地下连续墙施工技术在地铁工程中的应用

霍雅倩 姚传勤 马海彬 白蓉 曹建元

摘要：地下连续墙是一种较为先进的深基坑支护形式，是地铁围护结构常用的一种方式，这种围护结构施工时对于周围建筑物地基扰动小。文章以深圳市地铁16號线安良站为实例，根据安良站地质水文状况，制定地下连续墙专项施工方案，对其施工工艺及重难点处理措施进行介绍，可为类似项目提供参考。

[作者简介]霍雅倩（1995—），女，硕士，研究方向为土木工程建造与管理。

1 工程概况

深圳地铁16号线安良站位于惠盐中路东侧，沿惠盐中路南北向敷设，东南两侧各有一家物流公司，西侧靠近两棵160年的荔枝古树，北侧为安良村。本站长340.7 m，宽45.6 m，建筑面积达31 993 m2，基坑开挖深度为17.5～24.9 m，站台采用为地下2层6跨14 m岛式，主体为框架结构，围护结构采用地下连续墙和内支撑支护组合体系，明挖顺筑法施工。

2 施工地质情况

经勘测发现安良站所处地层为杂填土、含卵石、粉质黏土、强风化花岗岩、中风化花岗岩和微风化花岗岩，地质条件复杂，钻孔溶洞率高，填土层等不良地层多;周边民用住宅、商用建筑及工厂密集，构筑物基础形式多样，管线密集，包含管廊、电力管沟、燃气管道等敏感管线。基坑支护及土方开挖风险高，因此要综合考虑对周边建筑物、管线的安全影响。

3 地下连续墙施工

安良站以地下连续墙加内支撑作为围护结构体系，地下连续墙厚度有800 mm、1 000 mm两种类型，单幅长度4～8 m，主要分为“一”字型、“Z”字型、“L”型及少量异型，各槽段之间采用工字钢连接。由于安良站基坑开挖最大深度为24.9 m，为防止出现坍塌事故，确保施工安全进行，基坑内侧从下而上共布置4道支撑体系，第1道采用混凝土支撑，2～4道为800 mm钢支撑。

当车站施工地下连续墙受到空间限制时采用冲击钻成槽，作业空间条件良好时采用液压抓斗槽壁机成槽;受地质条件复杂的影响，如遇到坚硬岩石层时，采用冲击钻机入岩;钢筋笼在现场集中加工，履带式起重机吊装下放钢筋笼入槽;水下灌注混凝土采用双导管。

3.1 导墙施工

施工前首先必须完成征地拆迁、管道改迁、绿化迁移及场地平整等工作，并组织机械设备、人员安全有序进场。

（1）导墙形式为“┐┌”形，混凝土强度等级不低于C20，宽度为950 mm，侧墙厚度为300 mm，翼板厚度为200 mm。采取分段施工长度控制在30～60 m之间，导墙之间的接茬部位严禁与接缝处重合。

（2）导墙深度根据地质勘察报告并结合地下管线处理深度确定，经考察施工场区内地下管道及管线埋深在0.8～5.87 m，处理深度在1.0～6.0 m。导墙深度取值：①处理深度1.5 m以下，施工1.5 m深常规导墙;②处理深度1.5～2.0 m，采用二八灰土回填后，按开挖面以下300 mm深度加深导墙;③处理深度2.0 m以上，先在两侧采用双排咬合桩进行槽壁加固处理，最后施工1.5 m深度的混凝土导墙。导墙沟槽开挖结束后立刻将导墙中心线与沟槽中心线连接，接着采用低强度混凝土浇筑而成的垫层作为底模。

（3）导墙开挖至设计深度后，绑扎导墙钢筋，将导墙水平钢筋置于内侧并连接成整体，竖向钢筋钩住地面;导墙侧墙模板采用定型木模并采用钢支撑头加钢管支撑保障措施加固模板;混凝土浇筑前在两边各设置一根导管，浇筑时要均匀对称交替下料，同时将2台振捣器间距600 mm放置，快速振捣;混凝土浇筑36 h，通过试验判断混凝土设计强度等级是否达到70 %以上;模板拆除严格遵守遵循“先支后拆，后支先拆”原则，拆除模板后立即铺设上、下两道木支撑，支撑呈梅花型，间距1.8 m。

