地下連續墻遇地鐵通道口時的清障及施工關鍵技術

金 勇 張友杰 周 想 曹 鵬 魏永朝 欽偉軒

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

近年來，隨著我國城市化進程的不斷發展，城市土地的不斷開發，越來越多鄰近地鐵的土地需要利用，導致越來越多的地鐵出入口需要進行拆除改造。根據調查，現有的地鐵出入口清障技術大多采用回填后全回轉鉆機清除，目前已有較為成熟的工藝，但也存在諸多問題，例如二次回填對工期不利；回轉機械較大，對場地空間要求高；回填土密實性較差，影響周邊環境及基坑安全；回轉鉆機投入成本大等[1-3]。

背景工程場地狹小，緊鄰地鐵，工期緊、地下障礙物不明、交通管制嚴、出土困難，按傳統工藝施工難以按時完成任務，且給基坑及周邊環境安全帶來一定影響。因此，本工程創新地利用原結構頂板作為重型機械的操作平臺，減少二次回填，清障與圍護同時施工，減少施工工期。但此工藝尚屬首次應用，對施工技術、工藝穿插、施工組織、機械部署等要求極高，管理不善將對基坑及周邊環境造成很大影響。如何在保證工期和基坑安全的前提下充分利用既有建（構）筑物，盡量減少施工成本是解決這個問題的關鍵所在。

1 工程概況

1.1 總體概況

項目位于上海市青浦區諸光路與松澤大道交叉口，其中下沉廣場緊鄰軌交17號線，北側與地鐵地下連續墻共墻。有一地鐵地下通道分布于下沉廣場6號坑及A1-1區（圖1），需對其進行拆除、改造。拆除障礙物建筑面積340 m2，其中約150 m2在6號坑內，其余在A地塊1-1區。其為現澆鋼筋混凝土結構（圖2），頂板埋深900 mm，頂板厚800 mm，底板厚900 mm。清障深度約8 m，局部深度12 m。完成清障后施工地下連續墻和樁基。由于下沉廣場緊鄰地鐵，清障過程中需嚴格控制對地鐵運營的影響。

1.2 地質概況

根據本工程勘察報告，本場地土層主要由黏性土、粉性土和砂土組成。本場地無⑦層承壓水，因此承壓水對本工程基坑無影響。坑底位于③層灰色淤泥質粉質黏土層。

1.3 圍護概況

圖1 障礙物平面示意

圖2 原地鐵地下通道剖面示意

下沉式廣場6號坑開挖深度9.2～11.8 m，圍護形式為地下連續墻，一道混凝土支撐及二道鋼支撐（應用自動伺服系統）。地下連續墻厚0.6 m，深度22.5 m，南側與A地塊共用地下連續墻厚1 m，深度42 m。槽壁加固形式為：障礙區MJS加固，其余為三軸攪拌樁加固。

6號坑障礙區坑內加固采用φ2 400 mm@1 600 mm的MJS加固，水泥摻量35%。靠近A地塊8 m范圍加固深度為-18.2～-4.4 m，其余部分為第2道支撐到坑底以下5 m。

其余區域采用三軸攪拌樁加固，水泥摻量20%。靠近A地塊8 m范圍加固深度為-18.2～-4.4 m。靠地鐵側10 m范圍為地面至坑底以下5 m，其余部分為坑底以下5 m。

2 方案選擇

1）方案一：原通道內回填水泥土，采用回轉鉆機清障，清障完成后施工地下連續墻和樁基。

優點：常規施工工藝，施工便捷，工序較少，施工風險較小，管理難度小。

缺點：原結構底板、側墻全部采用回轉鉆機清障，施工費用大大增加；土方需回填后再挖除，且本工程緊鄰國家會展中心，交通管制較多，土方運輸受限，增加工期及費用；回填土質量不易控制，重型機械在上面施工容易造成地面沉降，增加施工的危險性；本工程場地狹小，回轉鉆機施工時其余大型機械無法施工，增加工期。

2）方案二：原通道做支撐加固，將地下連續墻區域障礙物水鉆切割及人工風鎬鑿除后，施工地下連續墻，地下連續墻完成后，將剩余障礙物清除后施工樁基。

優點：無需土方回填再挖除，節省了成本和工期；采用水鉆及人工風鎬清障，減少了施工費用；水鉆清障時可同時進行非障礙區的樁基及坑內加固施工，可減少工期。

缺點：施工工序多，各工序間需合理銜接，管理難度大；地下連續墻非常規施工，施工難度大。

綜上對比，項目采用方案二進行施工，盡可能減少工期及施工費用。

3 施工難點

3.1 障礙物多且范圍不明

原地下通道底板設計厚度1.2 m，但實際施工過程中局部厚度達1.5 m，集水井處厚度達6 m，清障難度極大。通道外墻周邊原為重力壩加固，加固范圍及深度不一，樁基及地下連續墻施工難度大。

