富水砂层地下连续墙施工技术探究

2024-03-09龚洪祥

大众标准化 2024年4期

龚洪祥

（南京地铁建设有限责任公司，江苏南京 210008）

城市建筑群集中地区的车站基坑施工是地铁建设中难以绕过的问题之一，特别是富水砂层具有水压大、渗透性强、流动性强，基坑降水困难等特点，如果围护结构施工质量得不到保障，极易出现涌水涌砂等问题，导致周边地表塌陷、建构筑物破坏。通过对地质、水文条件的研究，文章根据以往的施工经验，总结出一套富水砂层地质地下连续墙施工技术，有效地保障了施工进度及后续基坑开挖的安全性，取得了良好的社会效益及经济效益。

1 工程概况

1.1 工程简介

南京地铁11号线一期工程整体位于江北新区，线路全长约27 km，其中珠江南站设置于浦滨路下方，跨江淼路、云弛街和一条规划路。车站总长515 m，净宽20.1 m，标准段深度16.5 m，建筑形式为双柱三跨岛式车站，配线区为单柱双跨箱型框架结构。车站共设9个出入口、4组风亭、1组冷却塔。

1.2 围护结构概况

车站主体围护，采用了内支撑+地下连续墙，主体结构地下连续墙厚度800 mm，地下连续墙标准幅宽5.5～7.5 m，C35P6水下混凝土浇筑。标准段墙深40.32 m，小里程端头墙深43.52 m，大里程端头墙深46.12 m。本站基坑底位②-3d-c3粉砂夹粉土，地下墙伸入②-3d1粉细砂，采用坑内降水。主体连续墙共计187幅，地下连续墙槽段间采用工字钢接头连接。

1.3 工程地质

拟建车站地貌类型上属长江漫滩地貌单元，覆盖层表层为填土，上部以松散～稍密～中密粉砂为主，夹较多薄层粉土、淤泥质粉质黏土；中部以粉质黏土夹粉土层为主；中下部以密实粉细砂为主；底部含卵砾石中粗砂为主，工程地质条件较差。地下连续墙施工范围内土层主要为①-1杂填土、①-2b2-3素填土、②-2b4淤泥质粉质黏土、②-3d-c3粉砂夹粉土、②-3d-c2粉砂夹粉土、②-3b3-4粉质黏土，连续墙素墙墙趾位于②-3d1粉细砂，埋深40.6 m。

2 主要施工技术

2.1 导墙施工

导墙在连续墙成槽过程中起定位、锁口和导向作用，是控制地下连续墙各项指标的基准，能有效防止孔口土体坍塌，承受地面荷载和稳定泥浆液面。本工程导墙型式采用倒“L”型，结构200 mm厚，采用C20钢筋混凝土浇筑，为确保不进入车站内衬墙范围，考虑到连续墙施工误差，中心线位置从地下连续墙设计中心线位置外放150 mm。

2.2 泥浆制作

护壁泥浆的质量是地下连续墙成槽质量及成槽机站位安全的关键要素，本工程地下连续墙成槽范围内主要有杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、粉砂夹粉土、粉细砂，在泥浆指标控制上要适当提高泥浆的粘度和比重，以增加泥浆护壁能力和悬浮沉渣能力，降低沉渣厚度，并保证槽壁稳定。

本工程采购膨润土为潍坊远东（钠基膨润土、钙基膨润土、CMC复合型），试验室配置9组配比（1∶10、1∶11、1∶12、1∶13、1∶14、1∶15、1∶16、1∶17、1∶18），测试6 h、12 h、24 h、36 h、48 h膨化时间泥浆指标，最终确定膨水质量比为1∶15。

