上海轨道交通12号线汉中路站超深地下连续墙施工技术

2011-06-30尹军

水利建设与管理 2011年10期

关键词：成槽号线泥浆

尹军

(上海宏波工程咨询管理有限公司 200232)

1 工程概况

轨道交通12号线汉中路站建址位于恒通路、恒丰路、光复路、梅园路围成的地块之间，是目前上海市最深的地铁车站(见图1)。

图1 工程总平面图

1.1 12号线站

12号线车站沿长安路设置，大致呈东西走向。车站为地下四层岛式车站，开挖深度为24.01～26.01m;车站主体外包长度189.07m，标准段外包宽度21.2m。围护采用1200mm厚地下连续墙，Ⅱa区墙深47m，Ⅱb区墙深49m。

1.2 13号线站

13号线车站位于地块内，大致呈南北走向。车站为地下五层岛式车站，开挖深度为30.95～32.88m，车站主体外包长度206.4m，标准段外包宽度21.2m。围护采用1200mm厚地下连续墙，标准段墙深 58m，端头井墙深62m。

1.3 设备房基坑

13号线车站与12号线车站西北侧相交区域为设备房，基坑呈三角形布置，面积约为2200m2，地下四层结构，基坑开挖深度23.86m。围护采用1200mm厚地下连续墙，墙深53m。

1.4 换乘大厅基坑

13号线车站与12号线车站东北侧相交区域为换乘大厅，该基坑呈四边形布置，面积约为4500m2，地下三层结构。基坑开挖深度23.86m。围护采用1200mm厚地下连续墙，墙深47m。

2 工程环境

该工程勘察成果表明:根据地基土的成因类型、土层结构、性状特征可划分为9层，基本属上海正常沉积区，除③、④层受②3层切割，③层缺失，④层局部缺失，其余各土层分布较稳定。

浅层土主要含水层为②3和②3t层砂质粉土层，根据勘察报告，该层厚度大(大于10m)，渗透系数大，含水量大，摇震反应明显。针对地下连续墙的施工，在围护成槽过程中，若不采取措施降低②3和②3t层水位，容易造成泥浆比重过小，成槽时受该层重力水的影响，槽壁容易发生坍塌等现象，严重影响地下连续墙施工质量，造成围护缺陷。在后期基坑开挖后，由于围护缺陷的存在，容易造成基坑渗水、管涌等危害，引发基坑周边沉降、塌陷等问题。且最深的13号线主体基坑坑底均位于⑦1层草黄—灰黄色砂质粉土中，围护墙墙趾位于⑧1层灰色粘土及⑧2层灰色粉质粘土夹砂中。以上工程环境特点给深槽壁的稳定性控制带来很大困难，对成槽设备要求较高，精度控制的难度加大。工程地质情况参见下表。

汉中路站13号线南端头井及部分标准段地下连续墙土层分布表

拟建车站12号线场地周围以高层住宅及商务楼为主:

地铁恒通大厦主楼25层建筑，地下室离基坑最近1.57m。原地下室围护桩已局部侵入12号线车站地下墙范围。

金峰大厦主楼29层，主楼离12号线最近15.7m，裙房最近6.3m。

兆安酒店主楼16层建筑，距离基坑最近45.7m。

上海青年文化活动中心，距离基坑最近65.6m。

地铁1号线汉中路站为地下二层车站，离基坑最近为20m;1号线区间距离基坑最近为25m。

13号线车站南端头井离苏州河33.4m。

恒丰路主桥离基坑最近为10.6m。

周边相邻管线需对长安路上雨水、上水、煤气管线进行临时搬迁。

汉中路站62m的地下连续墙与浅地下连续墙相比，存在着成槽精度、速度、稳定性、防渗控制，超大吨位钢笼起吊，周边建筑保护等难题。

3 超重超长钢笼吊装技术

3.1 整体吊装

13号线南端头井62m的先行幅地下连续墙钢笼约90t(包括起吊索具)，经过计算，在场地允许的情况下可以采用350t和150t履带吊抬吊，为确保钢笼起吊的安全，在十字钢板上开口设置吊点，对水平和纵向桁架进行加强，主筋和分布筋全部点焊，并保证电焊质量，最终保证62m钢笼的顺利起吊，这是目前上海地区最长钢笼的整体起吊。

3.2 分段吊装

采用整幅制作、分段对接的吊装方式。在胎模上整体制作钢笼，再将分段处分开(钢笼对接处位于基坑开挖面以下10m左右)，先将下段钢笼吊运到位，固定于导墙上方，再抬吊运上段钢筋笼，钢筋笼对接后下放。

以往对接采用电焊形式，由于时间比较长容易产生颈缩、坍方等问题。该工程钢笼分段对接提出了采用滚轧直螺纹钢筋连接器的连接形式。这种特制的连接器与一般的连接器相比进行多方面的革新:ⓐ考虑钢笼对接时主筋间隙，接驳器长度加长，根据间隙大小选择不同规格;ⓑ钢筋丝牙为同向加长丝牙，可以先拧到一边的主筋上，再回拧来连接两钢筋，有效地保证了槽段稳定和钢筋笼的顺利下放。

