地鐵車站基坑地下連續墻不同接頭形式分析

曹志豪

（華設設計集團股份有限公司，南京 210014）

1 引言

現代城市建設中，地鐵是一種常見的交通形式，通過地鐵工程建設，能夠有效緩解城市交通擁堵問題，方便人們日常出行，同時，也可以在一定程度上對城市地區的生態環境進行改善。地鐵車站通常設置在地下，需要開挖的基坑面積和深度較大，從保證施工安全的角度，需要做好基坑支護體系設置，可以采用的支護結構有很多，如錨索支護、排樁支護、地下連續墻支護等，而考慮地鐵車站本身的功能特點，一般采用地下連續墻支護[1]。

2 工程概況

某城市地鐵車站位于新區附近，是非常重要的交通樞紐站，采用地下雙層車站結構，全長238.4 m，結構標準段的寬度為25.7 m，底板最大埋深為24.56 m。車站內部大里程端預留有相應的盾構過站點。車站設置有2組風亭和3個出入口，主體結構采用地下連續墻+內支撐支護的形式，地下連續墻的厚度為1.0 m。車站施工中，基坑安全等級為一級，周邊環境簡單，不存在建筑和地下市政管線。

3 施工措施

考慮到車站所處區域地質水文條件的影響，在地下連續墻施工中，采用了2種不同的接頭形式，分別是工字鋼接頭和鎖口管接頭[2]，以下分別對這2種接頭的施工措施進行簡單分析。

3.1 工字鋼接頭施工

將鋼筋籠與工字鋼翼板內側鋼筋焊接，混凝土灌注前，需要在工字鋼外側做好接頭管的安裝，接頭管一端設置成平面，確保能夠與工字鋼實現順接。槽段開挖環節，開挖厚度應較連續墻厚度超出40~50 mm，大于鋼筋籠及工字鋼外徑至少100 mm[3]。在對混凝土進行澆筑的過程中，可能會出現繞流的情況，即混凝土繞過工字鋼在其外側堆積，從而對一幅的接頭產生影響。針對上述問題，需要采取相應的防范措施：（1）可以在工字鋼翼緣板上焊接厚0.5 mm，寬1.0 m的薄鐵皮（見圖1），混凝土繞流問題發生時，在鐵皮與工字鋼兩側鋼筋和注漿管的共同作用下，可實現對混凝土的包裹，避免其流向工字鋼外側；（2）可以在工字鋼外側安裝相應的接頭管，利用黏土或沙袋對空隙位置進行填充，并做好壓實工作，確保混凝土不會進入后施工槽段。而為了確保能夠對接頭管進行順利起拔回收，接頭管的長度應該在30 m以內，對于深度超過30 m的部分，可以使用碎石和沙袋進行填充密實，等到地下連續墻混凝土完成終凝后，將接頭管回收[4]。

圖1 工字鋼與薄鐵皮連接

接頭管安裝完成后，需要使用黏土或沙袋對接頭管外側孔隙進行回填（見圖2），且必須保證回填的密實性，確保混凝土澆筑環節接頭位置不會出現較大側彎現象，避免因繞流而引發的接頭裝置頂拔困難問題。

圖2 接頭管安裝

在針對接頭管進行頂拔的過程中，應結合混凝土凝固情況把握接頭管松動和頂拔時機，在頂拔鎖口管時，混凝土構件的初凝時間就是接頭管開始松動的時間。當接頭管松動后，應以每5~10 min為間隔，將接頭管松動1次，每次頂拔的高度不能超過5 cm，否則可能導致管腳位置尚未完成初凝的混凝土出現坍塌。

3.2 鎖口管接頭施工

進行鎖口管沉放時，應確保接頭裝置密實，盡量減少摩擦力，為起拔提供方便。接頭裝置安放完成后，需要使用黏土或砂石對外側孔隙進行回填，回填必須做到密實，確保在混凝土澆筑過程中，接頭裝置不會發生大的側彎，避免混凝土繞流抱牢接頭裝置，影響其頂拔。回填工作應與混凝土澆筑工作同步進行，這樣可以保證回填高度超過混凝土面上升高度約2 m，同時，需要在接頭裝置底部兩側，涂抹脫模劑，盡量減少接頭管裝置和混凝土之間的摩擦力。鎖口管頂拔的操作及注意事項與接頭箱類似。

4 接頭形式分析

2種接頭形式有著各自的優勢，本工程選擇一側已經施工完成，另一側尚未開挖的地下連續墻槽段（深度30 m，幅寬6 m），從施工難度、成本造價和止水效果3個方面對這2種接頭形式進行對比分析。

4.1 施工難度

1）鋼筋籠加工與安裝。鎖口管接頭施工中，鋼筋籠的加工只需要焊接鋼筋，工字鋼接頭施工中鋼筋籠的加工還需要進行工字鋼焊接作業，其采用地面拼裝焊接的方式，施工相對復雜。工字鋼的質量為183.5 kg/m，30 m長度工字鋼的質量為5.5 t，在同樣的地下連續墻槽段，工字鋼接頭的鋼筋籠的質量比鎖口管接頭的鋼筋籠質量至少大5.5 t，這個質量會導致鋼筋籠吊裝難度增大，而且大噸位起吊設備的使用也會增加施工成本。

2）接頭處理難度。不管是工字鋼接頭還是鎖口管接頭，采用的都是黏土或砂石回填的方式，接頭起拔的原理也一樣，因此，處理難度相同[5]。

4.2 成本造價

工字鋼接頭處理中，工字鋼是主要的成本來源，其包含了原材料成本和加工費用，該工程中，鋼材的價格為3 500元/t，加工費用則是400元/t，單幅地下連續墻接頭的成本造價約為2.15萬元。鎖口管接頭處理中，為了能夠達到最佳的止水效果，在地下連續墻接縫外側設置了2根φ800 mm旋噴樁，距離為450 mm。采用雙重管施工工藝，加固體積約為0.525 m3/m，依照市場價格650元/m3計算，單幅地下連續墻接頭的成本造價為1.02萬元。對比可知，鎖口管接頭成本造價明顯低于工字鋼接頭。

4.3 止水效果

基坑開挖后，相應施工統計結果顯示，采用工字鋼接頭形式的地下連續墻滲漏率約為10%，采用鎖口管接頭形式的地下連續墻在開挖3個月內，滲漏率同樣為10%，但3個月之后，在其接縫位置出現了大面積滲漏，滲漏率超過80%。鎖口管接頭配合旋噴樁止水措施，基坑圍護結構施工工期增加了10 d。

通過上述對比可以看出，在地下連續墻施工中，工字鋼接頭的施工難度和成本造價有所增長，但是，可以有效節約工期，止水效果也更好，2種接頭對比結果具體見表1。

表1 2種接頭對比結果

5 結語

在地鐵車站基坑施工中，地下連續墻是一種常見的支護結構形式，能夠發揮良好的支護效果，而在不斷的發展過程中，地下連續墻的接頭類型變得多種多樣。選擇能夠適應地質水文條件和支護接口需求的接頭類型，關系著工程的施工效果。經對比，工字鋼接頭成本投入較大，但工期短，止水效果好，適用于富水地層，鎖口管接頭成本低廉，適用于地下水位不高，對止水效果要求不高的結構。在實際應用中，需要施工技術人員充分考慮各方面影響因素，將其各自優勢切實發揮出來。