2.3 地下连续墙成槽施工

根据场地部署，地下连续墙首开及闭合应不妨碍同步或下步工序施工为主，但一般不采用异形墙作为首开幅。各槽段的挖掘顺序为：

（1）为保证挖掘机在挖掘各个单孔时候吃力均匀，保证成槽垂直度，槽段两段的单孔应留下未挖掘的隔墙。

（2）考虑到抓斗开斗长度小于孔间隔墙长度，应将隔墙的挖掘滞后，先进行单孔的挖掘。

（3）沿槽长方向套挖，待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，保证槽段横向有良好的直线性。

（4）遇到与地质不符的坚硬岩层时，液压成槽机难以继续成槽，改用冲击钻成孔，成孔完毕后，仍然改用成槽机清孔。

（5）挖除槽底沉渣。在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

成槽流程示意见图1。

图1 单幅成槽示意图

成槽过程中，槽内泥浆面不应低于导墙面0.3 m，同时槽内泥浆面应高于地下水位0.5 m。应根据出土量随时补入泥浆。控制液浆面高度。

在成槽至标高后的工序中，按照以下步骤进行操作：

（1）首先，进行铲壁作业，将槽段的墙壁清理整平。

（2）接着，进行扫孔操作。在扫孔时，应将误差控制规范要求内。

（3）扫孔完成后，采用泵吸反循环法进行清孔，使槽底保持清洁。

（4）对槽深及孔底泥浆进行检测，如未达到规范要求，应再次重复以上工序。

2.4 刷壁

成槽完成后在相邻街头上一般附着有淤泥，为防止夹泥现象的出现，应采用专业的刷壁设施进行刷壁。

2.5 清底换浆

当地层下部为粉细砂层时，如测得钢筋笼已安放就位后，槽段底部的沉渣厚度较大且含砂率过高，建议使用气举反循环法以清除槽段底部的沉渣。具体步骤如下：

（1）在钢筋笼完全放置后，测定孔中的泥浆密度和沉积物的厚度。如果泥浆的密度符合规定的范围内，且沉渣的厚度看起来不大，那么可以直接进行混凝土的浇筑。如果发现沉渣的厚度较大或泥浆的密度超过了规定的标准，那么应进入下一步。

（2）在槽孔内安置清孔钢管，并将高压气管绑定在钢管内部。确保高压气管的插入点位于钢管底部的2～4 m之间。

（3）将高压气管与气压机进行连接。

（4）启动气压机并进行气举反循环清渣作业。

（5）在进行清渣作业时，需要严格控制气压，以防止槽段出现塌孔。

2.6 钢筋笼制作及吊装

（1）钢筋笼的制作。钢筋笼的加工采用整幅成型方式，这种方法可以确保钢筋笼的整体形状的平整，采用整体提升的起吊方法。在制作钢筋笼时，纵向和横向的钢筋都需要机械连接，其连接点的位置需要错开，且在同一连接段中，连接点的比例不能超过50%。纵横交叉的桁架钢筋在交点处需要进行点焊，钢筋笼四周0.5 m范围内的交点也需要全部点焊。必须确保钢筋直且表面干净无油渍，钢筋笼桁架和钢筋笼吊点上下1 m的位置需要100%的点焊。

（2）钢筋笼的吊装。钢筋笼的吊装采用双吊机抬吊，空中矫正，主吊机使用260 t履带吊，副吊机则使用150 t履带吊。在起吊过程中，必须保证吊钩中心与钢筋笼的重心重合，以确保起吊的平稳性。

本站最重槽段钢筋笼按照6 m首开幅44.5 m（槽深）×0.8 m（墙厚）×6 m（幅宽）进行计算，共设置四排共24个吊点，主吊点纵向设置3排，横向每排4个共12个吊点，副吊纵向设置3排，横向每排4个共12个吊点。

地连墙钢筋笼吊装计算时，双机抬吊过程，主吊按照全部重量计算，副吊按照分担70%重量计算，根据对每幅钢筋笼吊装时，吊车仪表盘显示数据，副吊起重量占笼体总重的42%～52%。

2.7 接头处理

（1）H型钢接头。本工程地下连续墙槽段之间采用H型钢接头，工字钢接头与其他接头相比能够有效传递基坑外土、水压力和竖向力，整体性较好，抗渗路径长，在一定程度上起到了防水、抗渗的作用。