3.3 一槽两笼

该工程地下连续墙接头采用十字钢板，钢笼厚且大，对于L幅、T幅、Z幅整幅制作难度大且时间长，故采用了一槽两笼的工艺，即整幅成槽、分笼吊装。每个小钢笼采用350t和150t履带吊抬吊即可整幅吊装入槽，小钢笼间布置包角筋，为了保证浇筑混凝土时小钢笼间混凝土的顺利流动，对钢笼的包角筋适当调整。一槽两笼槽段需要严格控制混凝土浇筑时两个导管的同步性和导管的埋深，基坑开挖时，需要合理布置直撑或设置角撑。

4 超深地下连续墙防渗控制技术

保证地下连续墙的接缝质量，是超深地下连续墙施工的关键所在，是今后基坑开挖的安全保证。在该工程中采用了以下措施来保证止水效果。

4.1 十字钢板接头

由于地下连续墙比较深，故该工程地下连续墙采用止水效果比较好的十字钢板接头，通过加长地下水透流路径来加强止水效果，同时，调整后续幅包角筋的形式，尽量缩短幅间保护层，使防渗效果更好。

4.2 刮刀和铲刀

在浇筑混凝土时，水泥浆液的绕流会在十字钢板上粘附很多的混凝土块，尤其是止水钢板两边槽口内液压抓斗碰不到的范围，混凝土块的清除更为困难，针对此情况，先在抓斗上安装特制刮刀，将刮刀伸向止水钢板两边槽口内将混凝土块刮下，在刮刀刮不下的情况下，在反力箱底部焊接特制铲刀，利用反力箱自重，用吊车将其吊到一定的高度后沿着钢板壁位置冲击下放，将大块的顽固的硬块清除(见图2)。

图2 液压抓斗安装刮刀清理接头

4.3 重力导向刷

混凝土块清除后，可能还存着淤泥，还需要再用专制的有重力导向的刷壁器刷壁，利用安装在刷壁器上的高强橡皮将止水钢板上的泥皮刷除，最终采用超声波测十字钢板的垂直度，发现有淤泥再次刷壁，一直到清除干净后再清孔。

5 成槽精度和稳定性的控制技术

5.1 高精度成槽机

该工程成槽难度大，一般的成槽机深度和精度都不能达到要求，故选用了德国利勃海尔 HS855HD、SG50E、SG40E型成槽机(具有成槽深度大、成槽精度高、成槽效率高等优势)，成槽采用液压抓斗工法，配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置，可以做到随挖随测随纠，有效地保证成槽的顺利进行。

5.2 泥浆质量控制

本工程存在以下两点不利因素:

地面以下为超过10m厚的渗透系数高的粉砂、砂质粉土，在动水压力作用下易液化产生流砂，造成成槽塌方;成槽深度最深62m，地下连续墙深，各道工序施工时间长，在槽孔长时间暴露中容易引起沉渣增厚和槽段失稳等问题。

因此，为确保成槽稳定和减少沉渣厚度，该工程选用新型的复合钠基膨润土(GTC4)泥浆。该膨润土是一种高造浆率、添加特制聚合物的钠基膨润土，适合于各种土层，尤其是超深地下连续墙的护壁要求。清孔泥浆和浇灌混凝土过程中回收的泥浆必须通过泥浆分离系统进行分离后再经过调浆方可继续使用。为确保泥浆分离效果，该工程专门引进宜昌黑旋风生产的泥浆分离系统，该分离系统每小时处理泥浆量达200m3，使得较大颗粒泥沙、垃圾和细微泥沙的分离效率提高，并且适当提高泥浆比重和粘度，确保槽壁的稳定。

5.3 成槽工艺控制

严格按工艺流程作业，先挖单孔，后挖隔墙，尽量保证抓斗平衡挖土;单元槽段的挖掘顺序，用抓斗挖槽时，要使槽孔垂直，最关键的一条是要使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，切忌抓斗斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中。根据这个原则，采用的单元槽段挖掘顺序如下:

a.先挖槽段两端的单孔，或者采用挖好第一孔后，跳开一段距离再挖第二孔的方法，使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙，这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度。

b.先挖单孔，后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套住隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度。

c.沿槽长方向套挖

待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，把抓斗挖单孔和隔墙时，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。

6 护槽技术

该工程浅层土主要含水层为②3和②3t层砂质粉土层，根据勘察报告，该层厚度大(大于10m)，渗透系数大，含水量大，摇震反应明显。

针对②3和②3t层影响成槽施工的风险特点，为降低②3和②3t层水位，在地下连续墙成槽前，在槽壁外侧布设止水帷幕，保证槽壁的稳定性，围护结构止水帷幕采用三轴搅拌桩施工，搅拌桩桩径为 850mm，搭接长度为350mm，桩长为地面以下2m至地面以下19m;且在成槽过程中，沿着槽壁布设一定数量的降水井，降水井需进行有效的活塞洗井以保证降水井质量，故该工程成槽降水井考虑使用钢质井管。成槽时降低水位6m。降低成槽区域的②3和②3t层水位，以提高成槽质量。