低空间下地下连续墙施工方案研究

杨武继

摘要：武汉地铁六号线一期武胜路站下穿武胜路高架桥，与武胜路站垂直相交的武胜路高架桥21#桥墩位于车站内部，由于桥下空间有限，造成地铁车站围护结构地下连续墙无法按正常工序施工。针对这一现状，对桥下低空间地下连续墙施工方案进行专项研究。

关键词：武汉地铁；低空间；高架桥；地下连续墙；施工方案

1 工程概况

1.1工程概述

武汉轨道交通6号线武胜路站为地下三层13m岛式站台车站，车站总长543.299m，标准段宽22.5m，站后设双线双列位停车线。车站中心里程处标准段基坑宽22.5m、基坑深度约为24m，高架桥下基坑宽23.6m，基坑深约24.6m，桥面下车站主体基坑采用盖挖法施工，围护结构采用1m宽地连墙加四道砼支撑的支护形式。

武胜路立交桥为南北直行高架，沿线东西向规划宽不等，跨越地铁车站范围桥面宽度16m，桥下净空4.2m。武胜路高架桥21#桥墩位于地铁车站主体内部，20#、22#桥墩位于车站两侧。20#～22#桥墩基础采用墩下设两根直径为1.20m的钻孔灌柱桩，桩距为3.30m，设计桩长均为43.65m，20#、22#承台边距离车站围护结构外侧最小距离分别为5.3m、3.28m。

高架下部地下连续墙设计厚度为1m，设计深度约51m。高架桥下净空约4.2m，受结构高度限制，高架桥下地连墙无法采用常规地连墙成槽设备，拟采用宝峨MBC30卧式双轮铣进行成槽施工，施工范围基坑围护结构两侧各20m，地连墙分幅为5m，每侧各4幅墙，共计8幅地连墙。地连墙接头采用H型工字钢接头工艺。施工前，先将桥下施工区域地面放坡下降2.5m，以保证满足施工净空要求。

图 1 高架桥下地下连续墙平面布置图

1.2工程地质

场区地貌单元为长江Ⅰ级阶地，属河流堆积平原区。地层主要为近代人工填筑土层（Qml/）、湖积层（Q/4l/）、第四系全新统冲积层（Q/4al/）及冲洪积层（Q/4al+pl/）。场区基岩为志留系（S/2f）泥岩，岩面整体较为平缓，局部有所起伏。

场区地貌单元为长江Ⅰ级阶地，属河流堆积平原区。地层主要为近代人工填筑土层（Qml）、湖积层（Q4l）、第四系全新统冲积层（Q4al）及冲洪积层（Q4al+pl）。场区基岩为志留系（S2f）泥岩，岩面整体较为平缓，局部有所起伏。

图 2 高架桥下地质剖面图

1.3水文地质

场区附近不存在地表水，根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙承压水、基岩裂隙水三种类型。

1）.上层滞水

主要赋存于填土层中，其含水与透水性取决于填土的类型。上层滞水的水位连续性差，无统一的自由水面，接受大气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给，水量有限。勘察期间，水位埋深多在1.0～1.9m。

2）.第四系松散岩类孔隙承压水

主要赋存于3-1b、3-5层及4大层砂土层中，具承压性，水量丰富，主要接受侧向补给，并进行侧向排泄。汉江切穿了上层黏土层，江水与承压水水力联系密切，呈互补关系。场区孔隙承压水动态变化特征主要表现为：枯水期，地下水补给江水，向汉江排泄，承压水位较低，丰水期江水补给地下水，承压水头较高，平水期江水水位一般略低于或略高于地下水位，地下水向江水排泄或江水向地下水补给，径流速度缓慢。汉江江水是地下水动态变化的主要因素，承压水头与江水水位涨落密切相关，大气降水的入渗补给对承压水影响较小。勘察期间水位埋深多在4.3～5.5m，相当于高程18.95～19.93m。根据武汉市区地下水长期观测成果，承压水位标高为18.5～20.0m，年变幅3～4m。

3）.基岩裂隙水

主要赋存于强～中等风化基岩裂隙中，与上覆透水层水力联系密切。基岩裂隙水总体水量贫乏。

2 施工准备

2.1技术准备

在基坑开挖的范围内，随着土体的卸载桥桩侧摩阻力损失，为了弥补21#桥桩桩基在基坑开挖过程中摩阻力及整体稳定性损失，在基坑开挖前对21#桥桩进行桩基托换，即在车站基坑围护结构施工前，首先在被托换桩沿高架桥两侧各施做两根钻孔灌注桩作为托换桩，托换桩桩长53m，且桩底进入（20a-3）微风化泥岩不少于1m；然后放坡开挖至设计新增高桩承台底部标高，在基坑内施工新增型钢混凝土承台包住既有承台，新增承台与既有承台之间采用界面处理剂及植筋的方式进行连接；待新增承台达到设计强度后，开挖桥面下主体基坑。20#、22#桥桩桩基位于车站主体基坑两侧，为降低桥面下地连墙施工对20#、22#桥桩的影响，对桥面下车站主体围护地连墙槽壁进行双排高压旋喷加固，加固深度为地面以下47m，且加固深度比20#、22#桩端长不小于1m。

