xù)墻施工

李慕涵（上海隧道工程有限公司地基基礎(chǔ)工程分公司，上海 201108)

1 工程概況

上海市軌道交通 14號(hào)線黃陂南路站位于金陵路下，重慶南路以東、黃陂南路以西，為地下二層帶單列位停車線側(cè)式站臺(tái)車站，與 1號(hào)線黃陂南路站通道換乘。地下連續(xù)墻厚度為 800 mm、1 000mm和 1 200 mm，深度為 32～70 m不等，接頭設(shè)計(jì)形式為套銑接頭、橡膠止水接頭和 H 型鋼接頭。

黃陂南路周邊建筑物眾多，且緊鄰基坑。北側(cè) 13 層連云大樓距離車站基坑最近約 3 m，19 層金陵大廈距離車站基坑最近約 8 m；西端頭井D1 基坑部分地下連續(xù)墻位于重慶南路高架下方，梁下凈高約 20 m，橋臺(tái)距離車站基坑最近距離約 2 m。

D1基坑部分位于重慶南路高架下方，開挖深度 18.571 m，采用深 34m和 39m的 1 000mm厚地下連續(xù)墻進(jìn)行圍護(hù)。

D2基坑開挖深度 17.032～17.096 m，采用深 32 m、厚800mm和深 47 m、厚 1 000mm的地下連續(xù)墻進(jìn)行圍護(hù)。

D3基坑北側(cè)緊鄰連云大樓，最近處僅 3 m，基坑開挖深度 17.039～17.32 m，采用深 47 m、厚 1 000m和深 36.5 m、厚 800mm的地下連續(xù)墻進(jìn)行圍護(hù)。

D4基坑一部分位于黃陂南路，基坑開挖深度 17.32～19.26 m，采用深 36.5 m、厚 800mm的地下連續(xù)墻圍護(hù)。

本工程主要土層為黏性土、粉性土和砂土。對(duì)本工程影響最大的土層主要是黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土層和灰色粉砂層。黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土層埋深分別為 24.5 m、35.0 m，層厚分別為 10.5 m、9.0 m；灰色粉砂層埋深約 51.3 m，總層厚為 17.2 m。

以上土層為承壓水層，具含水量高、流動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，影響地下連續(xù)墻成槽穩(wěn)定性。

2 本工程主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

14號(hào)線黃陂南路站位于上海市繁華的市中心，與周邊建筑群距離近，部分車站結(jié)構(gòu)處于重慶南路高架下，且地下連續(xù)墻穿越承壓水土層，基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，因此本工程的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)是地下連續(xù)墻成槽等施工對(duì)周邊構(gòu)筑物的影響。

（1）緊鄰高 17 層的連云大樓地下連續(xù)墻施工風(fēng)險(xiǎn)。地下連續(xù)墻距離連云大樓最近處只有 3 m，地下連續(xù)墻的施工對(duì)連云大樓的安全構(gòu)成危險(xiǎn)。如果保護(hù)措施不到位，可能會(huì)造成連云大樓沉降開裂，甚至傾覆。

（2）凈空只有 20m的高架下地下連續(xù)墻施工風(fēng)險(xiǎn)。本工程部分地下連續(xù)墻位于運(yùn)營(yíng)中的重慶南路高架下方，高架下方凈空高度只有 20 m。地下連續(xù)墻施工過程中如何做到對(duì)高架的保護(hù)以及如何在凈空受限的不利工況下施工地下連續(xù)墻，是本工程的另一主要施工難點(diǎn)。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)地下連續(xù)墻與周邊環(huán)境的具體情況進(jìn)行具體分析采取不同的應(yīng)對(duì)措施，做到保證周邊環(huán)境的安全與施工質(zhì)量之間的平衡。

3.1 連云大樓保護(hù)措施

連云大樓高 17 層，下部基礎(chǔ)為 450 mm×450mm的錨桿樁，與地下連續(xù)墻最近只有 3 m。大樓基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱，地下連續(xù)墻施工對(duì)周邊土體的擾動(dòng)勢(shì)必對(duì)大樓的安全構(gòu)成影響。鄰近地下連續(xù)墻深 36.5 m，厚 1 000 mm，采用GXJ 橡膠止水接頭[1]。

