限高条件下的地下连续墙施工

2018-12-06孙海明

建筑施工 2018年8期

关键词：高压线槽段导墙

孙海明

1. 上海市基础工程集团有限公司上海 200002；2. 上海城市非开挖建造工程技术研究中心上海 200002

自从国内引入地下连续墙技术以来，地下连续墙作为基坑围护结构的施工技术已经发展得非常成熟。然而，地下连续墙施工需要一定的施工高度，因此，在高度受限的施工环境下地下连续墙如何合理、安全施工成为施工过程中的困难之一。

由上海市基础工程集团有限公司开发的限高条件下的地下连续墙施工工法很好地解决了这些问题，成功地在限高条件下进行了超深地下连续墙的施工。

1 工程简介

1.1 工程概况

上海轨道交通18号线龙阳路站主体位于龙阳路以南的白杨路下方，站体呈南北向布置。本站为地下3层岛式车站，车站规模为510.95 m×21.60 m（内净）。主体围护结构采用厚1 200 mm地下连续墙、十字钢板接头形式，墙深46.50 m，混凝土为预拌混凝土，强度等级为水下C35，抗渗等级P10。

龙阳路站主体车站南端头井上方有1路架空高压线横穿，此架空高压线为220 kV（图1），紧贴南端地下连续墙，最低架空高度为16.30 m（夏季测）。

图1 横穿龙阳路站高压线示意

按JGJ 46—2005《施工现场临时用电安全技术规范》要求，车站南侧目前有4幅地下连续墙，靠近220 kV高压线，相应距离在3～6 m，不满足施工临时用电安全距离要求（安全用电规范要求邻近220 kV高压线其垂直及水平安全距离均为6 m）。

经与建设单位、供电单位协商，由于供电线路搬迁流程较繁琐，满足不了项目施工总体要求，现场决定通过改进成槽设备、改善护壁泥浆，钢筋笼分节吊装等技术手段来开展在限高条件下的地下连续墙施工。

1.2 工程地质情况

拟建场地分布的土层自上而下可分为12层，分别为①1层填土、②1层灰黄色粉质黏土、③层灰色淤泥质粉质黏土、③t层灰色砂质粉土、④层灰色淤泥质黏土、⑤11层灰色粉质黏土、⑤12层灰色粉质黏土、⑥层暗绿-草黄色粉质黏土、⑦11层灰黄-灰色砂质粉土夹粉质黏土、⑦12层灰黄-灰色砂质粉土、⑦2层灰黄-灰色粉砂。

本工程第⑦层为承压水层，承压水位一般均低于潜水位。根据工程经验，承压水头一般呈周期性变化，随季节、气候、潮汐等因素而有所变化；⑦层承压水水位埋深在3～12 m之间。

2 工艺原理

限高条件下地下连续墙的施工技术，其工艺原理主要为改进成熟的地下连续墙施工工艺，即选用合适的设备保证成槽（本项目地下连续墙深度较深，为避免成槽机达不到设计深度，现场采用两钻一抓配合成槽作业），改进起重设备以满足分节吊装的要求，并对钢筋笼采用整体制作、分节吊装、槽口拼装，同时针对成槽、拼笼时间长的情况，配制适当参数的人造泥浆进行成槽护壁，确保成槽过程中的槽壁稳定性，并利用导管法浇筑水下混凝土。

3 工艺流程及操作要点

3.1 工艺流程

工艺流程为：导墙施工（同步进行钢筋加工→钢筋整笼制作→钢筋笼拆分）→导向孔钻进→液压斗成槽→分笼吊装→槽口拼笼→下导管回填石子→水下混凝土浇筑。

3.2 操作要点

3.2.1 导墙施工

1）导墙的深度及形式应根据杂填土的厚度确定，深度应进入原状土不少于300 mm。

2）导墙多采用C20～C30混凝土，双向配筋φ8～16 mm@150～200 mm，高1.2～1.8 m，导墙的净距应大于地下连续墙的设计宽度30～50 mm。

3.2.2 导向孔施工

1）根据已完工的导墙，按设计进行槽段划分，并对每一抓进行精确放样，在每一抓两端进行导向孔的施工（由试验槽段确定，成槽机功率不足以挖至设计深度，采取“两钻一抓”，图2）。通过钻机在抓头两侧（约3 000 mm）打下直径同墙厚的导向孔，可以有效切开砂层，便于成槽机液压抓斗的抓土施工，从而保证成槽达到设计深度，满足施工要求。

