浅谈深圳某地铁车站地下连续墙基坑支护施工技术

摘要：笔者在广泛查阅相关文献资料基础上，结合深圳某地铁站工程实践，重点研究地下连续墙施工技术，包括施工时的导墙施工、泥浆制作、成槽清槽、钢筋笼制作吊装、混凝土灌注等关键工序的控制，及对连续墙入硬岩的特殊处理技术方法等。旨在能为同类工程在设计施工与应用方面提供参考作用。
　　关键词：地铁车站；地下连续墙；基坑支护；施工
　　
　　目前我国城市轨道交通的建设发展迅速，地铁车站大多设置在人口稠密和交通繁忙的地段，如何在狭小的交通地段及邻近建筑物的地方进行地铁车站深基坑开挖，成为主要制约施工的关键问题之一。深基坑支护的稳定性与否，直接关系到深基坑的安全，并直接影响其周围建筑物和居民的安全。实践证明采用地下连续墙支护技术，可以较好地解决深基坑工程的难题。其中在施工过程中关键技术的运用和控制，对基坑的安全、连续墙的施工质量和工期的保障等起到至关重要的作用。
　　1、深圳某地铁站工程概述
　　深圳地铁二号线东延线某工程，为一车站与停车场的出入线，位于深港西部通道西侧，深圳某港湾公司东侧，全长约1.3千米，其中约500米需穿越码头港池。本工程为单层混凝土钢筋框架结构，区间线间距5米，基坑宽度约10.8米，区间基坑开挖深度为0~15.5米。
　　2、工程特点及技术难点
　　地形、地质复杂，施工难度大。本工程施工范围主要为狭长的填海地段，填土中含有大量的高强度花岗岩孤石，其中500米穿越港池段附近有很厚的淤泥层，另外填土不密实，地下水（多为海水）丰富，软弱地层多，都给围护结构成槽施工、地基处理及后期结构施工安全带来很大的难度。
　　3、地下连续墙施工关键技术
　　本文重点针对本工程地下连续墙施工关键技术进行研究，总结连续墙施工的实践经验，为同类工程在设计施工与应用方面提供参考作用。
　　3.1连续墙施工工艺流程
　　本工程连续墙施工工艺流程如下图（图1）所示：
　　3.2导墙施工
　　在导墙施工过程中应该注意以下几点：
　　3.2.1、导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物，必须保证导墙的内净宽度尺寸、内壁面的垂直度达到有关规范的要求。
　　3.2.2、鉴于工程为填海区，土质松软，地质条件差，对导墙面层加宽，提高承载力。
　　3.2.3、根据施工经验，异形槽段比“一”字形槽段在成槽过程中易发生槽壁塌方，所以此类槽段长度划分上尺寸不宜过大，满足抓土取土尺寸即可，施工中要加快成槽进度，尽量缩短成槽时间和重型机械在该处的来回移动，以保护槽壁稳定防止塌方。
　　3.2.4、为防止导墙变形后导墙净空不能满足成槽抓斗的要求，在每幅连续墙导墙墙体内侧间浇注上下2道共4个混凝土撑，效果非常好。
　　
　　
　　
　　图1连续墙施工工艺流程图
　　
　　3.3泥浆的制备和使用
　　根据施工总平面布置合理选择修筑泥浆池处。泥浆池规格根据单位连续墙最大需用砼方量大小来定，保证能满足一个连续墙槽段泥浆的储存需要。每个泥浆池内砌筑两道分隔墙，三等分泥浆池为三小格，分别作为泥浆的制备、过滤和沉淀。砌筑泥浆沟，连接槽段与泥浆池，连接长度不易过长。
　　采用膨润土造浆。膨润土在使用前需经过取样分析，将合格的膨润土放入泥浆搅拌机中进行充分搅拌6～8min，并入池存放24小时以上使之充分水化，才能交付使用。膨润土造浆的主要成分是膨润土、掺合物和水。掺合物主要有羧甲基纤维素(CMC)和烧碱（Na2CO3），分别起增大泥浆粘度和增多膨润土颗粒表面吸附的负电荷的作用。
　　使用过后的泥浆经处理后可重复使用。对于再生利用的泥浆，因已受污染性能恶化，需要适当掺入一定量的CMC和烧碱进行调节。泥浆的循环利用，既减少了泥浆的制备及成本投入又减轻了泥浆对环境的污染。对污染严重难以处理或处理不经济者，采用黑旋风泥浆分离器分离出泥水和渣土等，分别集中处理。
　　
　　3.4成槽、清槽施工
