嚴寒地區超深地下連續墻施工

黃斌 郎濤

摘 要：哈爾濱地處北方，冬季漫長，持續時間約為當年11月～翌年3月，由于地鐵施工的連續性特點，在過程中無法避免的將進行部分嚴寒條件下施工。本文通過敘述其成槽、刷壁、換漿三個方面，以達到地連墻施工成品質量可控，后續基坑開挖安全風險可控的目的。對今后在嚴寒地區條件下的地連墻施工提供參考和經驗。

關鍵詞：地連墻;嚴寒;質量;成槽;刷壁;換漿

在嚴寒天氣條件下的地鐵車站深基坑圍護結構，由于基坑較深，為保證基坑開挖的安全順利實施，一般采用地下連續墻入巖以達到隔水的目的。目前，在哈爾濱現有車站大部分采用此類方法進行施工。由于施工周期長，占用場地較大，嚴寒氣候下質量控制難度較大，因此往往在基坑開挖過程中導致地連墻出現滲漏水等問題，給基坑開挖帶來較大安全隱患。

1 工程實例概況

哈爾濱市地鐵3號線是哈爾濱市軌道交通規劃中內城的唯一一條環線，線路繞主城區敷設，貫穿哈爾濱道里區、道外區、南崗區、香坊區、哈西地區五個區。

1.1 施工概況

車站全場長308m，標準段寬25.3m，基坑深27.698m～33.365m，地下三層結構，車站共設4個出入口，其中2號出入口頂出，3個消防疏散口及2組風亭。車站總建筑面積27352.04m²，采用明挖順做法施工。

車站位于道路交叉口，設于城市主干道之下，車流量大，施工期間為保證道路的正常通行能力，施工圍擋場地較小;另外，哈爾濱冬期較長，每年有效施工時間僅為7個月，對進度要求較高。

車站主體圍護結構采用地下連續墻，厚度1000mm（局部1200 mm），地下連續墻標準幅寬5.0～6.0m，C35P8水下混凝土澆筑。設計墻深為54m、52、51、50m四種類型屬超深地連墻。開挖地層主要為細砂、中粗砂、粉質粘土、中粗砂、粉質粘土、中粗砂、礫砂，墻底進入粉質泥巖，入巖深度約2.5～7.8m。墻幅分為“一”型、“L”型、“Z”型、“T” 型、“”型。接頭采用十字鋼板接頭。

1.2 自然條件

哈爾濱地處東北亞中心地帶，位于中最北端，是中國緯度最高、氣溫最低的城市。冬季（11～翌年3月）受極地大陸氣團控制，嚴寒干燥，寒潮頻繁，冬季漫長，雪覆大地。冬季歷年平均氣溫為-14.2℃。

2 施工重難點

2.1 根據設計圖紙，地下連續墻成槽深度約為51.0m～54.0m，標準幅寬度6m，墻厚1.0 m（局部1.2 m），每幅墻成槽時間約為22個小時，且根據地質變化情況成槽時間有可能還會增加。因此，成槽時間控制是施工重點。

2.2 根據地勘揭示，施工區域地質多為砂層及粉質黏土，可塑性不強，以及承壓水影響增加了成槽過程中泥漿配比難度，小于0.075mm顆粒難以篩分，因此，成槽質量控制是重點。

2.3 由于地下連續墻槽段開挖深度較深，對成槽垂直度精度要求較高，因此，成槽垂直度控制是重點。

3 成槽

槽段開挖是地下連續墻施工的關鍵工序，成槽作業時間約占單元槽段施工周期的一半，成槽后槽內土體形狀決定了連續墻成墻后的形態，是決定地下連續墻施工效率和質量的關鍵。

根據車站水文地質情況，地下連續墻成槽采用GB60液壓抓斗成槽機挖土的方法施工，膨潤土泥漿護壁。

3.1 成槽施工

按槽段處于基坑部位及特殊拐角等位置的劃分，標準段采用“三抓成槽”的方法進行開挖，即施工時，第一抓、第二抓先抓兩側土體，最后抓中間位置土體;異形槽段先抓短邊槽段，后抓長邊槽段。

成槽過程中，槽內泥漿面不應低于導墻底部，同時槽內泥漿面應高于地下水位0.5m。泥漿應隨著出土量補入，以保證泥漿液面在規定的高度，在抓斗掘進時，不宜補入泥漿。成槽時不宜快速掘進，以防槽壁失穩。當挖至槽底2m左右時，應用測繩配合測深，防止超挖和欠挖。

清底置換結束后，對槽內底、中、頂三倍部位的泥漿及成槽深度進行檢測，如檢測不滿足設計及規范要求則必須再次進行清底置換，直到滿足要求位置。

地連墻成槽完成后，按照規范要求進行垂直度偏差檢測，垂直度按照規范要求控制在≤1/300;槽段深度誤差為：0-100mm;