图2 “两钻一抓”施工示意

2）配合地下连续墙，钻孔垂直度控制在≤1/300，采用GPS-20型工程钻机进行施工，泥浆采用膨润土造浆工艺（同地下连续墙成槽泥浆）。本工程采用钻机正循环钻进成孔，钻头直径同墙厚度，由于地下连续墙垂直度要求较高，为确保导向孔的垂直度，钻头可采用双腰箍，增加垂直精度[1-4]。

3.2.3 成槽施工

1）成槽直线槽段采用先两侧后中间抓法，转角槽段先长边后短边，“Z”形槽段先两侧后中间。成槽时，抓斗顺着导向孔进入，泥浆应随着出土而补入，保证泥浆液面始终在规定高度上（图3）。

图3 单元槽段的挖掘顺序

2）成槽机掘进速度应控制好，导板抓斗不宜快速掘进，以防槽壁失稳，当挖至槽底2～3 m时，应放测绳测深，防止超挖和少挖。

3）成槽过程中发现泥浆大量流失、地面下陷等异常现象时不准盲目掘进，待查明原因并解决后再进行施工。槽段成槽施工结束后，应检测槽壁的垂直度，检测率为100%，每幅槽段每抓测一点，有几抓测几点，检测采用超声波测壁仪。

4）拐角挖槽完成以后，其内侧（阳角）土体呈两面临空状态，很容易发生坍塌，而外侧（阴角）孔壁一般不会坍塌。为防止内侧孔壁坍塌，在施工中采取以下措施：

① 内侧导墙进入老土上。

② 消除地下水上升的不利因素。

③ 重型机械不得靠近作业，如必须靠近作业时，应做成坚硬地面或铺设厚钢板。

④ 拐角槽段不要太长，力争快速施工完成。

3.2.4 钢筋笼整体制作及安装

1）钢筋笼制作在专门搭设的加工平台上进行，为了防止钢筋笼在吊装过程中产生不可复原的变形，各类钢筋笼均设置纵向抗弯桁架，拐角形钢筋笼要增设定位斜拉杆。

2）根据限高进行分笼长度确定，每节钢筋笼整体接头采用长短丝。为了保证钢筋笼在起吊后钢筋对接的准确性，在焊接钢筋笼之前所有的主筋与加筋都必须连接好，焊接完成后再在钢筋笼的分节处将直螺纹套筒反方向拧回去，使套筒全部退到满丝的钢筋上去（图4、图5）。

3）钢筋笼吊装时采用的钢丝绳较短，随着钢筋笼一节节地连接上，钢丝绳的受力不断加大。所以在每节钢筋笼的顶部都要增加笼顶撑筋，对钢筋笼进行加固，每一节钢筋笼的吊点都必须在横向的相同位置。每节钢筋笼吊装、连接完成后，桁架须再用钢筋进行绑焊，焊接采用单面满焊10D（D为钢筋直径），以防止钢筋笼脱落。在整个钢筋笼吊装过程中，钢筋笼回直后桁架是整个钢筋笼的主要受力点（图6）。

图4 车丝示意

图5 接丝与拆丝示意

图6 桁架加强示意

4）钢筋笼在槽口拼接需由熟悉操作的工人进行施工，保证主筋对接的成活率在95%以上。个别主筋无法对接的则采用搭接焊，保证主筋的连续可靠[5-8]。

3.2.5 水下混凝土浇筑

1）确保混凝土浇筑架高度在安全范围内。

2）采用导管进行水下混凝土浇筑，根据规范控制导管埋设，及时进行拆管。

4 材料与设备

4.1 材料

本工艺采用的主要材料见表1。

表1 主要材料

1）采用优质钠基膨润土拌制泥浆，使用前应根据成槽土层浆配合比试验，以确定最优配合比。泥浆推荐配合比（水∶膨润土∶CMC∶碱）为1 000∶75∶1∶3。

2）泥浆性能指标推荐值见表2。

4.2 设备

本工艺采用的主要机具设备见表3。

5 施工成效与总结

本文针对上海市轨道交通18号线龙阳路站工程受高压线影响的地下连续墙采用低空成槽机施工（受220 kV高压线影响，地下连续墙钢筋笼分为10节，受110 kV高压线影响，地下连续墙钢筋笼分为4节），且采用“两钻一挖”的施工工艺进行成槽施工，同时对钢筋笼采用分节吊装的施工方案。在整个施工中，从成槽、吊装、浇筑3方面控制施工高度，控制好距离高压线的净空，从而满足架空高压线下（边）的施工要求，工期得以保证，工程能顺利进行。