复杂地层地下连续墙施工成槽关键技术研究和质量保证措施

娄 寅 王亚鹏 谢汪洋 陈道政

（1 南京地铁建设有限责任公司)

(2 中铁北京工程局集团城市轨道交通工程有限公司)

(3 合肥工业大学土木与水利工程学院）

1 引言

在很多城市的地下轨道交通建设中，地连墙施工工法已被成功实践，并取得了显著的施工效果。作为复杂、软弱地层地铁车站的主要围护结构方式，应用也会越来越广。而其中，由于地下连续墙成槽施工约占整个工期的一半，因此施工的关键是选择合适的开挖方法。

本文通过对复杂地下环境中超深连续墙成槽施工技术研究，分析并解决困难，保证质量，为今后类似工程提供借鉴。

2 工程概况

雨润路站位于南京雨润大街与嘉陵江东街之间，沿着泰山路呈南北向布设，是在建的7 号线中第5 座车站。车站的站台采用地下两层岛式结构，整体单柱双跨箱型和局部双柱三跨框架结构，柱距为9m，采用明挖法施工。地下一层、二层的站厅和站台中心里程为YCK6+110.000；站台宽度11m，标准段外包宽19.7m，总长276.4m。雨润路站采用厚度均为800mm，共计108 幅的地下连续墙围护结构。其中，基本开挖槽段幅宽6.0m，局部和角点位置有适当的调整，幅间竖向接头采用工字钢方式连接。地下连续墙混凝土级别采用水下C35 级。雨润路站主体围护地连墙成槽深度为64m，正负偏差2m，墙底入岩1m。

根据勘察揭示的地下土和地下水条件，雨润路地连墙施工涉及到的地层、土层分布从上到下依次为：松散可塑填土、流塑型粉质粘土和粉砂互层、中砂、含砾粉砂质泥岩和砂岩以及中密粉砂。施工场地地下水存在分为孔隙中潜水、孔隙中承压水和基岩中裂隙水。其中，潜水含水层主要分布于长江漫滩中上部，对本工程施工有一定影响；而承压水含水层主要分布于长江漫滩的中下部，厚度大，对本工程施工影响大。此外，本场地下伏基岩由白垩系浦口组(K2p)泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩强风化层和中风化岩组成，基岩裂隙处存在少量地下水，但对本工程施工影响较小。

图1 220kv 高压线与地连墙平面位置关系示意图

根据场地所在地理位置坐标图，车站东侧为雨润食品加工园和雨润食品公司，西北方向为明基医院规划医疗用地，现状为空地；西南方向为双和园小区；沿泰山路以东有沙洲东河、220kV 架空高压线两回；沿泰山路以西为明基医院规划医疗用地，现状为空地，车站南侧为油坊桥，现已拆除。对地下连续墙施工有影响的为220KV 架空高压线。

3 施工难点

地下连续墙成槽是施工的关键步骤，采用合理的开挖方法可以显著提高施工效率，缩短建设工期。就目前来说，地连墙成槽普遍采用的施工方法是，先采用冲桩机在槽段两端冲孔，然后用抓斗挖去孔间的土墙，这种方法操作比较成熟，但也存在一些缺点和改善空间。特别是在本场地地质环境条件中，其适用性受到了很大限制，难点主要体现在以下几个方面：首先，施工中很难保持槽壁的平整度及成孔质量，容易出现塌壁现象。雨润站位于长江漫滩，地下水丰富，地质条件复杂，此类地层中，泥浆护壁容易受到外部条件的影响导致在墙体和槽壁接触面无法生成稳定的泥皮，造成局部塌壁失稳现象。另外，冲击锤快速下落也可能加剧槽壁失稳，影响成槽效果。其次，由于地下连续墙过深，成孔垂直度控制和混凝土浇筑质量存在较大的不确定性。另外，冲孔桩机下落过程易受到干扰，比如钢吊绳摇摆、泥渣阻碍冲击锤下放导致歪斜等，造成连续墙外踢或内挤等倾斜病害。最后，施工效率受到限制，由于本场地地下条件复杂，成槽施工过程中，泥浆重度比常规更大，而且，实际施工现场泥浆很大可能会混入地下土渣，使冲击锤与泥浆间摩擦力进一步加大，损失大量动能，降低冲击破碎效率。

