地铁基坑地下连续墙接缝形式研究

2018-04-13刘长宝

山西建筑 2018年8期

关键词：锁口管接头槽段

曹　犇　刘长宝

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州　311122)

0　引言

杭州的地铁车站结构主要有两道防水，第一道是地下墙结构的防水，主要体现为地墙混凝土的自防水为主，配合地墙接缝防水，这一道在施工阶段发挥主要作用；第二道是内部主体结构的防水。

地墙止水主要是接缝的止水，因此，接缝施工的好坏关系到地墙的整体质量。

目前，在杭州地铁主要有三种接头形式：柔性锁口管接头，工字型预制接头和刚性接头(十字钢板、工字钢)接头。

1　工程概况

1.1　工程简介

杭州地铁1号线始于萧山湘湖，终于下沙文泽路和临平世纪大道，由主城区段、江南段、下沙段、临平段组成，其中地下线为41.36 km，高架线6.14 km，地上地下过渡段(U型槽)为0.47 km，项目建设规模为全长47.97 km。

1.2　地质与水文条件

杭州地质总体分城西与城东两大块，分界基本以中河高架下的中北河为界。杭州地质形成与钱塘江(河口相)的河道变迁与近年代的冲刷、杭州湾海滩(海相)的冲积与沉积作用、湖沼与溺谷三者交替相互作用形成的地层，复杂多变，主要地层有以下几大类：

第一大类：上部为第一海相地沉积，主要是淤泥质软土，其下分布山体洪积层为粘土，下部为古生代志留系粉砂岩，基岩强度与出露深度差异非常大；第二大类：上部15 m～17 m粉砂～粉土～粉砂，下部为第二海相沉积淤泥质软土夹粉土、粉砂；第三大类：上部厚达22 m～30 m湖沼、海相淤泥质软土层，下部为粘土粉砂；第四大类：河口相粉砂、粉土与海相淤泥质土互层的夹心饼状土层，厚达15 m。

2　三种地下连续墙接头形式特点

2.1　柔性锁口管接头

在当前槽段开挖成槽后，首先吊放钢筋笼，然后在槽段的两端沉放锁口管，再浇灌混凝土；待混凝土达到终凝状态后，拔出锁口管，再开挖相邻槽段；相邻槽段浇灌墙体混凝土后，便与当前槽段拔出锁口管后形成的半圆形接头面紧密结合，形成一条自下而上的纵向接头缝。这种连接形式称锁口管接头(见图1)。

杭州地铁的锁口管接头一般都需配合接头位置的3根旋喷桩止水，目前来看总的效果比较好。

主城区内站点淤泥质土层较为深厚，尤其是市中心的站点，类似文化广场，艮山门，闸弄口等地下都有20 m以上的淤泥质土，渗透性比较差，因此，在坑外无法降水的前提下，地墙接缝漏水也比较小；即使漏水也不携带泥沙，通过注浆都能较好解决。

主城区外开挖范围多为砂性土，且周边环境较好，可以配合使用坑外降水，基本上不出现漏水。

除了钱塘江两侧的基坑值得注意，钱塘江水系丰富，水补充比较快，周边土层以砂性土为主，渗透性比较好。

本文着重讨论一下钱塘江边的主要基坑：江南风井。

江南风井周边潜水丰富，图2为江南风井的周边环境，水系比较丰富。

地下水是制约这个基坑安全的最大因素。设计过程中考虑到锁口管在砂性地层止水能力较差，提出十字钢板接头止水的方案。但考虑到十字钢板止水造价较高，且容易露筋(后面会着重介绍)，施工方和设计方协商采用锁口管接头。施工效果来看，地墙漏水点比较多(如图3所示)。

