有限空间下地下连续墙施工技术

2020-07-20张怀鹏

四川建筑 2020年2期

张怀鹏

(中铁十六局集团轨道公司，北京通州 101100)

传统的地下连续墙采用成槽机配合履带吊整体的施工工艺，这种方法适用于场地空旷，车站上空无障碍物的施工条件。但对于在有限的空间下，进行地下连续墙施工，往往需要综合多种施工方法和大型施工设备，施工难度大、安全风险高、速度慢、施工质量难以把控。

本文结合地铁8号线河景路站面110kV高压架空线横跨基坑影响。地下连续墙钢筋笼整体加工，采用折臂吊分段吊装，与此同时为了确保施工时高压线安全状态，采用限高架主动防护结合红外线报警及非接触智能预警设施，形成了全方位立体监控系统的施工工法，成功地解决了有限空间下低净空近距离条件下深基坑地下连续墙施工难题，使施工工期大大缩短，于此同时减少了高额的管线改迁费用，提出了质量控制的建议及措施。对有限空间下类似地铁工程具有指导作用。

1 工程概况

中铁十六局集团有限公司承建的杭州地铁8号线河景路站位于杭州市萧山区规划西青三路上，为地下2层岛式站台车站。车站全长229.96m，标准段基坑宽度21.7m，开挖深度约15.2m，端头井基坑宽度25.8m，开挖深度约17.1m。车站主体结构采用双层双柱三跨现浇混凝土箱型结构。车站上空有一条110kV架空高压电力裸线横跨基坑，呈东北、西南走向与车站斜交，杭州电力局工作人员测得导线弧垂最低点为16.06m，光缆10.6m；。在围护结构施工阶段，共有10幅地下连续墙受到高压线的直接影响(图1)。

图1 高压线横跨车站基坑

2 施工设备选型

由于车站上方110kV高压线的存在，要求所选用的机械设备能够满足低净空条件下施工，本工程原计划采用卧式成槽机(金泰SGL40)、低净空铣槽机(宝峨MBC30)、冲击钻机。其中低净空铣槽机成本费用高，维修和维护要求专业技术高，需要专门技术人员操作，不利于项目实施；冲击钻机设备简单，操作方便，机械故障率低，孔壁稳定，泥浆用量少，但是对于原状土层扰动较大，成槽较慢，无自动纠偏装置，槽壁垂直度难以保证；并且常规的成槽机工作状态机械高度约15m左右，无法满足低净空下施工要求。卧式成槽机(金泰SGL40)成本费用低，维修维护要求低，且具备自动纠偏装置，槽壁垂直度能得到可靠保证。

钢筋笼分节吊装作业预案中对门式架吊装、折臂吊(俗称：鹰嘴吊)吊装进行比选，门式架施工虽能满足施工要求，但需要预先铺轨，灵活性差，钢筋笼对接难度大，耗时耗力，进度缓慢，且手动葫芦无法满足起重要求，必须安装电动葫芦进行起重作业，安全系数低；折臂吊(俗称：鹰嘴吊)不仅能满足低净空下的施工要求，而且施工灵活，经济效益好，大大提高施工进度。故本工程最终选用成槽设备：卧式成槽机(金泰SGL40)，吊装设备：折臂吊(拓达150t)。

3 高压线下防护措施

在110kV外电架空线路附近施工作业时，施工机械的任何部位或被吊物边缘与架空线水平安全距离为4m，垂直安全距离为5m。考虑到外界自然条件的影响，如风向，室外气温过高等都会导致导线的水平、垂直方向发生偏移；为了确保高压线下施工安全，适当增加安全距离的预留是有必要的，将高压线下安全距离垂直方向上控制在6m，水平方向上控制在10m。

3.1 限高架的搭设

在车站地下连续墙施工过程中，主要影响高压线安全的施工活动为地下连续墙的成槽施工以及钢筋笼的吊装作业。在车站施工开始前通过搭设限高防护架的方式辅助限制机械高度，保证高压线安全。

限高防护架采用钢管立柱加钢丝绳搭设，立柱：采用φ20cm的钢管柱，埋入基础1.3m用混凝土浇筑，地上0.5m处焊接四道斜撑，并全部浇筑到基础内，钢管柱底部设置防撞墩(长×宽×高=1m×1m×1.4m)，立杆地面以上高度为9m。立柱沿施工便道两侧布置，要求覆盖整个高压线影响范围，便道外侧各布置5根，共10根φ20cm的钢管柱，柱顶安装红外线电子报警器。考虑到夜间工作情况，在立柱上每隔1.5m刷反光漆，并沿外侧立柱安装轮廓灯。立柱间连接：基坑两侧连接在柱顶用φ10cm的钢管柱进行连接；基坑两侧的立柱之间，采用尼龙绳进行连接(图2、图3)。

图2 限高防护架搭平面设示意

图3 施工现场限高防护架搭设

3.2 报警系统布置

3.2.1 红外线报警装置

在立杆顶部设置红外线对射报警器，共设置5组.覆盖整个高压线影响区。当施工机械进入高压线影响区遮断红外线光束时就会引发报警，提示高度超限，立即停止作业，保证高压线安全。