4 地下连续墙成槽施工方案

4.1 成槽施工准备

雨润路站主体东侧及部分端头共计58 幅地连墙受220KV 架空高压线影响，传统成槽机（高18.5m）作业时因侵入高压线安全距离（6m）无法在高压线下施工，为实现此部位成槽作业需改造成槽机，项目部委托专业厂家对成槽机高度进行改造，成槽机大臂高度改造至13m，作业时距高压线最低点距离8m，大于安全工作距离能保证正常施工。但由于成槽机大臂高度降低抓土后无法装车，项目部用10mm 钢板焊制渣土箱，渣土箱高1m、长3m、宽2m，成槽机抓土后向渣土箱弃渣然后用挖机二次倒运至渣土车上。

地下成槽施工毋庸置疑是地连墙施工的重要工序，因此可以把提高挖槽的效率当作缩短工期的关键工作。与此同时，地连墙墙体质量好坏也与成槽施工质量密切相关，成槽精度越高，墙体越是平整。

4.2 成槽施工步骤

4.2.1 单元槽段要求

根据设计文件，工程整体地下连续墙槽段宽度6m居多，符合成槽机施工最小宽度的要求。考虑到成槽结束后要吊放钢筋笼，在单元槽段施工前，应在槽段的分幅宽度以外左右垂直度偏差扩大200mm。槽段开挖先施工1、3、5 槽段，再施工2、4 槽段，即整体施工原则为跳幅施工。

4.2.2 成槽开挖

⑴在成槽机就位之前，要在开挖好的导墙上标记出分的槽段号，确定抓斗中心线位置，确保每次下放没有偏差，也能避免抓斗左右摇摆造成施工的误差；在成槽机就位之后，根据前一步标记的编号及放置的标记物，保持抓斗能平行于导墙工作。

图2 地连墙三抓成槽示意图

⑵开挖前，根据设备资料和现场资料，确定成槽机抓斗打开宽度和槽段长度，确定先行开挖幅段间隔开挖，这样可以更好地保证开挖时成槽机两侧边界受力平衡，以达到维持槽壁平整垂直的效果。

⑶单元槽段成槽步骤为，先在挖槽段两头位置成孔，再挖孔之间的土墙，从两侧向中间部位施工。这是由于若使成槽机抓斗两边打开后能整体覆盖住土体，会让抓斗两侧受力均匀，不会出现一端悬空，另一端嵌入土体的状况，从而保持槽壁垂直度。另外，为了满足槽底直线性，当开挖至设计标高处时，应继续向下开挖一定深度，将由于施工原因导致的槽底凹凸不平整合。

在施工时，有时在转角处部分槽段上，抓斗没法一次性将土挖完，或者，能一次性挖完但可能造成抓斗两边不受同等的力作用，这时要特制用来平衡受力的钢架，根据实际情况在一侧下放，来避免槽壁产生左右歪斜的情况。

⑷成槽开挖过程中需要注意以下几点：首先，抓斗闭合缓慢匀速下落，在接近开挖土体位置后方可打开，每次挖土深度不易过大，否则会导致泥浆灌入冲击槽壁造成槽壁局部失稳塌落；其次，在浇筑混凝土完成之前，地面重型机械不允许在槽孔附近移动，也可能导致槽壁破坏；最后，挖槽过程中要时刻关注成槽机上的垂直度检测仪表,及时调整开挖工具的垂直度。

⑸施工开始时应该选择实验槽段，通常为划分的标准幅段。

4.2.3 异型地下连续墙成槽施工

本工程异型连续墙包括2 个“L”型槽段和3 个“Z”型槽段，在主体围护结构施工中，需要格外控制异型墙施工质量，具体施工要点为：

⑴抓斗安装后，悬吊的抓斗主体需要保持垂直，同时检查与施工有关的仪器，也要关注液压系统是否有渗漏等。

⑵挖槽机进入现场后，应根据场地实际情况开至异形墙导墙内侧，同时保持抓斗平行于基坑开挖面边线，让导板可以不借助人力平行紧靠导墙自然下落，若出现偏角或者旋转情况，要及时调整。

