“Y”形地下連續墻成槽施工技術

朱 龍 婁雅冬

(1.山西建設投資集團有限公司，山西 太原 030002; 2.中交一航局第一工程有限公司，天津 300457)

0 引言

作為擋土結構的地下連續墻的結構形式越來越豐富，更多異形且受力優化的結構形式得到廣泛的應用；作為深基礎的地下連續墻的斷面形式也將更加豐富，從而能夠承受更大的荷載[1-3]。

以新加坡環線廣東民地鐵站工程為依托，介紹項目圍護結構“Y”形地連墻的設計以及施工情況，為后續工程的設計及施工提供一定的參考。

新加坡廣東民地鐵站(Cantonment Station)項目由新加坡陸路交通管理局投資建設，項目隸屬于新加坡地鐵環線六期延長線，合同額2.05億新幣，車站主體尺寸：162 m長×50 m寬×27 m深，該項目包含車站主體、中央冷卻塔、3條地下連接通道至A,B,C出口及1條出口通道至D出口，車站主體、冷卻塔及A,B,D出口圍護結構均為地下連續墻結構，C出口為樁基圍護，見圖1。車站主體地連墻設計深度為44.5 m～49 m，最終開挖深度約28 m。

1 項目地質概況

根據地質勘探，地下3 m～6 m為回填土，局部6 m～10 m為河流粘土和河流砂。10 m～15 m范圍內由標貫擊數N值為13～15的殘積土夾雜全風化巖組成。15 m～50 m范圍內為風化巖層，地質變化較大。

地下連續墻墻趾以嵌入風化等級為SIV/SV的硬質風化巖或標貫擊數N>100的地層為設計依據。

2 施工工藝

2.1 項目設計概況

車站主體地連墻設計圖見圖2，“Y”形地連墻設計尺寸見表1。

表1 “Y”形地連墻設計尺寸

矩形平面結構基坑長寬比越大，其承載能力越差，而類圓形平面結構基坑承載能力遠優于矩形平面結構基坑[4]。廣東民地鐵站車站南北側采用連續弧形地連墻的設計，其中包含弧形、“Y”形等異形地連墻，幅段連接采用“銑接法”，在國外大型地連墻項目中應用廣泛，施工工藝成熟[5]，“Y”形地連墻開挖順序見圖3。開挖設備的標準寬度為2 800 mm，車站主體結構地連墻厚度為1 200 mm。

2.2 導墻施工

工程區域地下水埋深約5.1 m～7.8 m，采用豎向型結構型式，導墻設計寬度1 250 mm，導墻頂面高出施工場地50 mm，導墻設計深度1 400 mm，采用A10網片及H25主筋綁扎，現澆強度等級C25/C30的鋼筋混凝土，導墻設計構造見圖4。

2.3 泥漿制備

制備泥漿前，依據地層特性，優化泥漿配合比設計。泥漿筒及濾砂機見圖5，施工過程中嚴格檢測泥漿各項性能指標，見表2。新泥漿及開挖泥漿質量每6 h檢測一次。

表2 泥漿性能指標

2.4 槽段開挖

本項目地面以下約10 m范圍內多為硬土，下層多為硬巖。硬土范圍內采用蛤殼狀挖掘機開挖，巖層采用雙輪銑槽機開挖，局部限高區域采用低空雙輪銑槽機開挖，見圖6。

整平場地，鋪設鋼板，蛤殼狀挖掘機進行第一抓，挖除第一部分的土體(約10 m)，待挖除土體困難，達到硬巖層界面時，換雙輪銑槽機進行第一銑，直至第一部分達到設計標高。依次進行第二抓、第二銑、第三抓、第三銑，直至設計標高，完成成槽作業。

成槽過程中確保槽內泥漿量滿足安全施工要求，通過泥漿護壁的作用防止槽壁的坍塌。

然后使用KODEN超聲波側壁檢測儀來檢測垂直度，如有偏差立刻糾正，使垂直度優于1/250，見圖7。

銑槽完成后，利用銑槽機的反循環系統清理槽底沉渣，復測成槽質量。在清槽過程中不斷向槽內泵送新鮮泥漿液，保持槽面泥漿液面直至完成清理作業。通過清底換漿工藝以清出槽底沉渣，提高地下連續墻的端部承載力，確保成墻質量。

3 施工中存在的問題及解決措施

3.1 塌方

“Y”形地連墻在開挖過程中極易出現土體坍塌現象，三抓三銑相互影響較大，其失穩土層深度在導墻下3 m～10 m的范圍內，在這個深度范圍內，護壁泥漿和槽壁土相互作用逐漸趨于平衡，如若因擾動而失穩，失穩后坍塌體的截面形狀呈現出矩形或橢圓形分布。大量對比研究分析表明，處于三維平面應變狀態下，距離槽口越近的土層越容易發生失穩[6]。

措施：

1)調整泥漿的指標，使其比重被增大到1.25 g/cm3以上。

2)撤離大型機械至安全區域，槽段靜置8 h，每30 min測量一次深度，判斷坍塌有無繼續擴張。如坍塌繼續擴張且無收斂跡象，則采用LSS TYPE2(液態穩定土)進行槽段回填并間隔21 d后重新開挖成槽；如無繼續擴張且坍塌范圍有限，則采用蛤殼狀挖掘機緩慢進行清槽作業。

3.2 機械設備傾倒風險

車站主體地下連續墻較深，“Y”形地連墻開挖中三抓三銑對作業面的穩定性影響較大。尤其是在前兩抓兩銑的完成對第三抓三銑時的作業面安全與否至關重要。

措施：

在開挖成槽前，機械作業面滿鋪300 mm碎石，并在履帶輪范圍內共鋪設兩塊9 000 mm×3 054 mm×203 mm的鋼板，前兩抓兩銑完成后，通過Plaxis模擬第三抓三銑施工時的計算位移偏差可達到安全使用要求。

同時在大型設備后方安裝反力座，防止設備傾覆，見圖8。

3.3 施工噪聲污染

地連墻為24 h不間斷施工作業，夜間成槽施工不可避免，無論是蛤殼狀挖掘機還是雙輪洗槽機，在距30 m處的居民樓內測定噪聲值均達到70 dB，難以滿足規定的夜間施工低于55 dB的要求。

措施：

業主通過與新加坡國立大學聯合研制，在新加坡地鐵項目推廣隔音板作為圍擋以及大型機械設備加裝隔音板達到降噪目的，見圖9。

4 結語

總結新加坡上土下巖復合地層超深地下連續墻成槽施工技術，得出以下幾條建議，對相似工程設計與施工提供一定參考經驗。

1)為保證槽壁穩定，針對“Y”形地連墻，適當調整泥漿配合比或增加外加劑，嚴格檢測控制泥漿性能指標，泥漿制備及性能控制是地連墻成槽的關鍵因素之一。

2)在滿足建筑功能要求的前提下，建議對正方形平面結構的建筑物(構筑物)采用圓形基坑；對長方形平面結構的建筑物(構筑物)采用橢圓形基坑，優化設計以利于結構受力。“Y形”地連墻的設計與成功實施，既能優化受力，也為地連墻的技術發展提供更多的造型。

3)對于“上土下巖”的復合地層，采用抓銑結合的成槽施工工藝，對超深地下連續墻在復雜地質條件下的發展將得到更廣泛的應用。