基于软土地质条件下的内衬砌逆作法施工研究

曹国安

（中铁开发投资集团有限公司，上海 200000）

1 工程概况

图1 进水泵房内衬砌逆作法施工模型图

上海市白龙港地区土质松软，以轻亚粘土—亚粘土居多，属于软土地质条件，不利于工程建筑，而上海市污水处理厂白龙港二期工程位于该软土层区域[1]。基于此，本文以上海市软土地质条件下进水泵房内衬砌逆作法施工为研究对象，通过内衬砌逆作法施工研究，讲述了其施工工艺。进水泵房总体施工顺序：基地高压旋喷桩→外侧地连墙（围护结构）→降水井→内衬及底板→中隔墙等。内衬逆作封底后再从下往上顺做内部的隔墙等，在逆作内衬时内部没有任何支撑，完全靠外侧地连墙和逆作的内衬作为支护，为了安全设计在内衬顶部设有一根3.75m×2.5m（宽×高）环形锁口梁（图 1）。

2 进水泵房内衬逆作施工方法

2.1 进水泵房区域地层结构概况

进水泵房所在区域地层结构从上到下依次出露的土层为：

（1）第①1层填土，填料不均，以素填土为主，含碎石、砖块等建筑垃圾，填土厚度一般为1.0～1.5m；

（2）第①3层冲填土，场地普遍分布，以淤泥质土和粉土为主，土质较差，结构松散，欠固结，标高-4.47～0.98m；

（3）第于3层灰色砂质粉土，埋藏深度和厚度略有变化，该层土质较好，呈稍密状，中压缩性，厚度2.5～7.5m；于3层砂质粉土在具一定水头的动水压力作用下易于产生流砂现象，标高-7.61～-5.37m；

（4）第③、④层淤泥质粘性土，场地范围分布稳定，组合厚度在12.0～16.0m，土质较差，呈流塑状，高压缩性，高灵敏度，③标高-10.91～-7.40m，④标高-19.33～-16.97m；

（5）第⑤1层灰色粘土，土质一般，呈软塑—流塑状，分布稳定，高压缩性，场地范围分布稳定，厚度8.1～10.3m，标高-27.83～-26.37m；

（6）第⑤31层灰色粉质粘土，土质一般，呈软—流塑状，中—高压缩性，场地范围分布稳定，厚度2.0～9.0m，标高-36.27～-29.39m。

2.2 测量施工

测量施工是本工程的基础，包括轴线的测量及定位、标高测量、模板垂直度测量等内容。在进行测量施工时，先将基准点引至施工场地周围无影响的区域，在基坑开挖素砼垫层浇捣后，通过基准点将各轴线引测至侧墙、底板等部位，并做好标记；标高测量时需确保引测的基准点无变化，将测点引测至基坑圈梁上，并分类标记其底板标高、各层框架标高、支撑和浇砼的控制标高等；模板垂直度测量，一般使用线锤挂线法测量垂直度，若不合格，则需及时整改。

2.3 土方施工

在完成前期测量的基础上开展土方施工，即基坑的开挖工作。基坑开挖以机械作业为主，人工修挖为辅，当基坑开挖至距坑底约0.3m时需人工开挖修整。第一次逆作土方采用反铲挖掘机放坡下基坑内挖土，直接装车外运；第二次到第四次随着基坑开挖深度的增加，采用小挖机在坑内长臂挖机站在基坑边上挖的方式，第五次因超过长臂挖机开挖深度改用小挖机在坑内冲抓式抓斗机在坑边挖的方式。

此外，在土方开挖过程中，为了提高了施工质量，基坑开挖需严格按照相关设计进行，其挖土顺序一般为：

①基坑围护、坑底加固施工完成，降水设施施工完成，强度满足设计要求；

于第一次挖土标高从4.4m至-0.3m，挖土4.7m，浇筑圈梁、衬砌、悬臂梁等，衬砌底标高-0.30m；

③第二次挖土标高从-0.3m至-3.8m，挖土3.5m，浇筑衬砌高3.5m；

④第三次挖土标高从-3.8m至-8.3m，挖土4.5m，浇筑衬砌高4.5m；

⑤第四次挖土标高从-8.3m至-12.3m，挖土4.0m，浇筑衬砌高4.0m；

⑥第五次挖土标高从-12.3m至-15.7m，挖土3.4m，铺设中粗砂垫层，浇筑底板、衬砌等。

2.4 衬砌逆作法施工

衬砌逆作法施工是该工程的重点和难点，其施工质量影响着整个工程的施工质量。在进行衬砌施工前，需要详细的排查地下连续墙的接缝处是否存在渗漏等问题，若存在，则需及时整理，此外，将地下连续墙中预留的插筋扳出接长（图2），并将底板中的预留插筋与底板上下层的钢筋焊接在一起，一般采用单面焊接的方式进行，预留长度应大于10d[2]。在完成上述操作流程的基础上，将地下连续墙表面凿毛，并清理干净，进而进行衬砌混凝土浇筑施工，从锁口梁至底板部位分5次浇筑，混凝土施工采用由上而下的逆作浇筑，当浇筑至最后一层时与底板一起浇筑。在施工过程中，采用环向留施工缝，并使用遇水膨胀的止水条进行施工缝的缝接。