⑶成槽过程中，从两端开始向中间开挖，保持抓斗受力平衡。遇到槽内地下水流入情况应配备专人时刻监控，拦截水流并加入适量泥浆，观察变化。成槽结束后，要及时检查槽各项指标是否达到要求等，满足后进行清槽工作。

5 质量保证措施

5.1 成槽作业技术保证措施

施工前，务必进行精确测量，严格遵循复核制度，要求做到两人以上独立计算测量资料，以便加强内外业之间的校核；严格保护施工控制桩并定期复核；槽段开挖期间，为防止泥浆质量受到流入槽内的积水影响，要在导墙外侧设置止水围护；在成槽过程中，开挖不可避免会遇到不同地层，要及时调整泥浆的性能和配合比；最后要严格按照有关成孔指标，清孔、修整、刷壁。

5.2 施工遇到问题的预防与处理措施

5.2.1 槽壁坍方预防及处理措施

根据本工程场地地质条件报告，施工过程将穿越以杂填土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土与粉砂互层、粉砂层为主的地层。地下连续墙施工成孔后，为了防止孔洞坍落，保持槽壁稳定性，可以采取以下几个方面措施：

⑴改善泥浆性能：除去泥浆含量、作用时间等因素，泥浆性能也能影响槽壁的稳定性，这是由于更好的泥浆性能可以显著提高槽内压力，达到放塌效果。施工时采用优质膨润土，拌入纯碱可以实现。

⑵降低施工影响：①成槽时抓斗匀速慢慢下放和提升，以减少抓斗对槽壁的冲击；②成槽过程中控制地面大型机械设备，确保墙身表面平整，也避免载荷造成土壁塌方；③施工时，为防止地下水汇入，要保持泥浆液面更高且稳定达到槽段要求位置，否则及时补充；④各班组之间应加强工序间的联系，优化组织方案，加强衔接配合，尽量缩短工期，有助于降低挖槽过程中意外情况发生的可能性；⑤下雨天施工要谨慎，当雨量大到会影响施工质量时，暂停施工并暂时封闭槽口。

此外，成槽过程中及成槽后大型设备远离槽段，降低周围建筑物沉降和位移给施工带来的影响，时刻监控并制定相的措施。一旦出现坍方等意外情况及时采取以下处理措施：①将坍方槽段全部回填并夯实；②分别在坍方槽段内外两侧每侧打入两排Φ600@400 高压旋喷桩，旋喷桩宽度为该槽段宽度加上槽段两端分别外延的50cm，即L+50+50；③待旋喷桩达到规范要求强度后再进行该槽段的开挖。

5.2.2 成槽垂直度控制措施

导墙是地下连续墙施工成槽的前提工作，导墙是否垂直可靠，直接影响着墙体上部的垂直度和平整度，因此必须保证导墙施工精度满足要求；另外，要优选成槽设备并要按照规范程序施工；施工过程之中要通过仪表显示的垂直度及时调整抓斗角度精度；成槽后用超声波设备检测，若有垂直度偏差超标等现象应进行修复；最后，施工作业全程保持在坚硬地面上进行，排除设备负重倾斜造成施工误差。

6 结束语

地下连续墙是地铁工程施工的核心围护结构，其质量不仅影响整个工程施工过程，还与地铁投入使用后的安全性和寿命有着紧密的关系。通过对南京地铁7 号线雨润路站地下连续墙成槽施工的研究总结，更加深刻的理解了超深地下连续墙施工工法，也明白如何保证施工质量，但同时也碰到了一些难以处理的状况，包括高压线杆影响成槽施工、成槽垂直度难以控制等。在施工中通过各方面共同努力，成功克服了上述问题。这也为今后各地复杂条件超深地下连续墙施工提供了宝贵的经验。