3.2 嚴寒天氣設備積水凍結

在施工過程中由于室外溫度較低水凍結時間較快，因此成槽機絞盤會隨著施工過程中積水凍結，導致設備無法正常運行或出現設備安全故障。因此解決該問題是成槽施工的關鍵點。

項目施工時采購了蒸汽發生器，該設備可產生0.4Mpa壓力的熱蒸汽，通過管路將蒸汽接口接至成槽機絞盤位置，在成槽施工過程中通過熱蒸汽的吹噴來避免成槽機絞盤積水結冰，解決了設備受凍問題。

3.3 槽段檢驗

現場采用超聲波測壁儀分兩個部位檢測同一幅地連墻，兩個部位的平均值即為槽段壁面平均垂直度。

4 刷壁及換漿

4.1 刷壁

由于該工程地連墻屬超深地連墻，使用普通刷頭無法將槽壁完全清理干凈。因此根據地連墻接頭結構特點，自行加工鋼板刷頭安裝在成槽機抓斗一側，利用成槽機抓斗自身重量加大刷壁力度，使其接縫處雜物能更好的清理干凈。

4.2 清底

槽底沉渣將對地下連續墻的承載力和抗滲能力產生影響，因此，清槽換漿是地下連續墻施工中非常重要的一道工序。

沉淀法掃孔。使用挖槽作業的液壓抓斗直接挖除槽底沉渣。由于泥漿有一定的比重和粘度，土渣在泥漿中沉降會受阻滯，沉到槽底需要一段時間，因而采用沉淀法清底要在成槽（第一次掃孔）結束3小時左右之后才開始。

4.3 換漿

換漿是置換法清底作業的延續，當空氣升液器在槽底部往復移動不再吸出土渣，實測槽底沉渣厚度不大于10cm時，即可停止移動空氣升液器，開始置換槽底部不符合質量要求的泥漿。

清底換漿是否合格，以取樣試驗為準，當槽內每遞增5米深度及槽底處各取樣點的泥漿采樣試驗數據都符合規定指標后，清底換漿才算合格。

4.3.1 墻底沉渣厚度控制措施

4.3.1.1 用合格的泥漿置換成槽時的泥漿.必須待槽內的泥漿全部被置換方可停止清底，對各個深度的泥漿進行指標測定（比重、粘度），如不符合要求還需重新清底。

4.3.1.2 泥漿置換過程必須連續進行，槽內泥漿指標達到要求即完成。

4.3.1.3 循環用泥漿泵其每小時的泵送量應達到既不影響置換效果又不對槽壁造成沖刷的流量。

4.3.1.4 認真清基并經過檢查后，及時下放鋼筋籠、導管及接頭箱，并在4小時內澆灌混凝土。

4.3.1.5 下完導管后，混凝土澆筑前，對槽段內泥漿進行取樣檢測，如泥漿不符合規范要求，則利用導管進行二次清孔。

4.3.2 泥漿篩分

由于哈爾濱地質條件的特殊性（全富水砂層、存在0.25mm以下的粉細砂），在地連墻施工過程中，泥漿受地下水影響粘稠度下滑，粉細砂無法從泥漿中分離出來加大泥漿比重，其后果將導致：泥漿比重過大混凝土澆筑質量難以控制、導致漏筋和夾泥夾渣，給基坑開挖施工帶來風險。

在施工前，項目改裝了泥漿篩分設備及篩分工序，篩分設備由前臺一次篩分增加了后臺（泥漿池）二次篩分，篩分設備采用0.06mm雙螺旋篩分設備進行泥漿篩分，有效的控制了泥漿中含沙量。

4.4 嚴寒條件下泥漿質量保證

4.4.1 加強泥漿調配質量

使用噴閏土+纖維素的方式調配泥漿，必要時可調整泥漿粘稠度，確保護壁有效。

4.4.2 保溫

在施工過程中，泥漿管路在外部暴露，受嚴寒氣溫影響會出現凍結現象，可采用電加熱帶纏繞+保溫棉包裹的方式保證管路內泥漿的不凍結，管路不“掛蠟”。

4.4.3 充分利用流動性保溫

由于泥漿具有一定的粘稠性，在后盤泥漿池配制攪拌過程中無法使用加熱棒進行加熱，因此可適當的采用熱水進行泥漿制作并采用24小時攪拌不靜置的方式避免凍結。同時安裝保溫棚+熱風機等加熱設備保證泥漿溫度在零上5度以上。當泥漿輸送至前盤后，在保證槽口內泥漿液面標高穩定的情況下，使用回路泵進行循環，保證泥漿不凍結。

5 結語

經過施工檢驗及施工完成后地連墻質量分析結果顯示，該站超深地下連續墻在嚴寒條件下施工與非嚴寒條件下施工質量無差別，墻體質量可以保證。

在我國嚴寒地區，深基坑施工已經是普遍現象。但由于每年受嚴寒天氣影響，有效的施工周期僅為7～8個月，施工總周期較長，管理成本無形中增加，項目成本壓力過大。以上施工經驗可有效指導施工項目增加施工周期，降低項目總體成本，并為在嚴寒條件下施工積累經驗。