　　3.4.1、槽段开挖采用跳跃施工的方法，先施工1、3、5槽段（称为Ⅰ期槽段），后施工2、4、6槽段（称为Ⅱ期槽段），如图2所示。Ⅰ期槽段钢筋笼带工字钢接头。Ⅱ期槽段钢筋笼嵌入Ⅰ期槽段工字钢内。
　　
　　图2槽段施工顺序图
　　
　　3.4.2、针对此工程的地质特点，成槽机械主要采用液压抓斗，以冲击桩机配合入岩。对入岩较深槽段全部采用冲击桩机成槽，有效防止了抓斗槽孔受震动而发生塌方。冲击桩机采用冲击锤的自重将岩石击碎，泥浆将岩石碎块置换出来。传统的冲击桩机成孔先用圆锤成孔，再用方锤修孔、扫孔，将一连串圆形钻孔修成条形的连续墙槽孔。
　　3.4.3、成槽过程中使用了泥浆循环法清渣及液压抓斗清渣。泥浆循环法清渣即将皮管通向孔底并泵进新浆，使泥渣上浮；对于粗颗粒的岩渣则用专用抽渣筒清除；最后清槽时，采用空气吸泥法反循环清孔，即通过4分皮管压下6～8Kg／cm2压缩空气至槽底的吸泥装置，将泥砂吸上，同时槽孔上部补充新鲜泥浆，保持所要求的泥浆液面高度。液压抓斗清渣是先让槽孔内浮渣靠自重沉淀一定时间，然后用液压抓斗缓慢放下抓斗，抓出沉渣，然后再沉淀再抓渣，清空速度很快。清孔后保证沉渣厚度＜100mm，保持1小时内槽底泥浆比重＜1.15。
　　3.4.4、工字钢接头处理。此工程连续墙连接处使用工字钢接头，能有效防止漏水。但若工字钢接头处夹泥，则影响混凝土的质量，是渗漏的薄弱环节。连续墙接头处的淤泥要认真细致地用接头刷清刷干净，接头刷紧贴工字钢，垂直上下清刷，直至接头刷上无泥为止。在第Ⅰ期施工时，就要做好有关处理措施，一旦Ⅰ期槽段混凝土浇注时，混凝土渗流入Ⅱ期槽段，则处理较困难，难以冲刷干净，影响Ⅱ期槽段钢筋笼的安放，接头处混凝土质量难以保证。此工程采用在Ⅰ期槽段钢筋笼安放完毕后，两边工字钢接头处各下放一条工字钢接头管。该接头管一半为半圆，一半为能和工字钢咬合的凸台，如下图3所示。工字钢接头管长度要适中，下放长度不足时可在接头管下面预先填充砂包或粘土包，防止混凝土侵入Ⅱ期槽段。待灌注混凝土初凝后，拔出工字钢接头，冲击桩机冲刷接头孔，清除漏入Ⅱ期槽段的混凝土。
　　
　　
　　
　　图3工字钢接头处理示意图
　　3.4.5、在成槽过程中应观测槽壁变形、垂直度、泥浆液面高度，并控制抓斗速度，防止出现坍塌。成槽机掘进时，必须做到稳、准、轻放、慢提，确保钢丝绳、导杆的垂直度。确保成槽垂直度≤1/300。若发生偏孔，应立即停止冲击，回填粘土并分析原因，再慢慢冲击成孔。应不断向槽内注入新鲜泥浆，保持泥浆面在导墙顶面以下0.3m，且高出地下水位1m。随时检查泥浆质量，及时调整泥浆满足特殊地层的要求。
　　3.4.6、冲硬岩层措施。冲孔桩机开始钻进硬岩时低锤密击或间断冲击，以免偏斜。进入岩层后，每钻进500mm清孔一次。施工前，冲击簧、冲锤齿牙等易损件要备足，一台冲孔桩机至少配备2个以上冲锤，以防无配件或锤齿牙磨损严重后更换时造成停工。冲击时，在槽段内非冲孔部位导墙顶设对撑工字钢锁口，避免导墙受震动变形。冲孔桩机底座固定牢靠，在冲击过程中严禁发生移动、倾斜等影响成孔垂直度。当发现槽孔已偏孔时，应立即停止冲击，提起冲锤并分析偏孔原因。向槽孔内回填10cm~40cm大小的石块及粘土，然后吊紧钢丝绳低锤慢击冲击，慢慢纠偏。
　　3.4.7、成型槽段塌方的处理。本工程成槽范围内地质条件差，淤泥层较厚，在成孔过程中发生多个槽段重复塌方多次的现象，而且塌方范围大。塌方的槽段，通过采用粘土回填压实，并在导墙外侧塌方处插入一排足够长的槽钢，条条槽钢相扣，利用一排槽钢自身抗弯能力阻挡淤泥等塌方物流入到孔槽内，成功处理了塌方问题。个别塌方严重的槽段通过施打一排拉森钢板桩，进行了处理，效果较好，但是成本较高。
　　
　　3.5钢筋笼制作、吊放
