作為深基坑支護(hù)的地下連續(xù)墻的施工

摘　要　介紹廣州市某地鐵站工程地下連續(xù)墻支護(hù)深基坑的特點(diǎn)、工藝流程與施工方法。
關(guān)鍵詞　地鐵站　深基坑支護(hù)　地下連續(xù)墻
1 　工程概況及特點(diǎn)
某地鐵站工程位于廣州市海珠區(qū)濱江路南,北臨珠江,距珠江55 m , 站臺(tái)中心里程yck5 + 499 , 起點(diǎn)里程yck5 + 418. 4 , 終點(diǎn)里程yck5 + 576. 6 。該站設(shè)計(jì)地下3 層,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻加鋼筋混凝土內(nèi)支撐,地下連續(xù)墻在基坑開(kāi)挖時(shí)起擋土與擋水作用。基坑開(kāi)挖面積3936 m2 , 開(kāi)挖深度21. 31 m , 地下連續(xù)墻高24. 5～ 25. 5 m , 總長(zhǎng)362 m , 墻厚800 mm , 入巖嵌固深度為:強(qiáng)風(fēng)化巖3. 5 m、中風(fēng)化巖2. 5 m 、微風(fēng)化巖1. 5 m 。連續(xù)墻采用C25 級(jí)水下混凝土,導(dǎo)墻呈一字形和“ ┗ ┛”型,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20 。
施工范圍內(nèi)土層由上到下為: ① 雜填土厚1. 00 ～4. 00 m ; ② 淤泥或淤泥質(zhì)土,透水性微弱,厚0. 50 ～3. 40 m ; ③ 細(xì)砂,厚1. 00～8. 00 m ; ④ 飽和粗砂, 中密,厚2. 00～4. 00 m ; ⑤ 全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,遇水軟化稍具可塑性,局部分布; ⑥ 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖, 呈半巖半土狀, 遇水軟化, 層面標(biāo)高-10. 00 ～ -20. 00 m , 厚度不一; ⑦ 中風(fēng)化帶,巖層面標(biāo)高-12. 00～ -25. 00 m , 巖面起伏大; ⑧ 微風(fēng)化帶分布較連續(xù),巖面起伏較大。場(chǎng)地緊鄰珠江,地下水位埋藏淺,為1. 10～3. 40 m , 地下水主要以潛水型孔隙水賦存于砂層中。
該工程的特點(diǎn)是緊鄰珠江,地下水位較高,基坑開(kāi)挖深度大,開(kāi)挖范圍內(nèi)有較厚的中砂層,且連續(xù)分布,連續(xù)墻設(shè)計(jì)入巖深度平均達(dá)1. 8 m , 局部入中風(fēng)化巖達(dá)10. 8 m , 巖面起伏大,地下連續(xù)墻高度難以準(zhǔn)確掌握,地鐵工程質(zhì)量要求高,成槽施工有一定的難度。
2 　施工程序及槽段劃分該工程地下連續(xù)墻的施工工藝流程如圖1 所示。其中修筑導(dǎo)墻、泥漿制備與處理、槽段開(kāi)挖、鋼筋籠制備與吊裝、混凝土澆筑是該工程的主要工序。

圖1 　地下連續(xù)墻施工工藝流程
　　單元槽段劃分時(shí)要避免接頭設(shè)在轉(zhuǎn)角處,以保證地下墻有較好的整體性。由于場(chǎng)地土質(zhì)有較厚連3 　導(dǎo)墻的施工續(xù)分布的砂層,為保證槽壁的穩(wěn)定,共劃分為61 個(gè)導(dǎo)墻起著平面位置控制、垂直導(dǎo)向、擋土與穩(wěn)定槽段,槽段寬4～6 m , 標(biāo)準(zhǔn)槽段寬6 m 。泥漿液面護(hù)槽的作用。槽段開(kāi)挖前,應(yīng)沿地下連續(xù)墻軸線兩側(cè)修筑導(dǎo)墻,以防止地面土坍塌,確保成槽順利進(jìn)行。