地下連續(xù)墻正式施工之前，在地下連續(xù)墻的兩側(cè)采用TRD （Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method工法[2]，等厚度水泥土地下連續(xù)墻工法）對(duì)土體進(jìn)行加固。TRD工法與傳統(tǒng)的三軸攪拌樁加固相比具有連續(xù)性高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有適應(yīng)地層廣、成墻質(zhì)量好、強(qiáng)度高、安全性高等特點(diǎn)[3]。現(xiàn)場(chǎng) TRD 工法加固厚度為 800 mm。TRD 工法加固示意見圖 1，TRD 工法加固剖面圖見圖 2。

在 TRD 工法水泥土墻體 28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1 MPa后即可開始地下連續(xù)墻的施工。由于 TRD 加固體對(duì)大樓周邊土體的加固和阻擋，地下連續(xù)墻開挖時(shí)不會(huì)引起周邊土體的塌方。

TRD 工法的施工精度為 1/300，選擇 TRD 距離地下連續(xù)墻的兩側(cè) 10 cm 進(jìn)行施工，防止 TRD 工法加固體侵入地下連續(xù)墻。

圖1 連云大樓側(cè)地下連續(xù)墻TRD工法加固平面示意圖

圖2 連云大樓側(cè)地下連續(xù)墻TRD工法加固剖面圖（mm）

3.2 重慶南路高架保護(hù)措施

黃陂南路站西端頭井位于重慶南路高架橋下方，梁下凈高約 20 m。高架主線采用Φ800mm鉆孔灌注樁，距離西端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)最近處約 6.2 m；匝道采用Φ550mmPHC管樁，樁深 49 m，距離西端頭井圍護(hù)結(jié)構(gòu)最近處約 2.1 m。如何在保證交通安全的情況下保證地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，并確保高架橋的安全是最關(guān)鍵的問題。

3.2.1 樁基加固減輕地下連續(xù)墻施工對(duì)高架的影響

參照之前地鐵線路穿越既有建構(gòu)筑物和保護(hù)建構(gòu)筑物安全的已有經(jīng)驗(yàn)[4]，選擇采用樁基加固的方式進(jìn)行高架保護(hù)。

距離地下連續(xù)墻最近的兩個(gè)承臺(tái)下部均為 PHC 管樁基礎(chǔ)。PHC 管樁存在上下節(jié)接頭，抗剪切能力差，基礎(chǔ)薄弱[5]。因此采用鉆孔灌注樁對(duì) PHC 管樁進(jìn)行樁基加固[6]，用以加強(qiáng)承臺(tái)樁基礎(chǔ)，抵抗因地下連續(xù)墻開挖引起對(duì)周邊土體擾動(dòng)帶來的影響。

樁基加固將原高架匝道承臺(tái) 4 m×4 m×2m加大為 5.6 m×8.3 m×2 m，之后在承臺(tái)區(qū)域做加固樁。加固樁采用 6根鉆孔灌注樁，樁徑為 800 mm，Y 1-2 樁長(zhǎng) 52 m，Y1-3 樁長(zhǎng) 47 m。樁基加固平面示意見圖 3，樁基加固剖面圖見圖4。

圖3 樁基加固示意圖（mm）

圖4 重慶南路高架樁基加固剖面圖（mm）

3.2.2 低凈空鋼筋籠吊裝

地下連續(xù)墻施工過程中須對(duì)運(yùn)營(yíng)中的重慶南路高架進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)低凈空重慶南路高架也嚴(yán)重制約了地下連續(xù)墻鋼筋籠吊放施工。重慶南路高架梁下凈空只有 20 m，長(zhǎng)度38.3m的鋼筋籠無法整幅起吊下放，只能采取分節(jié)對(duì)接[7]的方式。

鋼筋籠吊裝是地下連續(xù)墻施工中一個(gè)承前啟后的關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，鋼筋籠起吊下放的方式和時(shí)間，影響著地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量和周邊的環(huán)境安全。現(xiàn)場(chǎng)主要從以下幾個(gè)方面保證鋼筋籠在低凈空的高架下安全下放。

