砂卵石地層地下連續墻施工關鍵技術

譚文武

摘要：文章介紹了長沙地鐵一號線汽車北站卵石地層地下連續墻的導墻施工工藝及操作要點，并對施工關鍵點——成槽垂直度的控制、槽壁穩定控制做了詳細描述，以期為類似工程提供參考。

關鍵詞：砂卵石地層；地下連續墻；導墻施工；成槽垂直度；槽壁穩定控制

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）01-0107-03

一、工程概況

（一）工程簡介

汽車北站是長沙市地鐵一號線一期工程起點站，本站為地下兩層島式車站，起訖里程K9+907.4～K10+366.9，車站總長459.5米，有效站臺寬度11米，標準段基坑寬度19.7米，車站主體基坑深度約16～23米、結構覆土厚度2～3米。車站主體圍護結構采用地下連續墻+內支撐支護體系，主體結構采用明挖順作法施工。

（二）工程地質及水文地質

擬建場地從地貌上屬湘江Ⅰ級階地，具二元結構沉積地層。人工填土下為湘江Ⅰ級階地的粉質粘土、砂礫石層，下伏基巖為中厚—厚層狀中元古界冷家溪群板巖（Pt）。粉質粘土層分布較連續；但強透水層細砂、粗砂、圓礫、卵石相變較大，分布不穩定；基巖層面較平緩，分布較穩定。地層自上而下依次為：雜填土，層厚0.7～5.3m；粉細砂，層厚1.0～4.5m；中粗砂，層厚0.7～5.3m；圓礫、卵石，層厚1.4～7.5m；強風化板巖，層厚0.2～8.4m；中風化板巖，層厚7.5～32.11m。結構頂板處于雜填土層，結構底板處于強風化板巖、中風化板巖層。

地下水類型分為第四系松散層中的孔隙承壓水、強-中風化基巖裂隙水，局部分布賦存于人工填土、粘性土中的上層滯水。水位埋深1.5～4.3m。主要富存在中粗砂、礫砂及圓礫層中，主要含水層厚度12～16m，大氣降雨是本地區地下水的主要補給來源。

（三）工程周邊邊界條件

車站位于長沙市芙蓉北路與江灣路丁字路口處，為始發站，沿芙蓉北路南北呈一字型布置；汽車北站站址周邊用地為商業和居住用地。周邊建筑有東側為京廣鐵路和采砂場，西北角為金霞大型居住小區，西側為長沙市汽車北站和湘江世紀城大型居住小區。車站所在芙蓉北路為長沙市南北方向主干道，現狀道路紅線寬60m。

二、工程難點分析

1．車站結構位于芙蓉北路西半幅，原路面結構以下為雜填土，質地松散，分布連續，層厚大，卵石、礫石含量較高，在導墻施工開挖過程中容易垮塌，不易成型，即使成型也不穩定，不利于成槽設備安全施工。

2．連續墻體穿越的主要地層同樣也為雜填土、粉細砂、粗砂、圓礫石，層厚大，分布連續，在成槽設備施工過程中如何控制槽壁穩定，防止坍塌難度較大。

3．連續墻成槽過程中，首先成槽機進行沖抓，進入強、中風化巖層時，采用沖擊鉆施工，泥漿調配、沖程控制、泥漿置換是控制難點。

三、地下連續墻的設計

根據該工程的難點分析，車站圍護結構設計在滿足車站施工各階段的受力要求的前提下，首先考慮對周邊環境和建筑物的保護，同時還應考慮施工難度及可操作性。連續墻設計寬0.8m，墻體采用C30鋼筋混凝土。基坑開挖深度16～21m。連續墻設計深度19～26m，嵌巖深度3～5m。

整個車站共分168幅，基本類型有“一”字型、“L”型、“Z”型共三種，標準槽幅長度6m，異性槽幅根據機械開槽能力適當減小，槽幅之間采用“工”字鋼連接。

四、地下連續墻施工

（一）工藝流程

根據車站總體施工進度要求，地下連續墻采用1臺BH-12型液壓抓斗成槽機、24臺CZ-50型沖擊鉆由南向北施工。標準幅寬配置兩臺沖擊鉆施工。施工時分雙雌幅、雙雄幅、雌雄幅，基坑轉角處連續墻均作為閉合幅。地下連續墻施工工藝如圖1所示：

（二）施工方法

1．導墻施工。地下連續墻導墻采用倒“L”型，導墻槽凈寬850mm，肋厚150mm，翼面寬1150mm，C30鋼筋混凝土結構。標準導墻的結構尺寸如圖2所示：

2．成槽施工。成槽施工前對槽段進行編號，并在導墻上標明方位與順序。正式施工前選擇標準幅段作為成槽工藝試驗段，以核對地質資料，檢驗所選用的設備、施工工藝及技術措施的合理性，取得成槽、泥漿護壁、混凝土灌注等第一手資料。