導(dǎo)墻施工順序:平整場(chǎng)地→ 測(cè)量定位→ 挖槽→ 澆筑墊層→綁扎鋼筋→支模板→澆灌混凝土→拆模板并設(shè)置支撐→導(dǎo)墻外側(cè)回填土。
導(dǎo)墻施工設(shè)計(jì)要點(diǎn):
(1) 導(dǎo)墻厚20 cm 、高1. 5 m , 內(nèi)凈距85 cm , 比地下連續(xù)墻寬度大5 cm , 為液壓抓斗機(jī)施工留工作面。導(dǎo)墻中心線施工允許偏差±10 mm 。
(2) 為保證連續(xù)墻轉(zhuǎn)角處混凝土的施工質(zhì)量,在轉(zhuǎn)角的一邊導(dǎo)墻向外延長(zhǎng)40 cm , 導(dǎo)墻頂部比地面高出20 cm , 以防止地面水流入槽內(nèi)。
(3) 在導(dǎo)墻頂做槽段劃分和標(biāo)高標(biāo)志,以此控制鋼筋的安裝標(biāo)高。
(4) 導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)拆模時(shí),應(yīng)立即在墻間加設(shè)兩道支撐,外層側(cè)回填土應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行,并分層夯實(shí)。
(5) 在導(dǎo)墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90 % 之前,禁止任何重心型機(jī)械設(shè)備在旁邊1 m 范圍內(nèi)行使、停置和作業(yè),以防止導(dǎo)墻受壓變形。
(6) 在導(dǎo)墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90 % 后,才可進(jìn)行地下連續(xù)墻的施工作業(yè)。
4 　泥漿制備和處理
施工時(shí)設(shè)置兩個(gè)泥漿池,每個(gè)池尺寸20 m × 5 m ×3 m , 由370 厚加筋磚墻砌筑,內(nèi)批水泥砂漿并抹光。泥漿池分4 格,其中2 格為沉淀,另2 格分別為儲(chǔ)漿與造漿作用。
施工用的泥漿采用優(yōu)質(zhì)粘土與膨潤(rùn)土,由泥漿攪拌機(jī)攪拌制備。泥漿成分的重量配合比為水1 , 膨潤(rùn)土10 % , 甲基纖維素0. 05 %～0. 1 % , 燒堿0～ 0. 3 % 。新制備的泥漿在泥漿池中存放24 h , 使粘土充分水化后,再使用。
泥漿拌制與使用,每天檢查不少于兩次,其性能應(yīng)符合表1 的規(guī)定。對(duì)于循環(huán)再生利用的泥漿,要適當(dāng)摻加甲基纖維素和燒堿,并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格。
施工期間為避免槽壁塌方,槽內(nèi)泥漿面必須高于地下水位1 m 以上,在砂層施工時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高泥漿比重與粘度,增加泥漿的儲(chǔ)備量。
泥漿處理采取機(jī)械與重力沉淀相結(jié)合的方法。從槽中置換出來(lái)的泥漿經(jīng)過(guò)機(jī)械處理后流入沉淀池,經(jīng)重力沉淀16 h 穩(wěn)定后,由水泵將表面清稀部分抽到過(guò)濾池,通過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾,將廢水排除,余下的漿體再重新利用。

表1 　使用泥漿的性能指標(biāo)

5 　成槽與清槽
