地铁工程超深地下连续墙综合施工技术.docx

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地铁工程超深地下连续墙综合施工技术

地铁工程超深地下连续墙综合施工技术

　　摘要：

以武汉市轨道交通二号线地铁站为实例，对地铁车站超深连续墙施工具体的施工措施进行阐述。

　　关键词：

地铁车站；超深连续墙；施工技术

　　1前言

　　地铁车站的施工是地铁建设的重要组成部分，它具有投资大，建设时间长，施工要求高的特点。

而对靠近江河等地铁车站其围护结构一般采用超深连续墙做为防水抗渗连续墙，以确保基坑基坑稳定。

地铁车站一般位于市内，工期紧任务重，做到因地制宜，确保地下连续墙快速、安全施工。

　　2工程情况

　　1、工程概况

　　武汉市轨道交通二号线一期工程江汉站工程，车站起讫里程DK11+528.155～DK11+731.655，全长203.5m，基坑形状不规则，标准21.7m，最窄处为11.55m，最宽处达38.8米。

连续墙墙厚1m，标准幅宽5.5米，墙深55～65m，做为房屋基坑墙底部入中风化泥岩层，其余入强风化2m，为防水抗渗连续墙。

　　连续墙及基坑布置形式如下图：

　　2、施工现场环境

　　江汉路车站位于是武汉著名的百年商业老街――江汉路步行街与中山大道和花楼街合围地段，是国家级老字号及现代国内名牌商品为主体的商业区段，人流密集。

两侧建筑物、地下管线密集分布，地下连续墙和桩基的施工可能带来较大的环境问题。

距长江约500m。

　　基坑连续墙外边距房屋最近7m左右，距围挡边3m，围挡与房屋间留设人行通道。

　　3、地质水纹状况

　　根据地质资料，岩土由上往下分别为：

1、杂填土；2、素填土；3、淤泥；4、粘土；5、粉质粘土；6、粉质粘土、粉土、粉砂互层；7、粉细砂；8、含砾中粗砂；9、砾卵石；10、砂砾岩；11、泥岩

　　地下水按埋藏条件主要为上层滞水和层间承压水两种类型。

上层滞水主要赋存于人工填土层中，水位埋深为0.5~2.0m。

承压水为本区主要地下水，主要赋存于粉细砂和含砾中粗砂层中，与上覆粉质粘土、粉土、粉砂互层构成统一承压含水层，顶板埋深7.0～12.5m，底板埋深53.0～58.0m，含水层厚度一般38~42m。

长江水和承压水水力联系密切，呈互补关系。

　　3工程难点和重点

　　1、施工场地小，交通拥挤，场地布置及大量设备安排难度大

　　本标段施工场地非常紧张，周围有江汉路、中山大道、交通路、花楼街，可利用空间有限，钢筋加工场地、泥浆池、大型设备行走便道的布置非常紧张，这就要求我们一方面要上足机械设备另一方面又要结合目前狭小的施工场地合理进行协调调度，如何组织协调，全面展开施工生产是本工程的一个难点。

　　2、地面下15m范围内成槽控制缩径和塌孔

　　在地面下15m范围内主要穿透杂素填土、淤泥质土、粘土等，具有可朔性和软可塑性，标贯值极低，水位埋深0.5～2.0m，成槽过程容易出现缩径和塌孔，成槽施工控制缩径和塌孔是本工程的难点之一；

　　3、成槽精度控制

　　地下连续墙深度较深，成槽垂直度必须控制在3‰以内，否则容易出现结构侵界。

因墙最深达65m，垂直度较难保证，垂直包括横向定位，如何保证垂直度。

　　4、砂性土层中泥浆指标易严重超标

　　由于超深槽壁和槽段空置时间较长对泥浆护壁功能提出了更高的要求，同时由于槽段穿越含砂率较高的粉细砂层，泥浆含砂的控制是重点。

　　5、地连墙接缝止水

　　本工程为超深地下连续墙施工和超深基坑开挖，围护结构的施工质量，尤其是地下墙的接缝止水性能对基坑开挖的安全至关重要。

本工程地下连续墙基坑开挖前在坑内设置降水井实施基坑内降水，降水后坑内水位在地表下27m左右，而坑外的承压水水头在地表下2.7~4.56m，水头差达到25米左右，一旦发生围护接缝渗漏水的险情，堵漏工作极其困难，将对基坑安全和周边环境带来风险。

