超深超寬地下連續墻施工中若干問題探討

陳勝

中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司 江蘇 無錫 214000

1 工程概況

1.1 設計概況

南京地鐵七號線永初路站是7號線第4座車站，位于友誼街北側，與既有寧和線S3呈T型通道換乘。

永初路站為地下三層三柱四跨箱型結構，采用明挖法施工。基坑總長188.5m，寬35.5m，標準段底板底埋深25.92m，左右端頭井底板底埋深28.12m。按設計圖紙劃分為80個槽幅，地連墻深63.215m，幅寬均未超過6m。標準段墻厚1200mm（50幅），盾構端頭墻厚1500mm（30幅），型式主要為“一”字形（74幅），有少許“Z”型（2幅）和“L”型（4幅），采用C35水下砼澆筑。地連墻深入K2P-2強風化巖1m，施工前采用850@600三軸攪拌樁加固對槽壁至2-4d2土層以下0.5m。

1.2 工程地質

按設計圖紙要求永初路地連墻深入K2P-2強風化巖1m，圍護結構施工涉及的土層依次為：①-1雜填土（松散）、①-3淤泥質填土（流塑）、②-2b4淤泥質粉質黏土（流塑）、②-3d3粉細砂（稍密）、②-4d2粉細砂（中密）、②-4b3-4+d3粉質黏土夾稍密粉砂（軟～流塑）、②-4d2粉細砂（中密）。②-4b3-4+d3軟~流塑粉質黏土夾稍密粉砂、②-5d1密實粉細砂、②-5b3-4+d2-3軟~流塑粉質黏土夾稍密~中密粉砂、K2p-2強風化泥巖、粉砂質泥巖、K2p-3中風化泥巖、粉砂質泥巖。

2 超深超寬地下連續墻施工重難點

常見的地下連續墻厚度一般為800mm、1000mm等，永初路站圍護結構地連墻標準段厚度為1200mm，盾構端頭地墻厚度為1500mm，最深可達63.215m，由于單幅地連墻槽段深度大，槽段成槽時間長，且底層內砂層厚度較大，這就需要泥漿的質量進一步提升，更利于槽壁的穩定。隨之深度的增加，傾斜量值也將越大，槽壁垂直度也難以控制，這對成槽機操作的精度要求更高。鋼筋籠體積大，重量大，確保鋼筋籠安全吊裝，是本工程難點[2]。

3 施工過程及控制措施

3.1 槽壁加固

主體圍護結構上層場區遍布-1雜填土、-2b3-4淤泥質粉質粘土、-3d3及-4d2粉細砂層，易坍塌，為保證地連墻施工質量，地連墻成槽前采用Φ850@600三軸攪拌樁的方式進行加固，加固深度至-4d2土層以下0.5m（樁長為12.15m~17.22m）。其中，基坑內側采用搭接的形式，基坑外側采用全斷面套打的方式施工。根據設計要求，場區內淤泥質黏土層及粉土夾粉砂層中水泥摻量為20%，其余土層水泥摻量為7%。

存在問題：①槽壁加固在地連墻內外側加固方式不一致，會造成兩側的地質軟硬不均；②施工中垂直度控制不好，部分加固體侵入槽內；對地下連續墻成槽的垂直度控制存在一定影響。

建議：后續槽壁加固施工是否可以調整為同樣的加固形式。

控制措施：為保證攪拌樁垂直度滿足規范要求，在主機拼裝的同時，使用全站儀或經緯儀調整鉆桿的垂直度，并在主機上懸掛一垂球，通過控制垂球與鉆桿上、下、左右距離相等來進行垂直度控制。在施工時，如發現控制線移位，應重新測量放線，及時糾偏。

3.2 導墻施工

導墻是地下連續墻挖槽之前修筑的臨時構造物，它起著連續墻平面位置控制、垂直導向、水平定位、以及擋土與穩定護槽泥漿液面的作用。

由于成槽施工及鋼筋籠吊裝時荷載較大，因此導墻采用“┓┏”型現澆鋼筋混凝土結構導墻。根據設計及地連墻施工外放要求，導墻外放200mm,導墻槽凈寬標準段1240mm，端頭段1540mm，肋厚200mm，翼面寬1500mm，垂直方向深度2.7m。