(1) 成槽順序:該工程槽段形式有一字形和L 形。施工時(shí)采用跳段開(kāi)挖方法,先施工1、3 、5 槽段(稱為一期槽段),后施工2 、4 、6 槽段(稱為二期槽段) 。在成槽過(guò)程中,宜先施工轉(zhuǎn)角處L 形槽段后,再施工其相鄰的槽段(圖2) 。

圖2 　成槽施工順序圖
(2) 成槽方法:成槽采取“ 沖抓結(jié)合”的方法,土層、砂層及強(qiáng)風(fēng)化巖采用液壓抓斗成槽,堅(jiān)硬的強(qiáng)風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖石、地下障礙物、舊基礎(chǔ)及二期槽段接頭管位置采用沖樁機(jī)成槽。為保證成槽垂直度,成槽時(shí)用沖樁機(jī)成孔作為導(dǎo)向控制,標(biāo)準(zhǔn)槽段設(shè)兩個(gè)導(dǎo)向孔。成槽過(guò)程中對(duì)照地質(zhì)勘探資料按不同土層及時(shí)提取巖樣。達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,用特制方錘在槽內(nèi)上下來(lái)回多次切削修整,使槽壁垂直平整。
L 形槽段成槽,先由液壓抓斗開(kāi)挖,順序按圖2 中①→②→③ 。然后進(jìn)行槽段沖巖,使L 形槽段成槽。注意在轉(zhuǎn)角處設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向孔,接頭管位置采用沖孔成型,兼作導(dǎo)向孔。
成槽時(shí)加強(qiáng)觀測(cè),若槽壁發(fā)生坍塌,及時(shí)分析原因并妥善處理。在砂層加快泥漿循環(huán),適當(dāng)提高泥漿比重,保持槽內(nèi)泥漿液面高于地下水位0. 5 m 以上。儲(chǔ)備足夠的泥漿和黃泥,防止泥漿液面下降。
(3) 槽段接頭清刷:清刷混凝土接頭在清槽換漿前進(jìn)行,用特制的鋼絲刷緊靠接頭面上下移動(dòng)清刷, 直到鋼絲刷不帶泥屑為止。由于接頭面是保證連續(xù)墻質(zhì)量的關(guān)鍵,需專人監(jiān)督實(shí)施。
(4) 成槽過(guò)程中清槽:采用泥漿循環(huán)法進(jìn)行成槽過(guò)程中的清槽,由輸漿管向孔底泵入新泥漿,使泥渣上浮。該工程土層含砂率大,對(duì)沉渣較厚的槽段,需采用空氣吸泥法清底,即從皮管內(nèi)壓入空氣通向槽底的吸泥裝置,吸取泥砂,并同時(shí)補(bǔ)充新鮮泥漿,保持泥漿液面標(biāo)高和槽壁的相對(duì)穩(wěn)定。
(5) 終孔清槽:最終清槽采用空氣吸泥機(jī)反循環(huán)
方法,確保清槽后槽底沉渣厚度滿足要求。空氣吸·泥法是用<100 管從管下壓入6～8 kgcm -2的空氣, 使管內(nèi)產(chǎn)生真空而吸取泥渣。操作時(shí)沿著槽段管口在槽底緩慢移動(dòng),抽吸槽底沉渣,而上面不斷補(bǔ)充新泥漿,控制槽內(nèi)的泥漿液面不低于導(dǎo)墻頂?shù)?. 5 m 。清槽后,泥漿符合要求才能安放接頭管。
清槽后,槽底0. 2～1 m 處的泥漿比重應(yīng)小于
1. 2 , 含砂率不大于8 % , 粘度不大于28 s 。在清槽后與灌注混凝土前,槽底沉渣厚度不大于10 cm 。
6 　鋼筋籠的制作安裝
(1) 鋼筋籠制作:鋼筋籠長(zhǎng)度約24. 7 m , 單籠重16 t 。鋼筋在制作平臺(tái)上一次成型,主骨架及四邊各交叉點(diǎn)采用點(diǎn)焊,其余縱橫交叉點(diǎn)采用梅花形錯(cuò)開(kāi)點(diǎn)焊。
