济南轨道交通4号线小高庄站地下连续墙施工技术

裴 强

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

地下连续墙在深基坑围护中应用广泛，在济南轨道交通4号线小高庄站地下连续墙施工过程中，部分段落地下水位高，泥浆无法起到护壁作用，导致出现槽壁坍塌等现象。现场采取针对性处置方案，保证地连墙的工期及质量，并为类似情况的地下连续墙施工提供解决方法。

1 工程概况

济南轨道交通4 号线小高庄站位于规划青岛路与规划南北三号路交叉口处，沿规划青岛路东西向呈一字型布置。

小高庄站设计为地下两层车站，车站主体总长420.02m，结构标准段宽度为20.7m。车站标准段基坑开挖深度约19.138m，盾构端头井段开挖深度约为20.493m。基坑围护结构采用800mm厚地下连续墙+内支撑的形式，车站主体地连墙共159 幅。

2 工程地质和水文地质

2.1 工程地质条件

钻探深度范围内地层以粉质黏土、黏土、细砂、卵石和含碎石粉质黏土为主，局部揭露胶结砾岩、卵石。

2.2 水文地质条件

勘探孔深度范围内揭露的地下水类型为潜水与承压水。潜水含水层主要为粉土层、细中砂层；上层承压水含水层主要为细中砂层、卵石层、粉土层；下层承压水含水层主要为中细砂层、卵石层、卵石层。

3 地下连续墙设计情况

基坑支护体系采用800 mm 厚的地下连续墙，其中有12幅地连墙深20.678m、49 幅地连墙深25.2m、42 幅地连墙深26.7m、11 幅地连墙深27.2m、45 幅地连墙深30.7m，共计159幅，采用工字钢接头，工字钢为10mm 厚钢板焊接，保护层厚度迎土面为70mm，迎坑面为70mm。墙身混凝土强度等级为水下C35。最长钢筋笼为30m，最重的钢筋笼质量约25.18 t。

4 地下连续墙施工技术

4.1 导墙施工

场地平整→测量定位→挖槽→垫层施工→钢筋安装→模板安装→混凝土浇注→养护→拆模、方木横支撑→铺底砂浆。

导墙分段施工，每段长约30 m。导墙接缝要错缝搭接，与场地硬化预留的水平钢筋连接，使导墙与地面成为一个整体，防止施工机械荷载大造成导墙移位，必要时设置临时支撑，挖槽前拆除。

4.2 连续墙成槽

采用分幅跳槽法施工，标准槽段采用“三抓法”开挖成槽，即先抓两侧土体，后抓中心土体，分层开挖至设计槽底标高。转角槽段采用先短边后长边的原则开挖。

在成槽过程中，根据出土量补入适量泥浆，保证泥浆液保持在规定高度，泥浆液面应高于地下水位0.5 m～2.0 m。成槽时不宜快速掘进，以防槽壁失稳[1]。经常测量槽深，防止超欠挖。开挖至设计标高后，进行一次扫孔，然后用泵吸反循环法进行二次清槽。当成槽过程中出现泥浆大量流失、突然变稀、翻泡或地面下陷的情况，暂停掘进，查找原因，采取相应措施后再施工。

清槽完成后，检测孔底泥浆及槽深，如果不符合要求，就再次进行清底置换，直至符合要求为止。

4.3 清槽换浆

清槽采用沉淀法，直接用抓斗清除槽底沉渣。

当空气升液器反复在槽底移动不再抽出土渣，实测沉碴厚度小于10 cm 时，停止移动空气升液器，开始置换槽底部的泥浆。钢筋笼安装后，当槽底泥浆不合格时采用置换法清槽处理[3]。

在清槽换浆的过程中，必须保持吸浆量和补浆量平衡，避免出现泥浆外溢或浆面下降到导墙顶以下1 m 的情况。

4.4 钢筋笼施工

钢筋笼在现场加工平台上整体施焊。吊筋的长度根据实测导墙标高计算。在钢筋笼吊放前，再次复核导墙上支点标高，精确计算吊筋长度。经过自检及监理验收合格后起吊钢筋笼[2]。

现场采用1 台200 t 及1 台100 t 履带吊车8 点起吊，空中回直，一次性整体入槽。

为避免在起吊钢筋笼时出现变形，安设纵、横向起吊桁架，确定吊点位置，增加钢筋笼刚度。

4.5 混凝土施工

采用快速接头钢导管，使用前进行水密试验。导管内径φ300 mm。标准槽段设置2 根导管，导管间距3 m，导管距槽段端头1.5m，钢筋笼吊装完毕后及时进行连续墙砼浇注，且须在4 h 内进行。混凝土面连续浇筑、均衡上升[4]，2 个导管间的混凝土面高差不大于0.3 m。

随着混凝土面上升，要适时提升和拆卸导管，导管插入混凝土深度保持在2～4 m，在混凝土浇筑过程中，导管不能提出混凝土面，并且要避免导管在提升过程中碰撞钢筋笼。

4.6 槽段接头

槽段采用“工”字钢接头，施工时接头工字钢外侧设置锁口管，防止钢筋笼移动及混凝土绕流。根据混凝土强度的发展情况、气温和锁扣管的埋置深度等因素来确定锁扣管拔出时间。在混凝土浇注开始后2 h～3 h 开始拔动，然后再使管子回落，无异常后每隔20 min～30 min 拔出0.5 m～1 m。在混凝土浇注结束后4 h～8 h 将锁扣管全部拔出。