　　钢筋笼制作前，准确复核导墙顶标高，以确定钢筋笼顶位置、钢筋笼长度。钢筋笼骨架以及四边各交叉点采用全部点焊，其余各纵横交点采用半梅花形交叉点焊。钢筋保护层定位块用4mm厚的钢板制作，确保钢筋主筋的保护层厚度。为了钢筋笼在吊运过程中具有足够的刚度，制作桁架筋时，要加强每个交叉点焊点质量。钢筋笼制作时必须预留足够宽的导管插入位置。为保证Ⅱ期槽段施工时不偏孔，或冲锤冲到工字钢钢筋笼上影响成孔质量，在制作钢筋笼时，需把工字钢钢板向槽孔上方伸长，或接钢筋，以作为冲孔边界定位。实践证明，效果很佳。
　　
　　3.6水下混凝土灌注
　　选用商品混凝土，通过试验确定混凝土配合比，混凝土运输距离和供应速度要能满足要求，防止混凝土在灌注前初凝。水下混凝土灌注，一般采用两根导管，分别由履带式吊机或冲击式钻机悬吊提升，导管要插入槽孔底端离槽底0.4m，首批入槽混凝土量应不小于5.0m3，以保证开塞后导管埋管深度不小于0.5m。要求混凝土面上升速度不小于2m/h，槽内混凝土面高低差小于0.3m，中途因故停顿时间小于30min，导管埋深控制在2～6m之间，导管间距不大于3m，导管距槽段两端不大于1.5m，为保证地下墙顶端混凝土质量，混凝土浇灌顶面标高比设计标高高出50cm。
　　
　　3.7施工技术措施
　　3.7.1、防止槽壁塌方的措施。根据施工经验，槽壁塌方多发生在地表下4m范围之内或不稳定土层如粉细砂层。产生的原因是：泥浆质量不合格或已经变质；槽壁漏浆；在新近回填的地基上施工；单元槽段过长；或者地面附加荷载过大；地下水位过高，泥浆液面标高不够，或孔内出现承压水，降低了静水压力；在松软土层中挖进速度过快；遇竖向节理发育的软弱土层或流砂土层。预防的措施是，加强泥浆管理，调整配合比；加大成槽时泥浆的比重和粘度，及时补浆，提高泥浆水头，并使泥浆排出与补给量平衡；在竖向节理发育的软弱土层或流砂层减慢进尺速度；槽段成孔清孔后，紧接着放钢筋笼并浇注混凝土，尽量减少停置时间；缩短单元槽段的长度；构筑吊机道路，减少槽孔周边附加荷载；加强导墙结构。
　　3.7.2、混凝土导管内进泥浆。混凝土导管内进泥浆影响到混凝土质量，容易形成渗漏通道。混凝土导管内进泥浆的产生原因是，首批入槽混凝土数量不足；开塞时导管底口距槽底间距过大，提导管过度，导致泥浆挤入导管内。预防措施：保证足够的首批入槽混凝土量，导管底端离孔底的距离保持不小于300mm；测定混凝土上升面，确定高度后再据此提拔导管。保持埋管深度不小于2m，最大埋深不超过6m。
　　3.7.3、钢筋笼难以吊放入槽。原因可能是槽壁凹凸不平或成槽时垂直度偏差太大；钢筋笼尺寸不准；纵向接头处弯曲；钢筋笼刚度不够，吊放时产生变形；定位块过于突出。相应措施：成孔要保持槽壁面平整，用方锤修孔；严格控制钢筋笼外型尺寸，其长宽应比槽孔小11～12cm；如因槽壁弯曲钢筋笼不能放入，应修整后再放钢筋笼。
　　3.7.4、工字刚接头管拔不出。原因可能是槽段垂直度偏差太大钢筋笼工字钢发生变形，卡住接头管；接头管和工字钢接触不密，混凝土从接头管周围缝隙中流出，凝固后阻塞了接头管；接头管拔管时间太晚，被周围混凝土凝固。预防措施：加强工字钢焊接强度，保持足够的垂直度；接头管下放时紧贴工字钢，缩小缝隙；在混凝土初凝前后对接头管试拔一次，拔动即可；采用振动锤或液压拔管器拔卡管的接头管。
　　4、结语
　　本文通过结合深圳某地铁工程实践，重点研究了深基坑地下连续墙支护结构施工的关键技术，对施工中容易发生的问题分析了原因，提出了处理措施和预防方法，以及一些施工中需注意的问题，经项目实施过程具体实践取得了满意的结果。
　　
　　参考文献：
　　[1].杨志银,张俊.深圳地区深基坑支护技术的发展和应用[J].岩石力学与工程学报.2006.(S2)
　　[2]金石嵩．地下连续墙在地铁站深基坑支护中的应用工程建设与设计论文．工程建设与设42-44出版年：2006.3
　　[3]潘培强.深基坑支护技术在广州地铁建设中的应用[D].长沙：湖南大学,2004

转载请注明来自：http://www.yueqikan.com/jiaotongyunshulw/5142.html