低凈空下地下連續(xù)墻施工技術(shù)的工程實(shí)踐

王 鵬

上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司 上海 200436

當(dāng)前城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，在城市中心區(qū)進(jìn)行圍護(hù)工程施工的情況越來(lái)越多，高層建筑、城市高架橋、地下管網(wǎng)、高空電纜等十分密集，施工環(huán)境十分復(fù)雜，圍護(hù)工程施工環(huán)境也受到了嚴(yán)重的限制，其中低凈空下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工最為特殊，工程中低凈空的工況越來(lái)越多。對(duì)于在低凈空下進(jìn)行地下連續(xù)墻施工的課題，國(guó)內(nèi)相似的工程研究較多[1-6]。本文依托工程實(shí)踐，總結(jié)了幾種常見的低凈空下的地下連續(xù)墻施工技術(shù)，為工程施工提供指導(dǎo)。

1 低凈空的工況分類

現(xiàn)場(chǎng)施工凈空高度不同，施工難度的高低也會(huì)不同，根據(jù)凈空的高度將低凈空的工況分為4類。

1）19 m凈空：220 kV高壓線的高度為25 m，除去6 m的高壓線安全保護(hù)距離，施工的凈高為19 m，在此工況下的施工難度最低，常規(guī)的成槽機(jī)均可滿足成槽的要求，只有鋼筋籠吊裝會(huì)受到很大限制。

2）13 m凈空：部分城市市區(qū)內(nèi)110 kV或220 kV高壓線的高度為19 m，除去保護(hù)距離后，成槽施工和吊裝作業(yè)均受到影響，常規(guī)成槽機(jī)進(jìn)行改造后可滿足施工要求。

3）9 m凈空：此工況主要為15 m高的110 kV高壓線和9 m凈高的高架橋，在此條件下的地下連續(xù)墻施工已經(jīng)具有非常高的施工難度了。

4）6 m凈空：城市內(nèi)高架橋的高度從4 m到12 m不等，低凈空施工凈高的最基本要求為6 m，因此，面對(duì)高架的高度低于6 m的情況需要降低路面，以此來(lái)調(diào)整施工的高度，保證現(xiàn)場(chǎng)的施工。

2 低凈空施工所面臨的問(wèn)題

低凈空下的地下連續(xù)墻施工所面臨的3個(gè)基本問(wèn)題分別是成槽問(wèn)題、鋼筋籠問(wèn)題和接頭處理問(wèn)題。由于凈高的不同，故各種工況下所面臨問(wèn)題的施工難度也不同。

2.1 成槽問(wèn)題

低凈空下地下連續(xù)墻施工首要面對(duì)的問(wèn)題是，施工的高度能否滿足成槽的需要。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常用的成槽設(shè)備為液壓成槽機(jī)和雙輪銑槽機(jī)。常見的幾種液壓成槽機(jī)高度一般為18 m，常見的銑槽機(jī)形式分為卷管式、同步卷管式和懸管式，3種類型的銑槽機(jī)卷管式高度最低為18 m，因此，19 m凈空下地下連續(xù)墻成槽施工是不受環(huán)境限制的，而其他3種工況下的常規(guī)成槽施工均受到了高度的限制。

2.2 鋼筋籠問(wèn)題

在城市的中心地帶，地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)深度往往在20 m以上，所以起重設(shè)備不能進(jìn)入施工區(qū)域，鋼筋籠也不能整體制作、吊裝和下放。

2.3 接頭處理問(wèn)題

地下連續(xù)墻施工中的接頭形式多為剛性接頭或柔性接頭。剛性接頭的常用形式為工字鋼或十字鋼板，柔性接頭的常用形式有鎖口管或橡膠止水帶。施工時(shí)所用的接頭箱和接頭板單節(jié)長(zhǎng)度為12 m，鎖口管單節(jié)長(zhǎng)度為9 m。19 m凈空的工況下接頭處理基本不受影響，而其他幾種工況下的接頭箱、接頭板或者鎖口管的下放與頂拔均因受到高度的限制而使得施工難度增大，尤其是在9 m和6 m凈空的工況下受到的影響更明顯。

3 成槽施工工藝

地下連續(xù)墻成槽所采用的設(shè)備為液壓抓斗成槽機(jī)和銑槽機(jī)。如前所述，19 m凈空下常規(guī)成槽機(jī)是能夠滿足施工要求的，其他幾種工況下的成槽則必須采用低凈空的成槽設(shè)備。