为确保后续成槽施工质量，在导墙的施工过程中定期对导墙的垂直度、轴线偏差和平整度等指标进行测量与控制，具体允许偏差值和检测方法见表1。

3.2 泥浆制备

根据施工经验为满足施工地质要求，泥浆配置应按照最易坍塌地层设计，这样才能使得槽壁更加稳定可靠，确保地下连续墙施工的连续性。

（1）本工程优先采用膨润土和洁净的淡水制备泥浆，配合比根据施工范围内地层物理力学指标并结合施工经验拟定为：膨润土∶CMC∶纯碱∶水=118 kg∶0.5 kg∶4.5 kg∶959 kg，施工现场在拌制泥浆时，各分加减量误差不大于5 %。泥浆配合比根据地质水文条件的变化做相应调整，当遇淤泥及淤泥质土层等不良地质时，通过增加膨润土用量提高泥浆比重和粘度，必要时掺入重晶石粉、锯末等外加剂，改善泥浆性能，维持槽壁稳定。

（2）拌制完毕的泥浆不能立即使用，目的是让新鲜泥浆充分发酵，达到泥浆使用规范要求。充分水化后的泥浆通过泥浆泵注入沟槽，在成槽完成后和刷壁符合要求时，及时抽取槽内上、中、下三段的泥浆进行比重、粘度、含砂率和pH值的指标测定;首次泵送混凝土后，及时回收泥浆，若回收的泥浆性能符合施工要求，则将回收的泥浆再次注入，以便提高资源利用率;若泥浆性能指标不足以再次利用，则将废浆引入专门的沉淀池中，然后采用泥浆分离系统将废弃泥浆进行水、泥分离，处理后的泥浆废渣不得随意放置在施工场地或其他影响城市容貌的地方，应集中处理外运指定地点，分离后的水循环利用。

（3）泥浆性能控制：根据泥浆不同使用阶段及时进行泥浆指标的检验，防止出现泥浆渗漏及土体失稳。因此需要每2 h就对泥浆容重、含砂率、粘度、pH值等关键指标进行测定。检验标准如表2所示。

3.3 成槽施工

由于安良站地质条件复杂，钻孔溶洞率高且为全线建筑规模最大的站点，工作量大、工期紧张，计划采用3台悬吊式液压成槽机进行成槽施工，确保达成施工进度目标，若液压抓斗成槽至岩面后不能达到设计终孔标高时，则采用2台冲击钻进行入岩处理。

（1）采用“跳孔挖掘法”的顺序进行单元槽段施工。即每个施工段按照n、n+2、n-1、n+1、n+3、n-2、n+4、n-3的顺序跳槽依次施工。成槽施工中，先施工“L”形转角、接着进行"Z"形槽段处理，最后完成其他的槽段。其中n、n+2幅钢筋笼两端均带H型钢接头，n+1幅两端均无H型钢接头，其余各幅均为一端带H型钢接头，设置于与后幅连接处（图1）。

（2）单元槽段施工。槽机抓斗入槽、出槽要瞄准位置，控制抓斗下放，避免抓斗触碰槽壁，并控制每进尺不超过50 cm;整个成槽过程中，司机须时刻观察液压成槽机仪表盘上显示的有关垂直度的数据，若数据出现偏差立刻停止继续施工，及时纠偏控制成槽精度;每幅沟槽完工后设置3个检测点，利用超声波进行测深，及时对成槽质量情况判断。

（3）清底刷壁。整个施工槽段开挖至设计标高后停止开完，停置1 h后，从设计标高起沿槽段长度方向以1 m/s的速度，下放抓斗，清扫沟槽底部沉渣，清槽时须考虑地质情况，确保施工安全进行。如果地下连续墙槽段深度较大，抓斗清孔后采用泵吸式反循环工艺清孔，即用新鲜泥浆置换槽内废浆，并及时补充性能指标符合要求的泥浆，目的是为了维持槽底浆面平衡。

刷壁是成槽收尾过程中必不可少的环节，规范的刷壁流程可以使地下连续墙围护具有防水的效果。本站地下连续墙接头采用钢板焊接，接头为“H”型，因此选择偏心吊刷进行自上而下刷壁，，通过观察刷壁器的毛刷面无泥判断刷壁是否完成。

3.4 钢筋笼制作与吊装

钢筋笼现场整体制作成型整体吊装，如果受到外界条件限制吊装不便时，分段制作钢筋笼，分节吊装。为保证后续混凝土灌注顺利，主筋焊接间距要考虑混凝土粗骨料是否可以顺利通过，一般要求焊接间距大于粒径的3倍以上;加固筋可以使钢筋笼保持整体刚度，焊接于主筋内侧，弯钩一般不宜设置，如需设置要在内圆外侧处伸露，不影响导管灌注时移动。