（1）設(shè)備合理選型、配置。D 1 基坑地下連續(xù)墻部分位于高架下方，因此設(shè)備選型時(shí)應(yīng)整體考慮。結(jié)合黃陂南路站D1 基坑所有地下連續(xù)墻鋼筋籠的吊放，采用副吊 100 t配合主吊 180 t 的組合。現(xiàn)場(chǎng)通過履帶吊把桿長(zhǎng)度的不同組合，既能保證高架外 48m深地下連續(xù)墻鋼筋籠的吊裝，也能保證高架下 38.3m深地下連續(xù)墻鋼筋籠的安全下放。主吊把桿配置長(zhǎng)度為 18 m，小于高架下的凈空。

（2）縮短鋼筋籠的起放時(shí)間。槽段的穩(wěn)定與否直接影響地下連續(xù)墻的質(zhì)量和高架的運(yùn)營(yíng)安全。鋼筋籠吊放過程中，地下連續(xù)墻槽段處于暴露狀態(tài)，只靠泥漿護(hù)壁保持槽段穩(wěn)定。鋼筋籠吊放階段為槽段最不利的階段，必須盡量縮短時(shí)間。影響鋼筋籠吊放時(shí)長(zhǎng)的主要因素是對(duì)接次數(shù)和對(duì)接的工作量。①對(duì)接次數(shù)：長(zhǎng)度為 38.3m的鋼筋籠根本無法在凈空只有 20m的高架下方整幅吊放，必須采取分節(jié)對(duì)接的方式；鋼筋籠分節(jié)的數(shù)量必須滿足鋼筋籠安全對(duì)接下放的要求和最少的分節(jié)數(shù)量來加速鋼筋籠的吊放。為了達(dá)到上述兩個(gè)要求，現(xiàn)場(chǎng)取消了鋼筋籠扁擔(dān)的設(shè)置，改為吊點(diǎn)鋼絲繩直接懸掛于主吊吊鉤，能使單節(jié)鋼筋籠長(zhǎng)度盡可能最長(zhǎng)；②對(duì)接工作量：現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠主筋采取機(jī)械連接的方式進(jìn)行連接，根據(jù) GB 5024—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》第 5.4.6 條規(guī)定，當(dāng)受力鋼筋采用機(jī)械連接接頭或焊接接頭時(shí)，相鄰接頭應(yīng)錯(cuò)開 35d且≥ 500 mm。現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠的主筋直徑為 28 mm，根據(jù)要求相鄰接頭應(yīng)錯(cuò)開Φ28 mm×35 mm=980 mm。鋼筋籠分節(jié)的位置必須結(jié)合機(jī)械接頭的位置綜合考慮。鋼筋籠分節(jié)的位置應(yīng)位于鋼筋籠機(jī)械接頭最少的位置，減少對(duì)接的工作量，縮短鋼筋籠吊放時(shí)間。

結(jié)合以上兩點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)將鋼筋籠分成了 4 節(jié)，從下到上長(zhǎng)度分別是 11.3 m、9 m、9 m、10 m。分節(jié)圖見圖 5。鋼筋對(duì)接示意見圖 6。

圖5 重慶南路下地下連續(xù)墻鋼筋籠分節(jié)示意圖（mm）

圖6 重慶南路高架下地下連續(xù)墻鋼筋籠對(duì)接示意圖（mm）

3.3 地下墻施工針對(duì)性措施

周邊建筑物緊鄰施工的基坑，最大的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工對(duì)建筑物周邊土體的擾動(dòng)。土體受到擾動(dòng)后，原有的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生位移、滑移等現(xiàn)象。建筑物周邊土體的變化，會(huì)影響建筑物的基礎(chǔ)，從而影響建筑的安全。因此為了避免這樣的情況，針對(duì)處理措施為以下 2 種。

（1）縮短幅寬，減少擾動(dòng)。可以通過增加地下墻幅數(shù)，使得單幅槽段幅寬變小[8]。幅寬變小，槽段暴露的空間減小，對(duì)周邊土體的擾動(dòng)范圍也變小。槽段幅寬變小，還可以縮短施工時(shí)間，減少槽段暴露的時(shí)間，有利于減少對(duì)周邊土體的擾動(dòng)。