图3是内衬墙做完后的侧壁情况，墙上的每块水渍都表示有一个漏水点。

造成这个问题原因推测有以下几个方面：

1)半圆形接缝形式差，影响地下连续墙整体结构的受力性能，地下连续墙在土方开挖及使用中容易产生错动、扭转等变形。

2)半圆形接缝“尖角”部不易成型，往往造成地下连续墙接缝“张口”接缝间隙过大，影响地下连续墙的受力和防水性能。

3)接缝夹泥皮厚，防水性能受到严重影响。

4)砂性土层透水性较好，周边水资源丰富。在初期坑外试降水时，降水对周边影响较大,无法采用较深的坑外降水。

基于以上原因，锁口管接头在砂性地层和潜水较丰富的地层需慎重考虑。

2.2　工字型预制接头

为了克服常规锁口管工艺拔管困难的缺陷，在常规现浇地下连续墙技术的基础上，上海地区在工程实践中研究和发展了一种新型地下连续墙接头——预制钢筋混凝土接头(见图4)，即以预制钢筋混凝土接头在常规现浇地下连续墙施工流程中取代了锁口管的位置和作用，该工艺是预制地下连续墙技术的一个重要发展方向，是一种相对经济、施工便捷的新技术。

较之传统现浇地下连续墙，预制接头工艺有以下特点：

1)预制槽段接头在施工中一次性到位，无需顶拔，无需考虑水下混凝土初凝时间和顶拔设备的功率大小，简化了施工流程，减少了施工程序和工作量，提高了施工效率。

2)采用预制接头的方法，再辅以一定的地基加固措施，就可解决浇捣混凝土时易产生绕流的问题。

3)工厂化制作可充分保证预制接头的施工质量，能确保地下连续墙接头的混凝土质量。

杭州地铁4号线城星路站采用这种接头形式。实际工程中，城星路站周边已有两个深基坑在开挖，降水较深，据观测坑外水位在地下10 m左右，工地实测来看，基本不漏水。

相比锁口管接头刷槽壁时比较耗时耗力，而且常有混凝土绕流，导致接头不容易刷干净。预制桩表面比较光滑，接头易密实，止水效果好；在精确定位的前提下，预制桩依靠自重加上接头背后插入的钢板足以抵抗另一侧浇筑带来的挤压，这样能有效减少 “内八字”“外八字”等施工问题的出现。

2.3　十字钢板接头

十字钢板止水接头适用于对接头强度和止水效果有特殊要求的围护结构或成槽深度超过50 m超深地下连续墙。

十字钢板止水接头的施工工序与锁口管接头类似，只是在制作钢筋笼时，增加了十字止水钢板，接头保护装置换成了配套的反力箱(如图5所示)。

对称的两榀钢结构组成的反力箱，主要作用是：1)对纵向钢板起到有效保护作用；2)和封头钢板一起承受混凝土的侧压力；3)防止混凝土向后施工的相邻幅绕灌。反力箱起拔方法也与锁口管类似。

反力箱几何形状复杂，如何避免接头夹泥，附着杂物，也成为施工的关键。为防止在反力箱拔起后，上部的混凝土或砂浆落入反力箱拔起的空洞中或结牢在十字钢板上，影响止水效果，应采用与十字钢板结构相对应的清刷或冲铲工具(如图6所示)，清除该部分附着物，以保证十字钢板的止水效果和接头强度。

目前，十字钢板接头的技术是比较成熟的。1号线的武林广场站就采用这种接头方式，做下来总体比较好，基本上没有漏水点，成型的地下墙如图7所示。

实际施工中，主要有几个难点：1)如图中所示十字钢板接头有露筋现象，因为实际工程中十字钢板和地墙槽壁的空隙较少，进入地墙后容易刮插槽壁，而且钢材的刚度小，容易扭曲，在地墙内定位有难度，因此迎土面一侧的钢板容易外露，导致锈蚀，降低十字钢板的承载力。2)十字钢板的制作比较复杂，现场没有制作的可能，必须去厂家定做，尤其像武林广场站这样的市中心站点，运输比较困难。3)造价比较昂贵，以武林广场站为例，每幅墙都比锁口管接头(包括坑外品字形旋喷桩)的地下墙贵1倍左右。