钢筋笼吊放是危险性较高的施工流程，应提前编制钢筋笼专项施工方案，并由监理工程师批准后，用于指导现场钢筋笼吊装施工;吊装指挥、起重机司机、司索工必须持本工种有效证件，方可上岗操作。施工过程拟采用整幅吊装，首先由主吊和副吊配合将单幅钢筋水平吊起，整个过程要保持水平缓缓移动，不得发生倾斜;钢筋笼保持稳定后，主吊机持力将钢筋笼竖直吊起至沟槽上方合理高度，同时下放副履带吊臂;钢筋笼安放要瞄准孔位，确保入槽一次顺利完成，钢筋笼下放到指定位置后，为了防止混凝土灌注时产生的动力作用造成钢筋笼上下浮动，在槽孔处采用特定限位装置将笼体牢牢固定。还应注意在运输和入槽时严格按照要求，严禁产生不可恢复的变形，不得强行入槽。

3.5 水下混凝土灌注

（1）钢筋笼入槽后的4 h内，进行隐蔽工程验收，合格后立即浇筑混凝土，配合比按照流态混凝土设计。每车商品混凝土在使用前必须在现场进行坍落度试验，坍落度指标应满足施工需要。

（2）混凝土通过导管进行水下灌注，导管壁厚不小于3 mm，直径不宜超过250 mm，导管分节长度要根据施工工艺确定，其中底管长度至少4 m，接头处采用法兰连接，为确保导管密封到位，不会出现漏浆现象，导管之间连接后使用密封圈进行加固处理。首次使用前将管节试拼，试水压为0.6～1.0 MPa，进行闭水实验，以检验是否符合灌注标准。

（3）混凝土通过导管沿垂直方向灌入槽中，目的是避免导管出现斜向后使钢筋笼主筋受到冲击，产生局部变形扭曲;灌注要连续进行不得中断，且在首批混凝土初凝前完成;浇筑高度接近钢筋笼下端时，将速度放慢，防止钢筋笼受到混凝土灌注影响上下浮动;当钢筋笼被埋入混凝土一定深度时，提升导管，恢复正常速度继续浇筑。

4 重难点处理措施

（1）车站主体基坑距安良村民宅 13.6 m;安全疏散口距离安良村民宅约9.6 m，其中一个进出口距离安良村民住宅仅6.9 m。地下连续墙施工时，势必会对民宅地基安全造成影响。施工前在建筑物周边地面打设袖阀管，布置间距1 m×1 m的梅花形注浆孔，跟踪注浆采用水泥-水玻璃双液浆，配比为C∶S=1∶0.6～1∶1，注浆压力0.2～2.0 MPa，扩散半径小于0.75 m。施工前在基础两端上设监测点，过程中通过获取的检测点数值，采用基础沉降差值法，求得建（构）筑物整体倾斜度数和倾斜方位。时刻密切关注建（构）筑物倾斜、沉降等监测值，出现监测预警时立即暂停施工，召开四方会议，对建（构）筑物采取有效的加固措施，保障民宅使用正常。建（构）筑物沉降、倾斜监测点示意见图2。

（2）本工程车站施工范围内涉及管线迁改的工作量较大，其中较难处理的管线有：一根1 400 mm×1 900 mm雨水箱涵横跨车站，管线埋深22 m;DN150、DN300 两根给水管横跨车站;6孔114PVC通信管线横跨C出入口。施工时对上述管线进行悬吊保护，车站施工完成后恢复原状，施工中对管线布控监测点，测点应布置在管线的接头或对位移变化敏感的部位，通过观察测点的高程变化量对管线动态保持监控，出现过大沉降时及时进行加固措施，确保管线稳定。

5 结束语

本工程施工前综合考虑临边周边建筑物位置、地质条件、管线埋深等实际情况后，组织具有类似地下连续墙施工经验的技术人员增加技术措施，改进工艺流程，编制方案指导施工顺利进行。安良站采用本文论述的地下连续墙改进工艺和重难点处理措施施作地铁围护结构后，不仅保护了周围建筑物的安全使用寿命、地下管线的顺利迁移，整体取得良好施工效益，同时为后续施工创造条件。

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