因此接缝处理是施工的难点之一。

　　6、超长、超重钢筋笼起吊安全

　　本工程地下连续墙钢筋笼长度60m，钢筋笼重量约70多吨。

如此的庞然大物对起吊设备要求极高，同时起吊的安全至关重要。

施工中必须采取措施降低风险、确保安全。

　　4主要施工方法和过程控制

　　4.1、场地规划与实际布置

　　场地规划需根据具体的场地征地拆迁及设计情况确定，最重要是需满足进度及安全要求进行。

由于本工程属于超深地下连续墙，工期紧任务重，需配置施工机械较多，场地布置一方面需保证施工机械、车辆行车和连续墙各分项施工有序不互相干扰，一方面需确保场地硬化能确保大型机械安全平稳行走。

　　1、施工循环便道

　　由于受场地限制，连续墙外侧无法形成施工循环便道，成槽施工循环便道及砼运输便道采用在连续墙内侧设置，宽9米，采用C30钢筋砼，钢筋采用φ12@200钢筋网片，在场地中间设置联络通道。

　　2、泥浆循环系统

　　泥浆循环系统是地下墙施工的重要系统，根据本工程特点，泥浆循环系统按下述要求布设。

泥浆池布设位置：

因场地所限，纵向线路方向太长，横向较窄，泥浆池布置于场地中间联络通道一侧，便于纵向两端成槽时泥浆管道布设。

　　3、钢筋笼加工制作系统布设

　　钢筋存放、钢筋笼加工及加工、钢筋笼拼制平台、设备布置在混凝土硬化的平台上。

平台在场地连续墙循环便道内，共设置两个，均采用厚20cmC15砼硬化。

　　钢筋笼在特制的平台上拼装，共设置2个，每个平台的长、宽依据本区段最大钢筋笼设计尺寸修建，长65米，宽12米。

　　4、水电系统设置

（1）供水系统：

成槽施工用水主要满足泥浆制备，利用地下水较丰富特在泥浆池附近打设水井以满足施工用水要求。

（2）供电系统：

由1台容量为630KVA。

　　5、储运设施　　现场储运设施包括膨润土储存库，临时材料库，渣土临时堆放场。

膨润土储存于棚内，并做好防排水。

由于场地小，根据地质勘察报告地下主要为粉细砂层，成槽时挖出的土体成流状，平地堆放高度不足1米，为解决成槽渣土存放，在场地内设置两个40×6×2.5m集土坑，将渣土临时存放于集土坑内泌水后（为粉细砂与泥浆混合物，泌水后粉细砂下沉），待晚上集中采用密封车外运出场地外。

　　6、工地临时用房

　　施工现场设工具、机修房、现场办公室、值班室、门卫室，采用活动板房及部分民工生活住房。

　　7、场地排水

　　在基坑周围，临时渣土堆场周围，泥浆池周围与大门口设置相通连的砖砌明沟，明沟上部用钢筋网格覆盖，大门设置高压冲洗泵站，冲洗进出场的车辆。

污水经集水井沉淀后，排入城市排水管道，沉淀淤积物定期清运出场。

　　场地规划及平面布置详见下图：

　　3.2、成槽施工

　　1、导墙及槽壁加固施工

　　导墙施工前先施工槽壁两侧及导墙下φ600@500mmL＝7m单管旋喷桩和阴角加固及紧靠房屋侧φ850@600mmL＝28m的三重管旋喷桩，确保连续墙施工槽壁稳定和周边房屋安全。

　　导墙下槽壁加固图

　　经过实践对比，由于局部导墙下槽壁未设置旋喷桩加固，地面2～7米下杂填土层容易出塌孔。

　　但是，设置单管旋喷桩只有7米深左右，垂直容易控制，对于深度达28m深三重管旋喷桩必须控制严格控制垂直度，不得侵入连续墙内，否则，影响成槽垂直度，尤其注意一侧加固旋喷桩较深应更加引起重视，如果一侧旋喷桩加固旋喷桩向连续墙内偏斜，将造成成槽倾斜，成槽精度无法控制。

