富水砂層地下連續墻施工技術探究

龔洪祥

（南京地鐵建設有限責任公司，江蘇 南京 210008）

城市建筑群集中地區的車站基坑施工是地鐵建設中難以繞過的問題之一，特別是富水砂層具有水壓大、滲透性強、流動性強，基坑降水困難等特點，如果圍護結構施工質量得不到保障，極易出現涌水涌砂等問題，導致周邊地表塌陷、建構筑物破壞。通過對地質、水文條件的研究，文章根據以往的施工經驗，總結出一套富水砂層地質地下連續墻施工技術，有效地保障了施工進度及后續基坑開挖的安全性，取得了良好的社會效益及經濟效益。

1 工程概況

1.1 工程簡介

南京地鐵11號線一期工程整體位于江北新區，線路全長約27 km，其中珠江南站設置于浦濱路下方，跨江淼路、云弛街和一條規劃路。車站總長515 m，凈寬20.1 m，標準段深度16.5 m，建筑形式為雙柱三跨島式車站，配線區為單柱雙跨箱型框架結構。車站共設9個出入口、4組風亭、1組冷卻塔。

1.2 圍護結構概況

車站主體圍護，采用了內支撐+地下連續墻，主體結構地下連續墻厚度800 mm，地下連續墻標準幅寬5.5～7.5 m，C35P6水下混凝土澆筑。標準段墻深40.32 m，小里程端頭墻深43.52 m，大里程端頭墻深46.12 m。本站基坑底位②-3d-c3粉砂夾粉土，地下墻伸入②-3d1粉細砂，采用坑內降水。主體連續墻共計187幅，地下連續墻槽段間采用工字鋼接頭連接。

1.3 工程地質

擬建車站地貌類型上屬長江漫灘地貌單元，覆蓋層表層為填土，上部以松散～稍密～中密粉砂為主，夾較多薄層粉土、淤泥質粉質黏土；中部以粉質黏土夾粉土層為主；中下部以密實粉細砂為主；底部含卵礫石中粗砂為主，工程地質條件較差。地下連續墻施工范圍內土層主要為①-1雜填土、①-2b2-3素填土、②-2b4淤泥質粉質黏土、②-3d-c3粉砂夾粉土、②-3d-c2粉砂夾粉土、②-3b3-4粉質黏土，連續墻素墻墻趾位于②-3d1粉細砂，埋深40.6 m。

2 主要施工技術

2.1 導墻施工

導墻在連續墻成槽過程中起定位、鎖口和導向作用，是控制地下連續墻各項指標的基準，能有效防止孔口土體坍塌，承受地面荷載和穩定泥漿液面。本工程導墻型式采用倒“L”型，結構200 mm厚，采用C20鋼筋混凝土澆筑，為確保不進入車站內襯墻范圍，考慮到連續墻施工誤差，中心線位置從地下連續墻設計中心線位置外放150 mm。

2.2 泥漿制作

護壁泥漿的質量是地下連續墻成槽質量及成槽機站位安全的關鍵要素，本工程地下連續墻成槽范圍內主要有雜填土、素填土、淤泥質粉質黏土、粉砂夾粉土、粉細砂，在泥漿指標控制上要適當提高泥漿的粘度和比重，以增加泥漿護壁能力和懸浮沉渣能力，降低沉渣厚度，并保證槽壁穩定。

本工程采購膨潤土為濰坊遠東（鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、CMC復合型），試驗室配置9組配比（1∶10、1∶11、1∶12、1∶13、1∶14、1∶15、1∶16、1∶17、1∶18），測試6 h、12 h、24 h、36 h、48 h膨化時間泥漿指標，最終確定膨水質量比為1∶15。