图2 地连墙内预埋拉筋

2.4.1 侧模施工和底模施工

侧模施工中的底模一般采用砂模，为了使得在下层衬砌时接缝处因振捣产生气泡等问题，可将底模做成外低内高的斜面型，可以有效地解决上述问题。位于内衬内侧的侧模，可采用高强度的竹胶模板（1220×2440）mm与φ14钢筋对拉螺栓组合，其间距600mm×600mm。在模板施工过程中，模板拼缝可用50×50方木楞联接，其接缝一般为平缝，因此可以使用密封胶带纸粘贴的方法进行模板之间的漏浆等问题。

底模采用砂胎模，基坑内取土至设计内衬砼底标高以下0.8m；砂垫层选用中粗砂，在模内填砂夯实至砼浇注底标高，顶面铺设出一个15°的斜面，作为下次浇注砼时的施工缝。将内衬砌内外侧竖向钢筋插入砂模50cm，用于下次竖向钢筋的连接与安装，在砂垫层顶面抹一层3cm厚的砂浆并涂上脱模剂作为底层模板，模板上固定一30×30的木条作为下次浇筑砼时填充遇水膨胀止水条的凹槽。

2.4.2 钢筋施工

工程中所使用的钢筋型号是不一致的，因此其焊接方式也有所差异如小于Φ25的钢筋连接一般采用搭接焊的方式，而大于Φ25的钢筋连接多使用机械连接。此外，对于焊接的接头应做抽样检查，一般以300个相同级别的焊接头为一批样本，不足300个时，仍作为一批。此外，在钢筋绑扎施工过程中，多采用由下而上的施工顺序进行。为提高钢筋的效用，在使用钢筋、绑扎位置等过程中要严格按照施工要求进行。

2.4.3 脚手架工程

钢管采用φ48×3.5焊接钢管，不得使用锈蚀严重、弯曲、开裂的钢管。扣件采用可锻铸铁制造的标准机件。为使得脚手架中立柱接头牢固，可采用对接扣件的方式进行对接，并采用交错布置的方式，可以有效的增加其牢固程度，相邻立柱接头的错开距离（垂直方向）一般大于50cm。纵向水平杆以直角扣件的方式紧固于横向水平杆上，且纵向水平杆的间距一般小于40cm[2-3]。双排架的横向水平杆也采用直角扣件的固定方式固定于立柱上，并在靠近墙体一侧向外延伸40cm。剪刀撑斜杆的连接方式以搭接为主，其方式与前文搭接方式一致，并采用旋转扣件的固定方法将其固定于横向水平杆的伸出端或立柱上，并且要满足旋转扣件的中心线与主节点之间的距离应小于15cm。

2.4.4 底板浇筑施工

在完成上述操作的基础上，需对底板进行浇筑施工。在底板浇筑施工过程中，当墙身浇筑至距底板500mm位置时，要设置钢板止水片，并在底板与维护墙体的结合部位做好防水处理。若在浇筑过程中其井体无法达到抗浮的要求时，需设置泄水孔，此外，在施工过程中没有进行降水等措施，可以在井体浇筑后封闭泄水孔。

2.5 降水、排水施工

降水施工的目的主要在于疏干开挖基坑内部的积水等，以便于人工及机械开展基坑内部施工作业[3-4]。此外，降水施工还可以有效降低基坑内靠近坑底一侧的微承压水。由于泵房衬砌逆作过程中开挖的基坑相对其他基坑较深，一般在基坑内部布设排水系统达到目标，即对基坑内取土层进行疏干，方便机械抓斗取土，在外侧铺设管井，将地下水水位标高降低至-13.1m，通过降低基坑内外水头差而防治漏水涌沙事故。

本次基坑降水共设置疏干井8口，疏干井深度为20m，设计降压井8口，降压井深40m。此外，在基坑中心部位设置一口井深为40m的水位变化观测井，制成直径φ273mm的钢制管井。基坑土方开挖必须在降水井内水降至开挖面以下1m，开挖面一般不得有积水浸泡。在开挖至设计标高后，为防止雨水或地表水浸泡基坑，需在基坑内设置明排水沟，在基坑中心设置一个φ1000mm×2000mm集水坑，在坑内东南西北四个方向各设置一条500mm×500mm排水沟将坑内积水排向集水坑，直接抽水至地面排水渠道。

3 结语

本文以上海市软土地质条件下的内衬砌逆作法施工为研究对象，分析了在该特殊地质条件下内衬砌逆作法施工工艺。本文从工程概况着手，简要讲述了工程的目的，从测量施工、土方施工、衬砌逆作法施工、模板施工、钢筋施工、脚手架工程、底板浇筑施工和降水、排水施工8个方面讲述了内衬砌逆作法施工流程，为提高该地质条件下内衬砌逆作法施工工艺提供参考。