3.2.2 非接触智能预警系统

施工中会经常使用到临时租赁机械，这些设备操作人员对于现场110kV高压线情况不明，再加上设备操作人员受注意力、判断力、视力范围、风力风向、设备运动的惯性等影响，极有可能因为意外情况造成触电事故，因此在高压线影响区作业的临时租赁机械上安装有YJM-55型高压电力设备非接触智能预警系统。当这些设备在高压电力线路附近进行工作时防触电预警系统会随着距离的变化，电压的变化，自动检测设备与高压线路的距离，当距离到达设置的范围时就会自动报警。

4 施工技术措施

高压线下受到影响的地下连续墙(N15～N19、S15-S19)采用金泰SGL40低净空液压抓斗成槽，拓达150t折臂吊进行分节吊装施工，其中钢筋笼长41.8m，分7节进行吊装，约6.5t/节，钢筋笼分6节制作(即7m+7m+7m+7m+7m+6.8m)。分节钢筋笼吊装入槽接头对接处采用直螺纹套筒对接，最后整体进行水下混凝土浇筑。

4.1 成槽施工

出于钢筋笼安全平移、顺利对位考虑，地下连续墙钢筋笼吊装分解对接垂直度偏差较大，施做导墙时迎土侧已向外扩大80mm，内净空达到880mm；成槽垂直度控制通过成槽机自带自动纠偏装置仪表与超声波检测辅助修槽来实现，每幅墙超声波检测3次，垂直度精度控制在1/300以内。地下连续墙钢筋笼下放过程不可逆转，一经下放无法再提起，因此成槽施工时成孔深度比设计深度深30～50cm。

本工程地下连续墙施工多处于富水粉砂层，成槽施工中调节泥浆配合比无法达到槽壁稳定效果，造成成槽过程中出现侧壁塌孔现象，严重影响施工地下连续墙施工质量，提前在地下连续墙周边辅以成槽降水井来提高槽壁的稳定性。

地下连续墙钢筋笼连接6次，用时约14～16h，槽壁稳定性要求较高，为避免出现槽壁缩颈现象，新鲜泥浆黏度和泥浆相对体积质量两项指标上限相应放宽至30和1.2。循环泥浆参数控制(相对体积质量1.05～1.25；黏度30～40；含砂率小于7 %)确保泥浆护壁质量。钢筋笼安放时相应增大对泥浆指标与泥浆液面高度的检测频率，如发现泥浆相对体积质量过小的情况应立即补充泥浆相对体积质量较大的浆液，基本保证浆液与导墙顶面持平。二次清孔达标后再进行水下混凝土灌注。

4.2 钢筋笼制作

因为钢筋笼需分节吊装，每节钢筋笼制作精度直接影响地下连续墙整体质量，所以影响区地下连续墙钢筋笼统一安排在钢筋加工场钢筋平台上整体分节制作。综合考虑到(1)已加工成品的分节钢筋笼钢筋不可进行轴向平移或旋转，只可通过扭力扳手转动套筒完成机械连接；(2)钢筋接卸连接的过程中，钢筋笼需在空中停留等待，需要尽量简化操作，缩短施工时间，实现连续流水作业，以减少操作过程中发生意外情况的可能性，确保施工安全可控。每节钢筋笼之间采用直螺纹套筒进行机械连接，并对每节钢筋笼进行编号刻划标识，主筋制作前统一进行调直，确保没有局部的弯折。

4.3 钢筋笼吊装

本工程钢筋笼吊装过程中原计划采用门式架吊装施工，门式架施工虽能满足施工要求，但仍需要大型吊车进行配合，施工前需预先铺轨，灵活性差；普通手动葫芦无法满足起重要求，必须安装电动葫芦进行起重，安全系数低；钢筋笼对接难度大，耗时耗力，进度缓慢；根据前期施工效果。折臂吊比门式架施工灵活，无需外部设备辅助，经济，大大提高施工进度。经过前期的施工对比，最终确定采用折臂吊进行吊装作业。

钢筋笼在吊装过程中如何防止变形是钢筋笼吊装控制要点，一旦钢筋笼变形很难连接成一个整体，因此钢筋笼中心位置、吊点位置选择是否合理，都是确保钢筋笼起吊回直后垂直度的关键。分节吊装钢筋笼时，扁担采用水准仪进行调平，安排信号工进行指挥吊装，随放随接，专职安全员全程旁站。用槽钢扁担将第一节钢筋笼搁置于导墙面上，待第二节钢筋笼起吊与第一节钢筋笼进行直螺纹套筒连接。

4.4 彩条布隔离槽壁

本工程位于钱塘江东岸，地下连续墙自上而下主要穿越：②42砂质粉土夹粉砂、③4砂质粉土、③5粉砂等复杂地层，由于卧式成槽机成槽时间较长，且由于钢筋笼分节下吊连接难度较大，槽壁稳定性要求较高，为避免出现槽壁缩颈现象，导致该槽段钢筋笼保护层减小，在开挖过程中会出现地下连续墙大面积漏筋现象，极易发生流砂、管涌事故，严重影响基坑安全；为了确保地下连续墙的施工质量，在钢筋笼分节下方过程中在开挖侧钢筋笼表面固定彩条布，彩条布有效隔离钢筋与槽壁，防止泥土塌入地下连续墙内，有效防止了地下连续墙出现泥土夹层及漏筋的现象(图4)。