2.3 地下連續墻成槽施工

根據場地部署，地下連續墻首開及閉合應不妨礙同步或下步工序施工為主，但一般不采用異形墻作為首開幅。各槽段的挖掘順序為：

（1）為保證挖掘機在挖掘各個單孔時候吃力均勻，保證成槽垂直度，槽段兩段的單孔應留下未挖掘的隔墻。

（2）考慮到抓斗開斗長度小于孔間隔墻長度，應將隔墻的挖掘滯后，先進行單孔的挖掘。

（3）沿槽長方向套挖，待單孔和孔間隔墻都挖到設計深度后，再沿槽長方向套挖幾斗，保證槽段橫向有良好的直線性。

（4）遇到與地質不符的堅硬巖層時，液壓成槽機難以繼續成槽，改用沖擊鉆成孔，成孔完畢后，仍然改用成槽機清孔。

（5）挖除槽底沉渣。在抓斗沿槽長方向套挖的同時，把抓斗下放到槽段設計深度上挖除槽底沉渣。

成槽流程示意見圖1。

圖1 單幅成槽示意圖

成槽過程中，槽內泥漿面不應低于導墻面0.3 m，同時槽內泥漿面應高于地下水位0.5 m。應根據出土量隨時補入泥漿。控制液漿面高度。

在成槽至標高后的工序中，按照以下步驟進行操作：

（1）首先，進行鏟壁作業，將槽段的墻壁清理整平。

（2）接著，進行掃孔操作。在掃孔時，應將誤差控制規范要求內。

（3）掃孔完成后，采用泵吸反循環法進行清孔，使槽底保持清潔。

（4）對槽深及孔底泥漿進行檢測，如未達到規范要求，應再次重復以上工序。

2.4 刷壁

成槽完成后在相鄰街頭上一般附著有淤泥，為防止夾泥現象的出現，應采用專業的刷壁設施進行刷壁。

2.5 清底換漿

當地層下部為粉細砂層時，如測得鋼筋籠已安放就位后，槽段底部的沉渣厚度較大且含砂率過高，建議使用氣舉反循環法以清除槽段底部的沉渣。具體步驟如下：

（1）在鋼筋籠完全放置后，測定孔中的泥漿密度和沉積物的厚度。如果泥漿的密度符合規定的范圍內，且沉渣的厚度看起來不大，那么可以直接進行混凝土的澆筑。如果發現沉渣的厚度較大或泥漿的密度超過了規定的標準，那么應進入下一步。

（2）在槽孔內安置清孔鋼管，并將高壓氣管綁定在鋼管內部。確保高壓氣管的插入點位于鋼管底部的2～4 m之間。

（3）將高壓氣管與氣壓機進行連接。

（4）啟動氣壓機并進行氣舉反循環清渣作業。

（5）在進行清渣作業時，需要嚴格控制氣壓，以防止槽段出現塌孔。

2.6 鋼筋籠制作及吊裝

（1）鋼筋籠的制作。鋼筋籠的加工采用整幅成型方式，這種方法可以確保鋼筋籠的整體形狀的平整，采用整體提升的起吊方法。在制作鋼筋籠時，縱向和橫向的鋼筋都需要機械連接，其連接點的位置需要錯開，且在同一連接段中，連接點的比例不能超過50%。縱橫交叉的桁架鋼筋在交點處需要進行點焊，鋼筋籠四周0.5 m范圍內的交點也需要全部點焊。必須確保鋼筋直且表面干凈無油漬，鋼筋籠桁架和鋼筋籠吊點上下1 m的位置需要100%的點焊。

（2）鋼筋籠的吊裝。鋼筋籠的吊裝采用雙吊機抬吊，空中矯正，主吊機使用260 t履帶吊，副吊機則使用150 t履帶吊。在起吊過程中，必須保證吊鉤中心與鋼筋籠的重心重合，以確保起吊的平穩性。

本站最重槽段鋼筋籠按照6 m首開幅44.5 m（槽深）×0.8 m（墻厚）×6 m（幅寬）進行計算，共設置四排共24個吊點，主吊點縱向設置3排，橫向每排4個共12個吊點，副吊縱向設置3排，橫向每排4個共12個吊點。

地連墻鋼筋籠吊裝計算時，雙機抬吊過程，主吊按照全部重量計算，副吊按照分擔70%重量計算，根據對每幅鋼筋籠吊裝時，吊車儀表盤顯示數據，副吊起重量占籠體總重的42%～52%。

2.7 接頭處理

（1）H型鋼接頭。本工程地下連續墻槽段之間采用H型鋼接頭，工字鋼接頭與其他接頭相比能夠有效傳遞基坑外土、水壓力和豎向力，整體性較好，抗滲路徑長，在一定程度上起到了防水、抗滲的作用。