（2）接头处理。工字钢接头回填方式采用砂袋回填，槽段成孔前，估算接缝型钢背面与未开挖槽段土层间的空间体积，然后按照空间体积1.5倍储备回填砂袋量。成孔前完成沙袋储备，钢筋骨架下放完成后立即开始导管下放，同时进行沙袋回填，回填过程中保证足够人手，缩短成孔后灌注前的时间间隔。同时增加关注将还需进行的二次清孔，保证灌注前沉淀符合要求。

2.8 水下混凝土灌注

（1）在钢筋笼放置完毕后，应在4 h内进行混凝土灌注。灌注之前，首先需要检查槽的深度，判断是否有塌孔，并且计算所需的混凝土体积。珠江南站主体围护结构地下连续墙的混凝土设计强度等级为C35P6，但根据施工要求，等级提高一级。混凝土的坍落度选择200 mm±20 mm。

（2）混凝土的灌注方法是使用漏斗导管法进行对称灌注，导管采用DN250圆形螺旋快速接头式，导管连接处使用橡胶垫圈进行防水密封。导管下口距离孔底不能过大也不能过小。在使用导管之前，需要进行导管的气密性测试。在导管初次使用前，需要在地面进行水密封测试。灌注混凝土的初期，需要保证导管的埋深在0.5 m以上。在施工过程中，混凝土的灌注需要连续进行。

（3）在开始灌注的时候，需要先在导管内放置隔水球，这样可以在混凝土灌注的时候将管内的泥浆从管底排出。在混凝土灌注的过程中，需要保持混凝土连续均匀的下落。在灌注过程中需要随时观察、测量混凝土面的高度和导管的埋深。当混凝土灌捣到地下连续墙顶部附近时，导管内的混凝土可能不易流出，一方面需要降低灌注速度，另一方面可以将导管的最小埋入深度减少。如果混凝土还是无法灌捣下去，可以将导管进行上下抽动。

（4）在混凝土灌注的过程中，导管不能进行横向移动，防止沉渣和泥浆混入混凝土中。同时也不能让混凝土从料斗溢出流入导沟。需要及时处理被替换出来的泥浆，防止其溢出地面。在灌注过程中需要随时测量混凝土面的高度，应比设计高度高出30～50 cm。

3 地下连续墙质量分析及加固措施

3.1 地下连续墙质量分析

地下连续墙施工完成后需对施工过程资料、超声波检测报告进行查阅梳理，可能出现的问题如下：

（1）接缝刷壁：成槽过程中，相邻两幅地下连续墙接头未彻底处理（刷壁）干净，造成接缝渗漏水（根据超声波检测图判断）。

（2）相邻两幅地墙垂直度：相邻两幅地下墙垂直度偏差，导致两幅地下连续墙开叉而出现较大空隙，发生渗漏水等。

（3）混凝土性能、导管埋深：混凝土浇筑过程中由于砼离析、塌落度过小等种种原因造成的堵管，二次封底可能造成墙体夹泥夹渣（根据现场原始施工记录判断）。

（4）灌注中泥浆比重：混凝土灌注过程中泥浆配比过小等原因引起塌孔而造成墙体夹泥，造成渗漏水现象（根据浇筑记录表判断）。

3.2 加固措施

当地下连续墙出现质量问题时，需在基坑开挖前进行加固处理，加固方式分为高压旋喷桩加固、MJS加固二种形式。高压旋喷桩为传统加固，而MJS加固是对高压旋喷桩的改良，采用了独特的多孔管和前端造成装置，减小了施工中出现的各种变形且成桩直径大、质量好、加固深度深、“全方位”施工，但费用高，而针对一般的质量问题高压旋喷施工完全可以达到施工目的，且成本较低。

高压旋喷桩加固选择：对基坑底以下接头偏差过大或者存在扰流、浇筑过程中拔断、堵管现象的地连墙在接缝/墙体外侧进行加固。

MJS加固加固选择：对基坑底以上接头偏差过大或者存在绕流、浇筑过程中拔断、堵管现象的地连墙在接缝/墙体外侧进行加固。