豎向鋼筋桁架的布置應(yīng)滿足間距不大于1. 5 m , 一字墻段中點(diǎn)與端點(diǎn)或內(nèi)墻角的距離不大于80 cm , 豎向鋼筋桁架布置應(yīng)均勻,使鋼筋籠吊裝保持平衡。鋼筋籠距離槽底面30 cm , 保護(hù)層采用定位鋼板作保護(hù)層墊塊,厚度7 cm 。
(2) 鋼筋籠吊裝:使用80 t 和25 t 兩臺(tái)履帶式起重機(jī)吊裝鋼筋籠。起吊時(shí),主副吊鉤同時(shí)起吊,在鋼筋籠以水平狀態(tài)提升到一定高度后,繼續(xù)提升主吊鉤,并緩慢放松副吊鉤,使鋼筋籠由水平轉(zhuǎn)成垂直懸吊狀態(tài),拆去副吊鉤,再對(duì)位沉放入槽中。
鋼筋籠吊點(diǎn)的布置和起吊方式要防止鋼筋籠產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。起吊時(shí)不能使鋼筋籠下端在地面上拖拉。為防止鋼筋籠吊起后在空中搖擺,在鋼筋籠的下端系拽引繩用人力操縱。
沉放鋼筋籠時(shí),采用吊線墜至少?gòu)膬蓚€(gè)方向控制垂直度,按導(dǎo)墻面標(biāo)高測(cè)量控制各起吊扁擔(dān)的豎向位置,使鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)槽段中心準(zhǔn)確地插入槽內(nèi)。沉入槽內(nèi)時(shí),吊點(diǎn)中心應(yīng)對(duì)準(zhǔn)槽中心,鋼筋籠側(cè)面與接頭管或相鄰槽段混凝土接頭面之間適當(dāng)留空隙, 徐徐下降,控制不產(chǎn)生橫向大擺動(dòng)碰壞槽壁。在水平方向上,用紅油漆在鋼筋網(wǎng)中心作標(biāo)志,同時(shí)在導(dǎo)墻的相應(yīng)位置也用紅油漆作標(biāo)志,在鋼筋籠下沉過(guò)程中,始終保持兩標(biāo)志點(diǎn)重合,如出現(xiàn)偏差,需經(jīng)調(diào)整后才能繼續(xù)沉放。
7 　混凝土與接頭施工
該地下連續(xù)墻的連接采用接頭管。采用吊車安裝接頭管,吊放時(shí)緊貼槽壁對(duì)準(zhǔn)位置,垂直緩慢進(jìn)行。每個(gè)單元槽段清槽后,在槽段端部先放入接頭管,再沉放鋼筋籠。
鋼筋籠沉放并經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后,對(duì)相應(yīng)槽段置換泥漿,清除沉渣,徹底清孔,并將接縫面的泥土雜物清刷干凈,然后灌注混凝土。
該地下連續(xù)墻按水下混凝土的要求配制,強(qiáng)度等級(jí)C25 , 坍落度18～22 cm 。每個(gè)槽段灌注前,在漏斗與集料斗中準(zhǔn)備充足的混凝土,確保開(kāi)塞時(shí)能有0. 3～0. 5 m 的埋管深度。隔水栓用預(yù)制混凝土塞,開(kāi)始灌注時(shí),隔水栓吊放的位置臨近泥漿面,導(dǎo)管底端到孔底的距離宜為0. 3～0. 5 m 。
一個(gè)槽段使用兩根導(dǎo)管澆灌混凝土,其間距不大于3 m , 導(dǎo)管離槽段接頭端不大于1. 5 m 。兩根導(dǎo)管同時(shí)開(kāi)塞同時(shí)灌注,隨灌隨提拔導(dǎo)管。灌注過(guò)程中導(dǎo)管埋入混凝土深度控制為2～6 m , 并使兩導(dǎo)管處的混凝土表面高差不大于0. 3 m 。
一般在墻頂超澆混凝土50 cm 。混凝土澆灌后,墻頂部有一層浮漿層,在混凝土凝結(jié)硬化后,將設(shè)計(jì)標(biāo)高以上部分由人工鑿除。
在各個(gè)槽段灌注的混凝土初凝后,開(kāi)始提拔接頭管。然后每隔20～30 min 提拔一次,每次上拔5 ～10 cm 。接頭管不宜長(zhǎng)時(shí)間埋在初凝后的混凝土中,宜在各槽段混凝土澆灌結(jié)束后4～5 h 內(nèi)全部拔出。