（2）接頭處理。工字鋼接頭回填方式采用砂袋回填，槽段成孔前，估算接縫型鋼背面與未開挖槽段土層間的空間體積，然后按照空間體積1.5倍儲備回填砂袋量。成孔前完成沙袋儲備，鋼筋骨架下放完成后立即開始導管下放，同時進行沙袋回填，回填過程中保證足夠人手，縮短成孔后灌注前的時間間隔。同時增加關注將還需進行的二次清孔，保證灌注前沉淀符合要求。

2.8 水下混凝土灌注

（1）在鋼筋籠放置完畢后，應在4 h內進行混凝土灌注。灌注之前，首先需要檢查槽的深度，判斷是否有塌孔，并且計算所需的混凝土體積。珠江南站主體圍護結構地下連續墻的混凝土設計強度等級為C35P6，但根據施工要求，等級提高一級。混凝土的坍落度選擇200 mm±20 mm。

（2）混凝土的灌注方法是使用漏斗導管法進行對稱灌注，導管采用DN250圓形螺旋快速接頭式，導管連接處使用橡膠墊圈進行防水密封。導管下口距離孔底不能過大也不能過小。在使用導管之前，需要進行導管的氣密性測試。在導管初次使用前，需要在地面進行水密封測試。灌注混凝土的初期，需要保證導管的埋深在0.5 m以上。在施工過程中，混凝土的灌注需要連續進行。

（3）在開始灌注的時候，需要先在導管內放置隔水球，這樣可以在混凝土灌注的時候將管內的泥漿從管底排出。在混凝土灌注的過程中，需要保持混凝土連續均勻的下落。在灌注過程中需要隨時觀察、測量混凝土面的高度和導管的埋深。當混凝土灌搗到地下連續墻頂部附近時，導管內的混凝土可能不易流出，一方面需要降低灌注速度，另一方面可以將導管的最小埋入深度減少。如果混凝土還是無法灌搗下去，可以將導管進行上下抽動。

（4）在混凝土灌注的過程中，導管不能進行橫向移動，防止沉渣和泥漿混入混凝土中。同時也不能讓混凝土從料斗溢出流入導溝。需要及時處理被替換出來的泥漿，防止其溢出地面。在灌注過程中需要隨時測量混凝土面的高度，應比設計高度高出30～50 cm。

3 地下連續墻質量分析及加固措施

3.1 地下連續墻質量分析

地下連續墻施工完成后需對施工過程資料、超聲波檢測報告進行查閱梳理，可能出現的問題如下：

（1）接縫刷壁：成槽過程中，相鄰兩幅地下連續墻接頭未徹底處理（刷壁）干凈，造成接縫滲漏水（根據超聲波檢測圖判斷）。

（2）相鄰兩幅地墻垂直度：相鄰兩幅地下墻垂直度偏差，導致兩幅地下連續墻開叉而出現較大空隙，發生滲漏水等。

（3）混凝土性能、導管埋深：混凝土澆筑過程中由于砼離析、塌落度過小等種種原因造成的堵管，二次封底可能造成墻體夾泥夾渣（根據現場原始施工記錄判斷）。

（4）灌注中泥漿比重：混凝土灌注過程中泥漿配比過小等原因引起塌孔而造成墻體夾泥，造成滲漏水現象（根據澆筑記錄表判斷）。

3.2 加固措施

當地下連續墻出現質量問題時，需在基坑開挖前進行加固處理，加固方式分為高壓旋噴樁加固、MJS加固二種形式。高壓旋噴樁為傳統加固，而MJS加固是對高壓旋噴樁的改良，采用了獨特的多孔管和前端造成裝置，減小了施工中出現的各種變形且成樁直徑大、質量好、加固深度深 、“全方位”施工，但費用高，而針對一般的質量問題高壓旋噴施工完全可以達到施工目的，且成本較低。

高壓旋噴樁加固選擇：對基坑底以下接頭偏差過大或者存在擾流、澆筑過程中拔斷、堵管現象的地連墻在接縫/墻體外側進行加固。

MJS加固加固選擇：對基坑底以上接頭偏差過大或者存在繞流、澆筑過程中拔斷、堵管現象的地連墻在接縫/墻體外側進行加固。

4 結束語

文章以南京地鐵11號線一期工程珠江南站圍護結構為例，介紹了長江漫灘富水砂層復雜地質條件下地下連續墻施工技術在實際工程施工中的應用，該技術的應用提高了施工效率，確保地下連續墻施工質量及后續基坑開挖安全，同時提高了泥漿的利用率，綠色文明施工情況良好，經濟和社會效益顯著。