3.2 施工監測嚴格

本工程緊鄰軌交17號線，對基坑變形要求極高，地下連續墻測斜變化速率連續3 d＞1.5 mm/d，累計變化量≥±16 mm即報警。

3.3 周邊管線多，對管線保護要求高

基坑東側諸光路共有給水、燃氣、電力、軍用電纜等9條管線，日變量≥±2 mm，累計量≥±10 mm即報警，需對管線采取有效措施進行保護。

3.4 地下連續墻非常規施工

由于地下連續墻施工時成槽機及履帶吊在原通道頂板上施工，地下連續墻無法一次澆筑至設計標高，需分2次澆筑，且部分槽段處于障礙區與非障礙區，地下連續墻澆筑時兩側標高不同，施工難度大。

3.5 場地狹小，大型機械布置困難

本工程施工復雜且工況多，6號坑圍護施工的同時西側大坑地下結構施工，平面布置極為困難，需合理進行場地布置及施工順序安排。

4 施工流程

本工程施工流程如圖3所示。

圖3 施工流程

5 施工要點

5.1 封堵墻施工

為防止槽壁加固及地下連續墻成槽時泥漿流至東側過街通道，在地下連續墻東側1.6 m位置設置封堵墻，封堵墻底部澆筑高1 m的C20混凝土導墻，與原結構連接處鑿毛處理，上部砌筑厚200 mm的大孔磚。

5.2 混凝土支撐立柱施工

因重型機械在原通道頂板上施工，采用在通道內設置5根鋼筋混凝土立柱進行加固。將頂板上覆土挖除，放出支撐柱位置，在柱中心開孔，孔徑200 mm，以便澆筑混凝土。混凝土采用C40混凝土，振搗密實（圖4）。

圖4 支撐柱布置示意

5.3 頂板、底板開槽

根據設計圖紙，放出地下連續墻邊線，在頂板及頂板上采用水鉆排孔方式切割開槽。開槽寬度為地下連續墻兩側邊線向外擴0.5 m（MJS工法樁施工需要），即1.6 m及2.0 m。

開槽后，原結構斷開形成懸臂狀態，為保護周邊管道及道路，在開槽后及時在底板兩側加型鋼換撐，保證結構整體性。型鋼換撐方式為在底板側面植筋，采用穿孔塞焊方式固定鋼板，在鋼板上焊接型鋼，型鋼采用16#工字鋼，間距2 m（圖5）。

圖5 底板換撐

5.4 槽壁加固

本工程槽壁加固采用三軸攪拌樁（非障礙區）及MJS工法樁（障礙區）。

5.4.1 三軸攪拌樁

三軸攪拌樁槽壁加固樁型φ850 mm@600 mm，水泥摻量20%（P·O 42.5），水灰比1.2，樁體垂直度允許偏差1/300，樁位允許偏差50 mm，樁徑允許偏差10 mm，攪拌下沉速度控制在0.3 m/min，提升速度不大于0.5 m/min，樁身28 d無側限抗壓強度不小于1.0 MPa，樁長16.2 m。采用二噴二攪的復攪施工工藝。

為減少槽壁加固攪拌樁施工的累積擠土壓力，保護周邊建筑、地下管線及周圍環境，外側套打攪拌樁采用跳打法施工，施工順序如圖6所示。

圖6 施工順序

搭接的內側槽壁加固采用單側連續擠壓法施工。

5.4.2 MJS工法樁

MJS工法樁是一種能進行90°～360°全方位地基加固的施工工法，對周邊環境及地基擾動影響極其微小；能實施大深度地基加固及水面下的施工，并且可以選擇排泥場所（圖7）。

圖7 MJS施工

障礙區內槽壁加固采用φ2 400 mm@1 600 mm半圓MJS旋噴樁，樁長22.5 m（A1-1區28 m），水泥摻量35%（P·O 42.5），水灰比1.0，樁體垂直度允許偏差1/200。