（2）優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁提高槽段穩(wěn)定性。選用性能穩(wěn)定、指標(biāo)優(yōu)異的捷高優(yōu)鉆 100 復(fù)合納基膨潤(rùn)土[9]來拌制護(hù)壁泥漿。鈉基膨潤(rùn)土水化后的膨脹倍數(shù)為鈣基膨潤(rùn)土的 10 倍以上。膨潤(rùn)土的小板與高分子聚合物之間的橋接作用，可在槽壁孔壁形成又薄又韌、致密的泥皮，降低了泥漿的流失，從而降低了對(duì)周邊含水地層的擾動(dòng)，使孔壁周邊的地層盡量保持原狀，防塌性能增強(qiáng)。優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁機(jī)理圖見圖 7。

圖7 新型泥漿護(hù)壁機(jī)理圖

為了保證高架的運(yùn)營(yíng)安全，現(xiàn)場(chǎng)將泥漿指標(biāo)由黏土層提高至砂土層級(jí)別，更好地保持槽段的穩(wěn)定性。泥漿指標(biāo)見表1。

表1 泥漿指標(biāo)

3.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警

黃陂南路站周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑環(huán)境保護(hù)等級(jí)為一級(jí)。根據(jù)確定的保護(hù)等級(jí)，在受保護(hù)的建筑物上布置檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)預(yù)警指標(biāo)見表 2。

表2 預(yù)警指標(biāo)匯總表

通過定期定點(diǎn)檢測(cè)保護(hù)環(huán)境及指導(dǎo)施工，連云大樓周邊布置了 10 個(gè)豎向位移檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置圖見圖 8。

圖8 連云大樓監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

重慶南路高架布置了 21 個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，距離施工區(qū)域最近的 8 個(gè)點(diǎn)還測(cè)量其傾斜值。測(cè)點(diǎn)布置圖見圖 9。

圖9 重慶南路高架監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)效果最終以現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與開始前制定的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)保護(hù)方案的可行性并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。整個(gè)地下連續(xù)墻施工期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)嚴(yán)格控制在制定保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。連云大樓的檢測(cè)數(shù)據(jù)見圖 10。重慶南路的檢測(cè)數(shù)據(jù)見圖 11。

圖10 連云大樓監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎向位移檢測(cè)統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)圖

地下連續(xù)墻施工期間，連云大樓累計(jì)最大位移為 18 mm，小于預(yù)警值 20 mm；單天的最大位移變化值為 1 mm，小于預(yù)警值 2 mm/d。

圖11 重慶南路高架監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎向位移檢測(cè)統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)圖

重慶南路高架在地下連續(xù)墻施工期間累計(jì)位移為 8 mm，小于預(yù)警值 10 mm；單天最大的位移變化值為 0.9 mm，小于預(yù)警值 1 mm/d；新增最大傾斜值為 0.05 %，遠(yuǎn)小于預(yù)警值 1/450。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，新規(guī)劃的地鐵線路與中心城區(qū)既有建筑物和交通線路的關(guān)系將更為復(fù)雜。黃陂南路車站位于上海市中心，周邊環(huán)境敏感且保護(hù)等級(jí)要求高。本工程針對(duì)周邊環(huán)境的不利工況，制定了具有針對(duì)性的施工方案，通過調(diào)整施工方法和參數(shù)，保證了地下連續(xù)墻的施工進(jìn)度和質(zhì)量，確保了周邊環(huán)境的安全。

通過本次復(fù)雜環(huán)境下地下連續(xù)墻關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施，提升了在復(fù)雜敏感環(huán)境條件下的地下連續(xù)墻施工水平和質(zhì)量，為今后地下連續(xù)墻工程在類似復(fù)雜工況中的施工提供了成熟的經(jīng)驗(yàn)。下一步我們還需對(duì)在敏感環(huán)境下的施工技術(shù)做進(jìn)一步總結(jié)，尋求在今后更復(fù)雜的土層、更敏感的周邊環(huán)境、更深的地下連續(xù)墻施工中發(fā)揮積極作用。