地铁异型连续墙施工关键技术探讨

李戈

摘要：作为地铁基坑重要的围护结构之一，异型连续墙能够满足特殊水文地质条件下的围护安全技术需求。文章以某地铁工程为例，在了解该地铁异型连续墙施工背景概况的基础上，探讨了该地铁工程异型连续墙施工的技术应用。

关键词：地铁工程；异型连续墙；施工技术；地铁基坑；围护安全 文献标识码：A

中图分类号：U231 文章编号：1009-2374（2015）35-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.045

1 某地铁异型连续墙工程概况

某地铁车站位处市中心，车流量、人流量和建筑物密集，尤其在基坑的西南区域，为当地著名的步行街，周边楼层高度均在5～8层之间，与基坑边最近的距离为8m，北面基坑与车站物业点同时开发。工程左线全长170m、右线203m，基坑呈不规则状，开挖深度24～27m，面积4075m2。地铁的地下连续墙兼具防水和抗渗的功能，其宽度1m，设计深度在55～65m之间，进入强风化泥岩层的槽幅深度为2m。地下连续墙的施工全过程，主要按照实际的开挖工况和既定的施工顺序，围绕“增量法”原理，分析地层对围护结构变形的约束作用，进而确定地下连续墙结构体系受力的连续性，其中涉及到的施工参数，主要包括结构自重、水土侧压力、地面超载。至于地下连续墙的施工环境条件，主要考量工程的水文地质情况。岩土类型主要有黏土、杂填土、粉质黏土、粉土粉砂互层、粉细砂、含砾中粗砂、砾卵石、强风化泥岩、中风化泥岩。地下水则以上层滞水和层间承压水为主，前者主要滞留在人工填土层内，平均埋深1.25m；后者主要滞留在粉细砂层和含砾中粗砂层内，水位受到地下水位涨跌的直接影响，年变化幅度在3～4m之间。

2 案例工程施工期间的关键技术

2.1 连续墙成槽技术

从工程水文地质的情况来看，连续墙成槽的区域为超深富水砂层。针对这种类型的水文地质条件，有大型设备重压的位置，需要在导墙施工之前，借助单管旋喷桩加固杂填土和淤泥层，以便增强槽壁的承载能力。至于成槽设备的选用，在泥岩上层成槽时，利用SG50液压抓斗成槽机，而在进入泥岩后，增加4台CJF-20冲击钻机配合成槽，分别在槽的左、中、右引孔，再用液压抓斗成槽机，沿着引孔方向逐个成槽。在引孔时完成奇数孔的冲击，再进行偶数孔和孔位之间棱角的冲击，最后借助方锤洗槽。

施工难点探讨：成槽期间，发现液压抓斗成槽机在开挖至地面50m以下后，成槽速度开始变慢。对照勘察资料，确定地面50m以下的岩层，以砾卵石、砂砾岩、泥岩层为主，而选用普通的冲击钻，所需耗费的施工时间太长，适时选用旋挖钻机引孔，再用成槽机一次性成槽，大约花费了3天左右的时间。可见成槽施工与所选用的机械设备关系颇为密切，在地质情况难以断定的情况下，可根据不同成槽机的成槽宽度、深度、最大提升力、卷扬机单绳拉、发动机额定输出、系统压力、主泵流量、抓斗重量、完成标准段等进行灵活的选择。除此之外，泥浆的制备和含砂率的控制也是连续墙成槽时需要兼顾的重点，其中泥浆的制备在泥浆池中直接完成，本工程的连续墙在穿过厚度20m的粉细砂层厚，经过成槽的泥浆含砂率，被控制在11%左右，提高了泥浆的重复利用效果，同时能够有效地控制含砂率。其利用流程有两道：（1）生产新浆→新浆储→开挖成槽→清槽→浇筑混凝土→回收→废浆脱水处理→排放；（2）浆液脱水处理→循环浆沉淀→除砂器→循环浆处理→循环浆储存→重新使用。与此同时，工程按照≤3‰的垂直度控制标准，成槽时借助室内自带显示仪器同步纠偏，在出现超标准时，重新调整成槽机，确保偏斜部位和长度都能够符合规范设计要求。

2.2 钢筋笼吊装技术

考虑到工程所处区域为闹市区，而所吊装钢筋笼吨位比较大，无法一次性完成整体吊装，要求选择安全系数最高的吊装机械设备，并将钢筋笼进行分节吊装，在入槽后完成上下连接。为便于分节吊装，在制作钢筋笼时，按照图1分节段加工制作和起吊钢筋笼：

分节段加工制作时，位置适宜选在节点较少的地方以及在基层开面之内。权衡再三，最终将钢筋笼分为上下两节，上节长度34.4m，重量55t，下节长度29.1m，重量18t，中间搭接长度1.5m。钢筋笼加工制作之后，利用双机抬吊的方法，选用250t的主吊和100t的副吊。起吊时保持吊钩中心和钢筋笼中心的重合，吊至指定位置后，卸至安装节点，但要求安排专人检查钢筋笼的平稳状态，包括吊机的侧向旋转等，都要保证下部钢筋笼与地面保持垂直，直至平稳入槽和定位，再开始与上部钢筋笼的对接。在此值得一提的是，本地铁工程的基坑不规则相比于规则性的基坑连续墙布置难度更大。藉此笔者建议在钢筋笼的内角设置撑筋，通过吊装验算，分析钢筋笼受力状况、钢丝绳强度、主吊把杆长度、吊攀、卸扣等。具体的吊点布置方法，见图2：