4.7 声测管埋设

混凝土地下连续墙应采用声波透射法检测墙身结构完整性，检测槽段数不宜少于总槽数的20%，且不少于3 个槽段。

5 涌水段地下连续墙施工现场处置

5.1 现场情况

N5 幅地下连续墙位于基坑底西北角，幅宽6 m，墙厚0.8 m，槽深22.2 m。开槽时泥浆密度为1.04，稠度73 s。

第一抓抓取本幅东侧，宽度2.8 m，向东外放0.3 m，第一抓抓取完成后开始出现明显涌水，为保证泥浆质量，取13kg 氢氧化钠用水融化后倒入第一抓槽内，并用抓斗搅拌均匀，泥浆质量得到改善。

第二抓为本幅西侧，宽度2.8 m，向西外放0.3 m。

第三抓为本幅中央，抓取跨度1m，本幅成槽。第三抓开抓时测量泥浆密度为1.03，稠度17 s。

成槽后提钻立刻测量孔深，孔深减少1.5m，立刻安排成槽机清槽，清槽后再次测量孔深，孔深减少2m。此时，立即在槽壁泥浆液面做标记，1min 水位上涨3cm，预计为0.5m3，并逐步加快。后测量孔深，实测孔深为16m，此时塌方稳定。清除现场渣土后对槽壁进行超声波检测。

5.2 问题分析

根据地质勘察报告描述，本车站的地下水主要为上层承压水水头埋深3.40～6.50m，水头标高22.64～26.34m，含水层主要为细中砂层、卵石层；下层承压水水头埋深3.70～5.20m，水头标高24.54～25.24m，含水层主要为细中砂层、卵石层。

目前导墙的施工标高北侧为19.7m，南侧为20.1m，导墙标高低于承压水水头标高6.6m，槽内泥浆无法平衡水头压力，造成承压水侵入槽内，稀释泥浆，改变了泥浆的性能，破坏泥浆护壁造成槽壁坍塌。地下水的侵入也会对后期连续墙墙身混凝土的性能造成影响。所以必须采取针对性措施进行处理。

5.3 方案确定

南北三号路处地连墙施工前承压水头较高，涌水现象较为明显，地下水流动较大，泥浆护壁无法成型。根据现场情况分析，经过研究后采取以下措施：1）降低承压水头，减缓地下水的流动，减少因地下水侵入槽内对泥浆护壁的破坏。2）在地连墙施工的过程中，适当增加泥浆的密度、减少泥浆的失水量。加强泥浆检测，在成槽、抓槽的过程中，冲孔、清孔以及浇筑混凝土前须多次检测，成槽过程适当增加泥浆密度，浇筑混凝土前通过换浆保证浆液指标合格，并保证泥浆液面高度。3）加强观测，安排测量人员对本段地连墙施工区域周边每日进行观测，发现问题及时分析处理[5]。4）槽段采用工字钢接头，提高接头部分的止水效果。

综上所述，考虑现场施工条件、材料运输、工期及施工组织等因素，采用施作减压井降低承压水头的方法来减缓地下水的流动，同时采用增加泥浆密度保证泥浆护壁成型的方案，逐渐成槽。

5.4 方案实施

5.4.1 减压井施工

根据地质报告描述的承压水水头压力以及抽水量试验结果，由专业降水设计人员设计，在地下连续墙外南北布置12 口减压井降低承压水水头压力至导墙标高以下5 m，具体的减压井数量、深度、位置如图1 和图2 所示。

图1 减压井平面布置图

图2 减压井剖面图

减压井开始运行后24 h 不停抽排，通过观测，13 天后静水位逐渐稳定，测得水深5.8 m，承压水头降低设计要求范围内，然后开始施工N5 地连墙。

5.4.2 地下连续墙施工

N5 地连墙成槽，测量泥浆密度为1.07，稠度21 s。在开挖过程中无涌水现象，泥浆液面稳定，无上升和下降趋势。超声波成槽检测结果如图3 所示。

图3 UDM100 超声波成孔（槽）检测记录

根据超声波检测结果可看出无塌孔现象，钢筋笼吊装完毕后检测沉渣厚度3 cm，满足设计要求。证明此方案可行，随即进行其余段落连续墙施工。

6 成墙情况

6.1 成墙检测情况

地连墙到达设计强度后，及时通知第三方检测单位进行地连墙超声波检测。地下连续墙进行槽壁垂直度检测，检测数量不得小于同条件下总槽段数的20%，且不少于10 幅；墙体混凝土质量检测采用声波透射法，检测数量不少于同条件下总墙段数的20%，且不得少于3 幅墙段，每个检测墙段的预埋检测管数不少于4 个，布置在墙身截面的四边中点处。该项目159 幅地连墙，共检测33 幅地连墙，全部合格。

6.2 基坑开挖情况

小高庄站一期采用放坡拉槽方式开挖，主体结构基坑开挖后，露出地连墙平整度较好，极少出现槽壁坍塌现象造成鼓包、地连墙混凝土侵入主体结构范围现象，地连墙无渗漏水现象，特别是地连墙接头处，渗水情况得到很好地控制。

7 结语

通过整个工程施工过程来看，该项目所采用的地连墙工工艺满足施工要求。特别是对涌水段地连墙施工采取针对性处置方案，该方案具有投资少、可操作性强、处理时间短、成功率高和风险小等优点，取得显著的效果。对涌水地段地下连续墙施工起到一定的借鉴作用。