　　2、成槽设备的选用

　　成槽设备的选用包括预先根据地质详勘报告初步确定和实际成槽过程中对预先确定的成槽设备性能及效率进行统计分析原因后，及时调整成槽设备。

　　成槽设备首先根据地质详勘报告，分析各土岩层情况以及各种成槽设备性能，然后依据施工经验确定成槽设备。

选用设备的过程前还需对本地区其它已施工地铁站点基坑支护结构施工选用设备进行考察，确保能顺利施工。

本工程连续墙成槽设备确定为：

SG50成槽机3台，入岩成槽用6台CJF－20冲击钻机配合成槽。

　　实际成槽过程中采用SG50成槽机开挖到50m左右，至地层含砾中粗砂中及以下，砾卵石、砂砾岩、泥岩层时成槽速度缓慢或无法继续向下成槽，采用冲击钻引孔，但冲击钻对砾卵石、砂砾岩、泥岩层同样效果不佳，采用这两种设备配合施工成槽一个标准幅段平均达到10天左右。

根本无法满足施工进度要求。

　　后立即采用SG50成槽机配合旋挖钻机进行成槽施工，SG50成槽机开挖到50m左右，然后采用旋挖钻机进行引孔成槽，完成一个标准幅段只需4天左右。

　　最后，先用旋挖钻机在槽两侧引孔后，后采用进口德国利勃海尔成槽机可一直成槽到位，完成一个标准幅段只需2天左右。

　　由此可见，连续墙成槽与机械设备的选用有很大关系，地下超深连续墙位于地面以下，地质情况难以准确确定其性质，需在实际成槽过程进一步确定以满足施工进度的设备。

　　3、泥浆制备与含砂率控制

　　泥浆采用山东产优质钠土拌制，每100KG钠土拌制1方泥浆，同时掺入纤维素0.025KG及7KG工业碱。

所拌制的泥浆呈红色，护壁效果效好，初拌制泥浆比重达到1.1（g/cm3）左右，粘度21～24（s）。

　　泥浆制备采在泥浆池中进行，泥浆池长40米，宽6米，深2.5米，高出地面0.5米。

设置新浆池、沉淀池和循环池。

　　本工程连续墙穿透达25米厚粉细砂层，泥浆经过成槽施工，含砂率11％以上，为确保泥重复利用，降低含砂率，采用将成槽泥浆先抽排至沉淀池中，然后将沉淀池中泥浆抽至滤砂机中将砂过滤，然后排入循环池中与新浆相互拌匀后检测，其各项指标均能满足要求。

　　通过采用滤砂机过滤砂后，泥浆含砂大量减少，同时，由于泥拌泥浆中加入纤维素，使泥浆中少量含砂悬浮于泥浆中，在经过第一次清孔后，至钢筋笼安装完成后浇筑混凝土期间，孔底沉碴基本能满足设计要求，只需在钢筋笼安装完成后在等待浇筑砼期间进行正循环即可，可减少在成槽后安放钢筋笼后孔底沉碴较厚（实际上是砂下沉）必须采用反循环清孔工序。

　　4、成槽垂直度控制

　　本工程成槽垂直度控制分为：

成槽机成槽过程中控制和成槽后检测两个方面进行。

　　成槽机成槽过程中控制主要是利用成槽机操控室内有自带垂直显示仪对成槽垂直度进行控制。

成槽过程中如果垂直度超过规范要求的0.3％，操控室内自带显示仪将提示操作者进行纠正。

成槽抓斗自带有纠偏装置。

所以需要操作人员认直负责，及时向负责人员及时反应成槽过程中成槽垂直度情况，当采用成槽机不能及时纠偏时，应立即停止成槽，分析原因后，采取回填后采用其它办法进行纠正。

　　成槽后检测是利用超声波检测设备进行检测槽垂直是否满足规范要求。

超声波检测设备通过从槽顶下放探头从槽顶依次到槽底进行检测，当时就能显示结果。

根据结果，如不能满足要求，立即要求成槽机重新对槽段进纠偏。

超声波检测设备检测结果能明确反应偏斜部位及长度，江汉路将近对每幅槽段进行了检测，达到了很好的效果。

　　4.2、钢筋笼制作和吊装方法

　　本工程地下连续墙钢筋笼较长、较重，根据设计要求钢筋笼采用整体加工分段吊装、在槽段口进行连接的施工方法，采取可靠有效的吊装施工方案，满足安全施工要求。

　　钢筋笼整体制作分段吊装方法：

　　1、整体制作：

　　钢筋笼竖向主筋全部连接全部采用套筒连接成整根后，抬至钢筋加工平台上整体加工成形钢筋笼。

分节段位置钢筋笼加工制作时及起吊时示意图如下：

　　分节段位置选择原则：

1、主筋节点最少的位置；2、节点位置处于基坑开面以下。

3、起到分节吊装时以减少整体吊装分险，并能做到快速连接。

　　2、钢筋笼起吊

　　方案按最长钢筋笼为63.5m，钢筋笼最重73t，钢筋笼厚度0.88m计算；钢筋笼整体加工分节吊装，上节钢筋笼34.4m长（55吨），下节钢筋笼29.10m长（含1.5m搭接，18吨）。