施工要點：

1）MJS工法施工過程中，嚴格控制地內壓力，排泥不暢時應及時處理，避免過度擾動周邊土體。

2）施工期間嚴格控制MJS工法擺噴方向，半圓開噴后，操作手每次拆桿開噴都要校正方向，技術人員也要加強巡查。

3）樁機必須保持端正、穩固、水平，用經緯儀保持垂直度。

4）旋噴前要檢查高壓設備和管路系統，其壓力和流量必須滿足設計要求。噴射時，鉆桿的旋轉和提升必須連續不中斷，為保證旋噴均勻，必須按要求控制好下沉或提升速度。若出現堵管、斷漿等現象，應立即停止，查找原因并進行處理，待故障排除后須將鉆具提升或下沉0.5 m方能注漿，防止斷樁。

5）適當提高漿液的水灰比，延長搭接處旋噴樁體初凝時間，減少鉆桿偏位。

5.5 坑內加固

5.5.1 三軸攪拌樁

本工程非障礙區坑內加固采用滿堂三軸攪拌樁加固，坑內加固樁型φ850 mm@600 mm，水泥摻量弱加固區域10%，強加固區域20%（P·O 42.5）。樁體垂直度允許偏差為1/200，樁位允許偏差為50 mm，樁徑允許偏差為10 mm，攪拌下沉速度控制在0.5～0.8 m/min，提升速度不大于1.0 m/min。樁身28 d無側限抗壓強度不小于1.0 MPa（強加固），樁身28 d無側限抗壓強度不小于0.4 MPa（弱加固）。

5.5.2 MJS工法樁

障礙區坑內加固采用滿堂MJS加固，需待地下連續墻施工完成并清障后方能施工。坑內加固樁型采用φ2 400 mm@1 600 mm的MJS旋噴樁，水泥摻量35%（P·O 42.5），水灰比1.0，樁體垂直度允許偏差1/200。

技術參數及施工要點同槽壁加固。

5.6 非障礙區樁基施工

非障礙區樁基緊跟坑內加固施工，間隔時間不宜超過7 d，以防止土體太硬，樁機無法鉆入。

5.7 地下連續墻施工

地下連續墻施工原則為先施工非障礙區地下連續墻，障礙區地下連續墻待清障完成后再進行施工。本工程共施工16幅地下連續墻，地下連續墻施工順序為：NWE02→NWE06→NWE03→NWE05→NWE04→A2-6→B7-1→A2-8→A7-1→A2-7→A7-2→C2-2→斜坡段土方回填→A7-3→C7-1→A7-4→A7-5（圖8）。

圖8 地下連續墻編號

最后4幅地下連續墻因處于斜坡段懸空位置，機械無法操作，需待斜坡段回填后方能施工。在A2-8及NWF06地下連續墻施工完成后，進行斜坡段導墻及回填施工（圖9）。

圖9 斜坡段導墻

東側導墻施工前，放好地下連續墻邊線，將原側墻保護層鑿除，露出主筋，在主筋上焊接M14螺桿。主龍骨采用50 mm×100 mm木方，次龍骨采用48 mm×3 mm雙鋼管，木方間距150 mm，鋼管首道離地300 mm，其余間距500 mm。螺桿水平方向間距450 mm，豎向間距500 mm。

東側導墻施工完成并拆模后施工西側導墻，支模參數與東側相同，西側部分采用鋼管頂在東側導墻上。鋼管間距水平向450 mm，豎向500 mm。

導墻模板拆除后，斜坡段形成封閉空間，在其中進行土方回填、壓實和重型道路施工，待重型道路養護達到強度后進行剩余4幅地下連續墻的施工。

5.8 剩余工作

地下連續墻完成后，剩余障礙區樁基及MJS坑內加固開始施工。施工前鑿除原通道外墻及底板，樁機吊至基坑內進行作業，并進行首道支撐的施工。全部完成后，在支撐上架設格構柱及路基板，MJS樁機在路基板上施工作業。至此，6號坑及A1-1區清障圍護工作全部完成。

6 監測數據

為實時監測清障施工對地鐵隧道的變形影響，委托第三方監測單位對其變形進行了監測。通過監測報表顯示，其變形控制穩定，實施情況較好（圖10）。

圖10 隧道上下線自動沉降監測

7 結語

針對本工程清障圍護施工案例，將清障圍護各項施工內容進行了介紹，通過合理的施工措施、精細的施工組織、充分利用原有結構的施工方法，確保在不影響地鐵正常運營的條件下完成了清障圍護施工，并通過采用水鉆、繩鋸等小型機械代替大型施工機械，盡可能地節省場地空間，為其他工序的進行創造有利條件，既可節省施工工期，又節約了成本。

通過本工程實踐過程中的技術創新，確保了本項目工期、安全、成本、質量的實現，完美地完成了本次施工任務，得到了業主、監理、地鐵運營管理單位和當地政府的充分認可和贊賞，為類似工程施工提供了借鑒和參考。