3.1 成槽設(shè)備

在13 m凈空下成槽所采取的成槽設(shè)備是經(jīng)改裝的常規(guī)設(shè)備（其高度為12 m），即將常規(guī)液壓抓斗的上部桅桿拆掉，將“鵝頭”直接安裝在底部桅桿上。9 m和6 m工況下成槽所采用的是特制低凈空液壓抓斗和銑槽機(jī)。目前國(guó)內(nèi)主要有金泰、徐工和寶峨的3款低凈空液壓抓斗，有寶峨和徐工的2款低凈空銑槽機(jī)；另外，國(guó)外還有法國(guó)地基和韓國(guó)三寶的2款低凈空銑槽機(jī)。

3.2 成槽工藝

低凈空條件下的成槽主要有純抓槽、沖抓、抓銑、純銑槽等4種工藝（表1）。低凈空液壓抓斗成槽機(jī)由于高度較小，成槽時(shí)不能夠?qū)⑼林苯臃湃胪练杰嚕紤]現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的清潔，在抓槽過(guò)程中需要有一個(gè)專用的土方箱放土，并用挖掘機(jī)配合將土倒入土方車。因其斗架體的質(zhì)量相對(duì)較輕，在細(xì)砂層和軟土層中成槽基本不存在問(wèn)題，但是在標(biāo)貫值大于40以上的固結(jié)砂土層中進(jìn)行低凈空抓斗施工的難度非常大。

表1 成槽工藝對(duì)比

雙輪銑槽機(jī)為全液壓式操作，由柴油提供動(dòng)力，2個(gè)液壓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)銑輪低速相向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)銑輪上全斷面的銑齒切削地層中的泥土及巖石，將其破碎成小塊，與槽中支護(hù)槽壁的泥漿混合，再由液壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泥漿泵不斷把夾雜著土和碎石的混合物送到泥漿分離系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后形成較為干凈的泥漿再被送回到槽里，渣土廢棄運(yùn)出。在涉及巖石地層和固結(jié)較好的砂和土層項(xiàng)目中，可以采用銑槽機(jī)和抓斗的組合成槽工藝。

3.3 成槽垂直度的控制

低凈空下的槽壁垂直度要求控制在1/500，必須保證鋼筋籠能夠一次性下放到位，垂直度的控制包括2個(gè)方面：前后垂直度和左右垂直度。

前后垂直度的控制依據(jù)主要有：觀察成槽設(shè)備斗體的鋼絲繩在槽段中央的位置；成槽設(shè)備駕駛室的垂直度顯示儀；成槽過(guò)程中采用超聲波測(cè)壁，每到一定的深度時(shí)可以采用超聲波測(cè)壁儀測(cè)定槽段的垂直度。

左右垂直度的控制依據(jù)主要有：設(shè)備駕駛室中的電腦顯示屏上的斗體左右垂直度；成槽過(guò)程中超聲波測(cè)量端頭的垂直度。

3.4 工程泥漿控制

低凈空下地下連續(xù)墻鋼筋籠的下放時(shí)間長(zhǎng)，槽空置時(shí)間較長(zhǎng)，所以泥漿指標(biāo)要高于常規(guī)施工時(shí)的泥漿指標(biāo)，以此來(lái)保證槽壁的穩(wěn)定性。泥漿控制主要注意2個(gè)方面：槽段內(nèi)的泥漿量控制和泥漿指標(biāo)控制。

1）成槽過(guò)程中槽段內(nèi)的泥漿離導(dǎo)墻面的深度不能大于50 cm，所以在整個(gè)成槽過(guò)程中都要密切關(guān)注槽段內(nèi)的泥漿量，適時(shí)打開或者關(guān)閉送漿泵。

2）在開始成槽前要先測(cè)定泥漿池中的泥漿指標(biāo)，確保池中的泥漿合格后開始成槽，每到一定的深度時(shí)都要在槽段內(nèi)取出泥漿試樣進(jìn)行泥漿指標(biāo)控制，如果出現(xiàn)泥漿指標(biāo)不合格，必須重新調(diào)制泥漿到合格為止。

4 鋼筋籠問(wèn)題

4.1 鋼筋籠的制作

鋼筋籠采用的是整體制作、分節(jié)吊裝的工藝。每節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度主要是根據(jù)凈空高度確定，同時(shí)還要考慮吊裝設(shè)備、吊裝索具和下放時(shí)的對(duì)接方法，分節(jié)數(shù)量要根據(jù)單節(jié)長(zhǎng)度和鋼筋籠長(zhǎng)度來(lái)確定。相對(duì)于相同鋼筋籠的整體吊裝而言，分節(jié)后所需要的吊裝設(shè)備型號(hào)較小。

4.2 吊裝設(shè)備及索具

4.2.1 吊裝設(shè)備

鋼筋籠吊裝設(shè)備的選用主要考慮2個(gè)方面：一是吊裝設(shè)備的最低高度能否滿足凈空要求；二是最低高度時(shí)設(shè)備起重量能否滿足鋼筋籠的整體質(zhì)量。可以選用的吊裝設(shè)備分別為：僅安裝頂端和末端把桿的履帶吊、伸縮臂履帶吊、改裝后的門前吊、大噸位的隨車吊和自制龍門吊等，這些都可以滿足不同工況的吊裝。