　　钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。

以250t作为主吊，一台100t履带吊机作副吊机。

起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。

主吊机用17m（起吊绳）+11m（连接绳）长的钢丝绳，副吊机用13m长的钢丝绳。

　　钢筋笼吊放具体分八步走：

　　第一步：

指挥250t、100t两吊机转移到起吊位置，起重工分别安装吊点的卸甲。

　　第二步：

检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊。

　　第三步：

钢筋笼吊至离地面0.3m～0.5m后，应检查下部钢筋笼是否平稳，后250t起钩，根据下部钢筋笼尾部距地面的距离，随时指挥副机配合起钩。

　　第四步：

下部钢筋笼吊起后，250t吊机向左（或向右）侧旋转、100t吊机顺转至合适位置，让下部钢筋笼垂直于地面。

　　第五步：

指挥起重工指挥卸下部除钢筋笼上100t吊机的起吊点卸甲，然后远离起吊作业范围。

　　第六步：

指挥250t吊机吊下部钢筋笼入槽、定位，吊机走行应平稳，下部钢筋笼上应拉牵引绳。

下部钢筋笼放置于槽段口并保持水平，以利于上部和下部钢筋笼的对接，下放钢筋笼时不得强行入槽。

　　第七步：

重复第一步到第六步，让上部钢筋笼与下部钢筋笼进行对接。

　　第八步：

钢筋笼整体下放到位后抄平，钢筋笼下放过程结束，进行下一道工序。

　　3、吊点处理及异形槽段钢筋笼制作

　　吊点处均需设置Φ32圆钢进行加强，异形钢筋笼中T、L形钢筋笼必须在内角设置斜撑筋，对于Z形槽段钢筋笼分节两个L形钢筋笼制作分次吊装入槽，以保证吊安装。

　　4.3、槽幅间接头处理

　　槽幅间接头处理主要为：

1、钢筋笼安装前需对前一幅工字钢接头进行刷壁处理，确保砼浇筑时工字钢接头与砼紧密接合，以达到防渗水目的。

2、每幅槽段工字钢头处设置防浇流铁皮，以防止砼浇流至下一幅槽段内。

　　1、刷壁

　　刷壁采用自做的刷壁器进行，每个工字钢接头刷壁时间约1.5个小时，以观察刷壁器上带泥为止。

　　2、防砼浇流铁皮安装

　　3.4、砼浇筑方法及控制

　　连续墙钢筋笼安装完成后，应立即检测槽底沉槽及泥浆相关指标，如满足设计规范要求，应立即通知商品砼站进行砼浇筑，如不能满足要求，必须立即进行第二次清孔，达到要求，进行砼浇筑。

　　由于连续墙每幅槽段横向达5米以上，砼浇筑必须采用两根导管进行，两根导管采取对称均匀向上浇筑，以防止夹泥入槽幅内。

浇筑必须每车检查砼坍落度和和易性。

浇筑过程中按实填实灌注记录，严格控制导管拆管长度和埋管深度。

　　通过上述措施方法的控制，江汉路站连续墙已安全圆满施工完成，戌槽过程对周边房屋进行测量监控，靠近基坑最近侧房屋有1～2cm沉降，连续墙施工完成后处于稳定。

　　5结束语

　　随着地铁等轨道交通在各大城市兴起，超深连续墙施工将越来越普遍。

首要任务是提前做好施工策划，抓着施工重点、难点，做好过程控制，一一应对解决，超深连续墙施工将得已安全、顺利、快速施工。

　　参考文献：

　　[1]《地下连续墙的设计施工与应用》，中国水利水电出版社

　　[2]《建筑施工手册》，中国建筑出版社

　　[3]铁路隧道施工规范（J163-2002）.中国铁道出版社.

　　[4]地下铁道工程施工及验收规范（2003版）.中国计划出版社.