圖 3 高架桥桩基托换及槽壁加固平面图

2.2材料准备

（1）混凝土：托换桩、横系梁C30；新建承台C40 P8；地下连续墙混凝土C35 P6。

（2）钢筋：采用HPB300、HRB400热轧钢筋；钢筋接头采用接驳器机械连接。

（3）型钢：Q235b钢。

2.2机械设备准备

施工阶段投入的主要施工机械设备详见表1。

表 1 主要施工机械设备配置计划表

序号 设备名称 数量 规格型号 单设备功率 备注

1 双轮铣槽机 1台 宝峨MBC30 柴油

2 履带吊车 1台 50t 柴油

3 挖掘机 1台 PC200 柴油

4 泥浆工厂 1套

5 双轮铣槽机后台 1套 99KW

6 刷壁器 1个 1000mm

7 电焊机 17台 BX-300 25KW

8 切断机 1台 QJ-40 7.5KW

9 弯曲机 1台 WJ-40 4KW

10 车丝机 4台 HGB-40 15KW

11 空压机 1台 0.9m3 9KW

12 打灰架 2套 35KW

13 黑旋风滤砂机 1套 ZX-200 55KW

3 施工方法及技术措施

3.1施工工艺流程

本工程高架下地下连续墙成槽机械选用卧式双轮铣槽机（宝峨MBC30型），钢筋笼吊装采用整体制作、槽口上方分节对接；墙身混凝土采用水下灌注；地下连续墙接头采用型钢接头。其总体施工流程见图4。

图 4 地连墙施工工艺流程图

3.2施工工艺

3.2.1测量放线

根据业主提供的测量基点、导线点及水准点，在施工场地内布设施工测量控制点和水准点，经监理单位验收无误后，对地下连续墙中心线进行定位放样。

3.2.2 导墙施工

在地下连续墙成槽前，应砌筑导墙。导墙制作做到精心施工，导墙质量的好坏直接影响地下连续墙的边线和标高，是成槽设备进行导向，是存储泥浆稳定液位，维护上部土体稳定，防止土体坍落的重要措施。

导墙采用整体式钢筋混凝土结构，净宽比地下连续墙厚大5cm，导墙顶口和地面平，肋厚200mm，一般控制深度为1.8m（根据现场场地标高调整），导墙插入原状土20cm以上，且导墙顶面高于地下水位1.5m以上，混凝土标号C25，不得漏浆。导墙在施工期间，应能承受施工载荷。

3.2.3 泥浆制备

（1）泥浆性能

根据本工程的地质情况，拟采用优质钠基膨润土和自来水为原材料搅拌而成。泥浆性能指标要求详见下表：

表 2 成槽护壁泥浆性能指标要求

泥浆

性能 新配置泥浆 循环泥浆 废弃泥浆 检测

方法

粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土

比重

（g/cm3） 1.04～1.11 1.06～1.15 <1.15 <1.2 >1.3 >1.35 泥浆

比重计

粘度

（s） 22～25 25～35 <25 <35 >50 >60 500ml/700ml

漏斗法

含砂率

（%） <2 <2 <4 <7 >8 >11 洗砂瓶

PH值 8～9 8～9 >8 >8 >14 >14 PH试纸

护壁泥浆在使用前，应进行室内性能试验，施工过程中根据监控数据及时调整泥浆指标。不符合灌注水下混凝土泥浆指标要求的应作为废弃泥浆处理。

（2）泥浆配制

泥浆配制工艺流程见下图：

图 5 泥浆配置流程图

（3）泥浆储存

泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池。根据现场实际情况，计划设置1个泥浆池，盛装泥浆的泥浆池的容量应能满足成槽施工时的泥浆用量。

（4）泥浆循环

泥浆循环采用3kw型泥浆泵在泥浆池内循环，15Kw型泥浆泵输送，22Kw泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。