按照图2方法布置吊点，在吊点位置焊接规格Φ32的圆钢，作为加强吊筋。圆钢焊接的长度和质量等都必须满足以上吊装验算的参数要求。

2.3 成槽后沉渣厚度控制技术

成槽清孔工序，沉渣厚度的控制，要求贯穿于整道工序。首先是第一次清孔，由于成槽时需穿过粉细砂层，以致泥浆中掺杂了大量粉细砂，使得泥浆含砂率超标，因此要求在成槽完毕至下放钢筋笼这段时间，要至少保持2h的泥浆稳定时间，大约在掺入泥浆内的粉细砂基本沉淀后，再借助成槽机来回清除干净槽底的粉细砂。其次是第二次清孔，是在下放钢筋笼并固定之后，测量沉渣厚度为50cm，将气举式反循环设备的导管伸入槽内，往槽内注入新鲜的泥浆，将旧泥浆置换出来，并利用滤砂机过滤旧泥浆，直至其含砂率达标。第二次清孔的技术难度相对较大，不仅需要控制气液混合器置入导管内的深度，而且在压缩空气送进混合器内的时候，要调整泥浆空气混合浆液的密度以及导管内外的压力差值，方可便于泥浆沉渣的排除。经现场调整后的参数，概括为：（1）风压：0.8～10MPa；（2）导管直径：250mm；（3）分管直径：25mm；（4）浆液混合器导管直径：25mm；（5）导管排孔直径：8mm。按照这些参数清孔，在刚开始送风时，风量不宜太大，风压则以稍小于孔底水头压力为标准，在沉渣厚度和体积比较大时，再适当增加送风量。最后是检查清底部换浆的效果，重点是吸浆和补浆数量是否均衡以及溢出槽外的泥浆面，是否在导墙顶面30cm以外，否则需要重新补浆。

2.4 混凝土灌注技术

成槽后，槽段宽度、深度为5.5m、60m，需要灌注体积360m?的混凝土，属于大体积混凝土灌注施工。在下放钢筋笼和做好防绕流准备工作后，开始灌注混凝土。本工程选用抗渗等级S10、设计强度C30的混凝土，借助双导管浇筑，目的是提高灌注面和灌注速度。其中导管与导管之间的间隔控制在2.5m以内，每个导管与槽段端头的距离至多为1.5m。首次使用导管，要现场进行水密和承压试验，然后按照既定的初罐量，导管底部需要埋入混凝土内约1.25m，这样才能够避免出现脱管和底部混凝土离析问题。另外，初灌时混凝土足量能够将孔底的沉渣有效带出，使得桩基的承载性能得以提升。首次灌注并检验导管埋入混凝土的状态后，继续连续灌注混凝土，混凝土上升速度至少为2m/h，导管底部埋入混凝土内的长度，控制在2～6m范围内，同时密切关注混凝土的标高，检查是否存在塌方迹象。如果需要暂时中断灌注，其停留时间不得大于30min。在混凝土浇筑期间，存在三个施工问题，将其归纳总结如下：

问题一：导管断裂。本工程使用的两根导管均超过60m，自重大。在连续浇筑时，有数次出现法兰接头被钢筋卡住的现象，而起拔的导管力度太大，导致导管断裂，并被迫中断混凝土的浇筑。针对该施工问题，笔者提出的解决思路是：第一时间下放备用导管仓内的导管，但期间依然保持断裂断管的浇灌，直至备用管道埋入混凝土内的长度达到规范标准，再将断裂的导管拔出，继续完成剩余混凝土的灌注。

问题二：堵管。本工程混凝土浇筑量大，分批配置后运至现场，某些混凝土和易性比较差，其内掺杂了粒径大小不一的卵石，灌注时堵塞了导管。为避免堵管问题，笔者认为需要加强配料环节的监督管理工作，确保混凝土中没有掺杂粒径太大的碎石和卵石，同时在施工时，以30cm左右的幅度上下振动导管。假如出现严重堵塞，将导管插入混凝土面以内1m，同时借助导杆式泥浆泵抽出导管内滞留泥浆，再以较大的冲力将存满储料仓的混凝土大量灌入管道内，即可冲掉堵塞的卵石和碎石。

问题三：钢筋笼上浮。由于清孔不彻底，孔底沉渣厚度太大，在浇筑混凝土时，被置换出来的沉渣拱起钢筋笼，出现钢筋笼上浮迹象。尽管本工程使用的钢筋笼体积和重量大，上浮问题的发生概率较低，但为了预防钢筋笼上浮，在钢筋笼的正反面都焊接了预防钢筋笼上浮的“倒刺”，同时在浇筑时严格控制混凝土的浇筑速度和坍落度，以预防钢筋笼上浮问题的出现。

3 结语

文章通过研究，基本明确了案例地铁工程异型连续墙施工的方法，将相关的技术概括为成槽技术、钢筋笼吊装技术、成槽后沉渣厚度控制技术、混凝土灌注技术，相关工程在参考借鉴本工程的施工技术经验时，需结合自身工程的实际情况，予以因地制宜地灵活应用，以保证这些施工技术的适用性。

参考文献

[1] 王兴忠.地铁异型连续墙施工关键技术[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2013，（S1）.

[2] 邬宝中.异型地下连续墙施工探讨[J].四川建材，2014，（1）.

[3] 张春进.地铁工程地下连续墙施工中质量控制[J].中华建设，2014，（6）.

（责任编辑：秦逊玉）