4.2.2 吊裝索具

吊裝索具的選擇首先要考慮受力問(wèn)題，并且還要考慮扁擔(dān)高度、鋼絲繩長(zhǎng)度、滑車和卸扣高度，在保證鋼筋籠頂端受力穩(wěn)定的情況下，可以取消滑車。

4.3 鋼筋籠對(duì)接方法

鋼筋籠有3種對(duì)接方法，選用對(duì)接方法時(shí)需要考慮主筋間距、對(duì)接速度、質(zhì)量和成本（表2）。

表2 鋼筋籠對(duì)接方法對(duì)比

5 接頭問(wèn)題

在低凈空下可以采用的接頭形式有柔性接頭、剛性接頭和套銑接頭。每種接頭形式都有其不同的適應(yīng)性（表3）。

表3 施工設(shè)備及接頭形式統(tǒng)計(jì)

5.1 柔性接頭

柔性接頭的2種形式為鎖口管接頭和橡膠止水帶接頭，在施工過(guò)程中都需要下放鎖口管或者接頭板，鎖口管長(zhǎng)度一般為9 m，接頭板長(zhǎng)度一般為12 m，大噸位的履帶吊可以進(jìn)入19 m工況下的施工區(qū)域，這2種接頭方式均適用，而對(duì)于其他工況，其適用難度非常大。

5.2 剛性接頭

在工程中應(yīng)用最為廣泛的2種剛性接頭為工字鋼接頭和十字鋼板接頭，使用這2種接頭形式時(shí)需要考慮的施工因素有：接頭內(nèi)的填充物和填充物的處理。在19 m的工況下可以采用接頭箱，混凝土澆筑完成后由履帶吊和油頂配合將其頂拔出來(lái)。在其他3種工況下，由于高度的限制，接頭的填充則不能夠使用接頭箱，可以使用石子填充或者在鋼筋籠下放過(guò)程中在接頭外部固定塑料泡沫，這里需要注意的是，選用的石子粒徑要足夠大，不能以石袋的形式填充到接頭里，否則容易因填充不密實(shí)造成繞流。使用塑料泡沫填充時(shí)，在鋼筋籠的對(duì)接過(guò)程中要注意防火，塑料泡沫是易燃物，在對(duì)接接頭的鋼板時(shí)產(chǎn)生的火花容易引發(fā)明火。

接頭填充物的處理可以采用抓斗的斗架體刷壁或者沖擊錘刷壁。相對(duì)而言，成槽機(jī)斗架體刷壁的速度較快，效率較高；沖擊錘刷壁效果較好，但過(guò)程較為煩瑣，速度較慢，效率低。采用塑料泡沫填充的接頭還容易引起環(huán)境問(wèn)題。

5.3 套銑接頭

采用套銑接頭的方式能夠使得整個(gè)施工工序更為順暢，整體的施工效率更高。施工過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題有：一是分幅，一期槽不能小于5.6 m，二期槽必須為2.8 m；二是嚴(yán)格控制鋼筋籠的寬度，保證二期槽銑掉的混凝土寬度，并且確保銑輪不碰觸鋼筋籠；三是下放過(guò)程中的垂直度；四是還要考慮一期槽下放接頭板及其背后的填充，防止繞流。

6 結(jié)語(yǔ)

1）幾種不同工況下的地下連續(xù)墻施工，凈空越低施工難度越大。

2）成槽設(shè)備的選用應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境而定，優(yōu)先選擇組合成槽的方式。

3）當(dāng)前市場(chǎng)上的低凈空液壓抓斗基本滿足了市場(chǎng)的需求，應(yīng)加大低凈空銑槽機(jī)的數(shù)量，同時(shí)低凈空銑槽機(jī)也可適用于常規(guī)的地下連續(xù)墻成槽。

4）常規(guī)地下連續(xù)墻從設(shè)計(jì)上也可以考慮是否需要對(duì)鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)，并實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制。如果分節(jié)，既可以節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)的施工空間，也可以減少露天時(shí)多種外部因素對(duì)鋼筋籠焊接的影響。施工中吊裝設(shè)備的選用可以比常規(guī)的小很多，同時(shí)吊裝的安全風(fēng)險(xiǎn)也大大降低，過(guò)程中只需要加強(qiáng)鋼筋籠對(duì)接的質(zhì)量即可。

5）對(duì)于較深的地下連續(xù)墻施工，其接頭形式應(yīng)選用套銑接頭的方式，一方面可減少鋼筋籠的數(shù)量，另一方面可保證接頭的連接質(zhì)量。