（5）劣化泥浆处理

劣化泥浆首先储存在废浆池中，而后采用封闭的泥浆罐车外运到指定的场所。

（6）泥浆施工管理

成槽作业过程中，槽内泥浆液面应保持在不致泥浆外溢的最高液位，并且必须高出地下水位1m以上，成槽作业暂停施工时，泥浆面不应低于导墙顶面50cm。

在清槽过程中应不断置换泥浆。清槽后，槽底0.5～1m处的泥浆比重应小于1.15，含砂率不大于4%，粘度不大于25s。

3.2.4 成槽施工

槽段开挖选用宝峨MBC30型超低净空双轮铣槽机进行成槽。其照片及机械参数如下图所示：

图 6 MBC30型双轮铣槽机照片 图 7 MBC30型双轮铣槽机侧视图尺寸

图 8 MBC30型双轮铣槽机正视图与俯视图尺寸

槽段施工顺序

地下连续墙施工时，根据现场道路和工作面的实际情况进行跳槽施工。

槽段开挖

①成槽挖土顺序的确定

单元槽段采用三铣成槽的原则，先铣两侧土后铣中间土，跳槽施工，待一期槽段混凝土浇筑2天后，施工二期槽段。

②槽深测量及控制

槽深采用标定好的测绳测量，每幅根据其宽度测2～3点，同时根据导墙标高控制挖槽的深度，以保证设计深度。

③槽段检验

槽段深度检测采用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度为该槽段深度。

槽壁垂直度检测采用超声波检测仪检测。

④清底

槽段开挖完毕，采用双轮铣槽机自带的泥浆泵回路清除槽底的沉渣：

图 9 双轮铣清除槽底沉渣示意图

⑤刷壁

为提高接头处的抗渗及抗剪性能，在连续墙接头处对先行幅墙体接缝进行刷壁清洗；一般反复刷动至少8次；刷壁器上无泥后继续刷壁2～3次，彻底刷除接头上的夹泥。刷壁工具使用特制刷壁器，刷壁必須在清孔之前进行。

采用自制桁架（钢筋笼起吊用的桁架）起吊刷壁器进行刷壁。

3.2.5 钢筋笼制作和吊放

（1）钢筋笼加工平台

本工程钢筋笼施工搭设1个钢筋笼加工平台现场制作钢筋笼，钢筋笼加工平台尺寸为54m*6m。

根据设计的钢筋间距，插筋、预埋件及钢筋连接器的设计位置画出控制标记，以保证钢筋笼和预埋件的布设精度，钢筋笼平台标高用水准仪校正。

（2）钢筋笼制作

钢筋笼整体制作，分节起吊，槽口上方分节对接，对接采用Ⅰ级直螺纹套筒连接。

钢筋笼加工时纵向钢筋采用Ⅰ级直螺纹套筒连接，横向钢筋与纵向钢筋连接采用点焊，纵横向桁架筋相交处需点焊，钢筋笼四周0.5m范围内交点需全部点焊。钢筋保证平直，表面洁净无油污，内部交点50%点焊，钢筋笼桁架及钢筋笼吊点上下1m处需100%点焊。

（3）钢筋笼保护层设置

为保证保护层的厚度，在钢筋笼宽度上水平方向设二列定位垫块，每列垫块竖向间距按3m设置。

（4）钢筋笼吊放

由于本工程钢筋笼较长，而高架桥下净空较小，钢筋笼制作和吊放工艺采用分节起吊、槽口上方对接的形式，分节长度5m，钢筋笼在槽口分节对接，采用Ⅰ级直螺纹套筒连接，具体吊装措施为：

根据施工高度的限制，定做一架桁车，利用桁车进行吊装；钢筋笼分成5米一节，共10节（单节钢筋笼重量约6吨）。

采用专门设计的起吊龙门架（高度为6.5m）进行吊放，如下图所示：

图 10 钢筋笼起吊龙门架

施工步骤：

a. 先将钢筋笼分节运输至施工场地内，采用50t履带吊吊装至龙门架内，然后固定在龙门架内；

b. 然后通过卷扬机来移动龙门架，将龙门架移至槽段处将钢筋笼准确入槽；

c. 通过控制电葫芦将钢筋笼缓缓下放，下至导墙面时，采用槽钢将钢筋笼固定在导墙面；

d. 吊起第2节钢筋笼，然后对接；

e. 依次吊放后面小节段钢筋笼至槽口上方进行对接，直至全部钢筋笼对接完成。

钢筋笼整体制作，分节吊装，考虑到钢筋笼对接需要时间，在每节钢筋笼对接时，确保桁架焊接质量满足规范要求。

3.2.6 混凝土灌注

⑴ 本工程槽段混凝土的级配除了满足结构强度要求外，还要满足水下砼的施工要求，具有良好的和易性和流动性。混凝土的坍落度应为180mm～220mm。

⑵ 灌注混凝土时，导管底端距槽底不宜大于500mm；混凝土面应均匀上升，混凝土须在终凝前灌注完毕。

⑶ 混凝土灌注采用导管法施工，导管选用D=250的圆形螺旋快速接头类型。用混凝土浇筑架将导管吊入槽段规定位置，导管顶部安装方形漏斗。

⑷ 混凝土面的上升速度不应小于2.0m/h，导管埋入混凝土内深度宜为2～6m。

（5） 在混凝土浇筑前要测试坍落度，在浇筑过程中做好混凝土试块。

4 结语

桥下低净空地下连续墙施工的重難点主要集中在施工机械选型、成槽、钢筋笼吊装等方面，在研究本专项方案的过程中，已对以上问题充分考虑、科学计划，在具体施工过程中尚需精心组织、加强监控量测、严格按照方案施工，使工程中所以重难点均得以安全解决。

参考文献：

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[2] 丛葛森.地下连续墙的设计施工与应用.北京：中国水利水电出版社，2000

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[4] 丛葛森.地下连续墙泥浆性能试验研究.北京：地基基础工程，1999（4）

[5] 张耀东，黄超群.桥下低空间地下连续墙施工重难点分析.湖北：科技创业月刊，201（9）