存在問題：①導墻開挖深度范圍內土質松軟，多為雜填土，在經過水或泥漿浸泡及施工機械荷載下，導墻開挖深度內墻背土容易塌方，造成導墻變形。

控制措施：①導墻施工前，根據基坑深度及槽深確定好地下連續墻的外放量，做好測量放線工作，確保軸線重合，根據成槽機抓斗的厚度，可將導墻的內口凈寬增加30～40mm；②將導墻開挖范圍內的砂質土換填成黏土，強夯后開挖施做導墻，導墻鋼筋與環形路面連接形成整體。導墻頂由槽口向路面放坡，防止地表水及雜物進入導墻內。在導墻混凝土達到設計要求后，進行拆模，并對混凝土進行灑水養護。在導墻內打木支撐或在基槽內進行回填（木支撐尺寸為150×150mm， 頂、中、底部各支撐一根，水平間距1.5m）。在混凝土養護期間，做好防護標識，嚴禁重型機械在附近行走、停置或作業。

3.3 泥漿制備及管理

地下連續墻施工時，泥漿的主要作用是：維持槽壁穩定、攜砂、冷卻和潤滑。

根據在詳勘報告和南京地區類似工程的施工經驗，進行泥漿配合比設計。在施工前進行泥漿配合比試配，根據經驗配合比所選用的原料進行室內試驗，檢查配制的比重、黏度、pH值等，按檢測的情況適當增加外加劑，改善泥漿性能，使之符合要求。

存在問題：①永初路站圍護結構單幅地下連續墻成槽體積大，泥漿置換速度快，消耗量大；②地下連續墻最深達到63.215m，成槽時間長，鋼筋籠分節吊裝安放時間長以及混凝土澆筑時間長，需確保泥漿質量，以維持槽壁穩定。

控制措施：①正式成槽前，必須進行試成槽，來測算功效、機械性能，地層情況，泥漿性能指標的變化（每10m取樣檢測），形成試成槽記錄；②在成槽施工中，由于泥漿會受到各種因素的影響而降低質量，為確保護壁效果及墻體混凝土質量，必須對被置換后的泥漿進行測試，及時處理不合格的泥漿，直至各項技術指標都符合質量要求后方可使用。質量員隨時進行泥漿指標的抽查，對不能再利用的泥漿堅決廢棄。對于特殊槽段、特殊地質部位要適宜的調整泥漿各項指標以達到護壁效果；③鋼筋籠入槽后，必須對二清工作，使泥漿比重不大于1.15g/cm3，用重錘測沉渣厚度不大于100mm。

3.4 成槽施工

3.4.1 成槽設備的選擇。根據永初路站區域的地質情況，采用帶自動糾偏裝置的液壓抓斗成槽機金泰SG70，抓斗最大張開幅度2.8m，膨潤土泥漿護壁，成槽過程中運用成槽機上配備的自動糾偏系統及超聲波側壁儀監測確保槽壁垂直度。

3.4.2 沖抓成槽。標準幅施工較為常規，不再詳述，重點講述異型幅施工。永初路站圍護結構異型連續墻為“L”型槽段4個，“Z”型槽段2個，異型幅的施工難度大，滲漏水風險高，是主體圍護結構最關鍵點，具體施工要點如下：①根據抓斗斗體的開度，合理確定主孔和副孔長度，施工中先抓取主孔，再抓取副孔。②由于異型幅轉角處土質松散，可能會造成導墻后方土體坍塌，在挖槽機停靠前最好增設厚鋼板，增加承載力。③成槽機定位后，抓斗平行于導墻內側面，抓斗下放時，自行墜入導墻內，不允許強力推入，以保證成槽精度。④成槽施工時，可在槽壁兩側堆碼沙袋，防止地表水流入槽內，影響泥漿質量，安排專人監測泥漿變化情況。⑤抓斗挖土過程中，上、下升降速均勻緩慢進行，抓斗要閉斗下放，開挖時再張開，以免造成渦流沖刷槽壁，引起塌孔。⑥成槽結束后，應及時檢查槽深，合格后進行抓斗清槽。⑦為保證鋼筋籠順利入槽，對異型墻幅設置蝴蝶結。⑧1.5m厚墻與標準幅相接處施工時，先施工1.5m墻幅，再施工標準幅作為閉合幅。

3.5 接頭清刷

接頭型鋼壁上的土渣和泥皮清刷采用吊機懸掛特制刷壁器慢速沉入槽底部，再中速提升刷壁器，使刷壁器貼緊墻體接頭面刷壁，往復多次，直至完全清除土渣和泥皮為止。刷壁器采用20mm鋼板制作，尺寸為1.5m長*1.3m高*0.95m高，內部灌滿混凝土，重約6噸。

針對繞流的大塊混凝土在刷壁器難以清理時，在成槽機抓斗上增設斗齒（類似挖機斗齒），利用抓斗的重力進行清理，效果良好。

3.6 槽段檢驗

平面位置：開挖前用全站儀或鋼卷尺實測槽段兩端的位置，實測的位置線與分幅線之間的偏差即為槽段平面位置的偏差。

槽深：用測錘在槽段左、中、右三個位置的測量槽深，三個位置的平均深度即為該槽段的深度。

每個槽段成槽完畢后，用檢超聲波測壁儀對該槽段的垂直度、深度、槽寬等情況進行檢測，使槽段的成槽情況處在可控狀態。每個槽段檢測完成后，出具一份速報，以指導下一槽段的施工[3]。

3.7 鋼筋籠加工及吊裝

本工程搭建兩處鋼筋籠加工平臺，平臺采用10#槽鋼焊接，橫向1.5m，縱向2m的間距布置。需要比場地中硬化地面高出100mm～150mm，用水準儀進行校平，采用全站儀進行鋼筋籠平臺的放樣，以保證鋼筋籠平臺四個角均為直角。為確保鋼筋籠的加工精度，在施做好的鋼筋籠平臺上畫出鋼筋間距及長度的控制標記。

施工中的優化措施：①在工字鋼接頭的防繞流鐵皮外側增加了＜40×40×3mm角鐵，通過試驗，防擾流效果明顯。②增加了端頭工字鋼超聲波垂直度檢測，鋼筋籠入槽后，在吊裝鋼繩不卸扣的情況下，馬上進行端頭超聲波檢測，提前預判型鋼接頭垂直度，發現問題及時糾正，有效減少接縫傾斜，提高接縫質量。

3.8 混凝土灌注

采用普通C35水下商品混凝土，坍落度選用200±20mm，用導管法灌注，導管采用直徑為300mm的多節鋼管，管節連接嚴密牢固，施工前應通過隔水試驗。

4 經驗總結

永初路站地連墻施工過程中接頭處采用了接頭管+土袋回填和氣囊+土袋回填兩種形式。施工過程中出現了不同的問題，建議不采用氣囊，地連墻接頭處含有大量的尖銳鋼材，采用氣囊特別容易發生氣囊破裂，造成墻體施工質量事故。要把握好接頭管拔除時間，4小時為宜，在混凝土初凝后可能造成接頭管抱死，無法拔除。

超深超寬的地連墻開挖成槽工程量大，持續時間長，為提高作業效率和適應性，可優化選擇成槽裝備技術指標，在設備選型上建議選用70及以上功率的成槽機。

建議結合施工地區類似規模地下連續墻成槽施工階段的泥漿配置和其他技術指標的調查，合理確定使用泥漿配置技術參數。完善地下連續墻成槽階段泥漿性能的檢測、品質維護和泥漿凈化、二次使用的管理措施；成槽開挖施工階段泥漿液面的技術管理措施，根據地下連續墻性能要求，建議墻底采取壓漿措施，增強止水效果。

地連墻通常下半段設計為構造鋼筋籠，建議研究鋼筋籠分節垂吊條件下的拼接技術措施，完善下節構造鋼筋籠吊裝情況下的臨時剛度控制措施，防止籠體受力變形或散落。

超深超寬地連墻鋼筋籠整體重量超過90t，連同吊裝履帶吊總重量超過400t，施工前應根據場內施工便道的規劃，按照鋼筋籠起吊、平面運輸和筋籠入槽進行地基承載力的驗算，建議施工便道下地基40cm采用壓路機分層壓實，上部采取鋼筋混凝土硬化處理措施。

5 結束語

綜上所述，雖然地下連續墻的施工工藝目前已經比較成熟，但其施工受地質條件、施工機械和施工技術等各種因素影響會出現許多重復性問題，這些問題若處理不好，將會直接影響施工質量及安全。