3．泥漿制作。為了保證槽壁穩定，采用膨潤土泥漿進行護壁，泥漿液面控制在導墻下30～50mm。

4．清孔及刷壁。

（1）清孔是指成槽結束并終孔驗收合格后，把槽孔中的不合格泥漿以及殘留在孔底和孔壁上的淤泥物清除掉的工序。該工序采用撩抓法清底，在成槽完畢后進行。當槽底沉渣已經清除干凈后應及時換漿。

換漿后距孔底50cm范圍內泥漿性能應滿足以下要求：槽底泥漿比重<1.15，黏度<40s，含砂量<6%，且保證槽底沉渣厚度不大于100mm。

（2）清孔換漿結束前，用刷壁器慢速沉入槽底部，再中速提升刷壁器，往復多次，直至完全清除土渣和泥皮。

5．鋼筋籠制作加工及吊裝。鋼筋籠一次加工成型，并在上、下層主筋間距2m增設桁架筋，以滿足起吊要求；鋼筋籠吊放采用125T、55T兩臺履帶吊抬吊空中回直、整體入槽的施工方法。

6．混凝土澆筑。混凝土澆注采用雙導管法施工，導管直徑為250mm，接頭采用絲扣連接，絲扣間用橡膠密封圈密封，導管底距孔底30cm左右。導管吊裝完成后，灌注水下混凝土。澆注過程中每30min測量1次導管埋深，并繪制澆注圖，混凝土面上升速度控制在2m/h。

五、砂卵石地層地下連續墻施工關鍵技術

砂卵石地層地下連續墻施工關鍵技術在于如何控制槽體垂直度和保證槽壁的穩定。

（一）成槽垂直度的控制

1．導墻施工質量控制。導墻是成槽設備的導向，其施工質量的好壞直接影響地下連續墻的軸線和標高。因此，導墻施工時要保證其位置正確，內墻面要垂直，導墻拆模后墻內采用80×80mm方木支撐，上下兩道，混凝土養護期間重型設備不得在導墻附近作業停留，成槽前支撐不允許拆除，以免導墻變位。由于導墻周邊將承受成槽機、沖擊鉆等設備荷載的壓力，所以導墻基礎必須滿足地基承載力要求，對于基礎不符合要求的地段需先進行地基處理。

（1）導墻開挖后，結合設計提供地質資料，表層砂卵石層不超過3m，則采用換填粘土處理，換填寬度4m，分層壓實，松鋪厚度控制40cm，重型壓路機壓實，壓實度>90，采用環刀法檢測。

（2）導墻開挖后，若表層砂卵石層超過3m，則采用袖閥管注漿處理，處理深度結合設計提供地質資料，約6～8m。

2．成槽工藝控制。

（1）合理安排槽段開挖順序，使抓斗兩側的阻力均衡，抓斗成槽時應勻速緩慢抓取。

（2）由于抓斗本身自重較大（達12t），每次抓斗提升出渣完畢下放時，要保持斗體穩定、垂直，緩慢下放至槽內，這樣既可以對已成槽部分進行垂直檢驗，又可用斗體本身重量對槽孔偏移部分進行修偏處理。

（3）抓斗每抓取1次即旋轉180°，且斗體勻速下落至槽底，也可以有效地控制槽孔的垂直度。

（4）在成槽過程中采取有效的檢測手段分階段對槽孔垂直度進行檢測，發現問題及時處理，以確保成槽垂直度滿足設計及規范要求。成槽過程中可采用重錘法每4m進行1次檢測，終孔成槽后采用超聲波進行檢測。

（5）成槽過程中垂直度要勤測勤糾，避免一次糾偏過大造成塌孔；對于垂直度偏差過大的槽孔應采用黏土回填，自然沉降密實后重新開槽的辦法進行處理。

（6）成槽機對槽段內雜填土、砂卵石地層抓槽完畢后，沖擊鉆迅速就位沖孔，防止靜置時間過長，泥漿沉淀，易塌孔。

（7）沖擊鉆沖程控制在1.5～2m，防止沖程過大，震動造成塌孔，若出現偏孔現象，及時回填片石沖擊予以糾偏。

（二）槽壁穩定的控制

1．泥漿質量控制。砂卵石地層中卵石含量高，地層孔隙率較大，所以保證護壁泥漿質量，是確保槽壁穩定的關鍵。該工程采用膨潤土泥漿護壁，并在施工過程中加入適量的CMC及其他外加劑，以提高泥漿黏度，增大槽內泥漿壓力和形成泥皮的能力，達到穩定槽壁的作用。

（1）新制漿液配合比見表1：

（2）泥漿性能檢驗。由于施工不同階段對泥漿性能要求有所不同，泥漿性能指標控制標準見表2：

2．其他控制措施。

（1）施工中出現漏漿應及時補充，以便維持穩定槽段所必須的液位高度，保證泥漿液面不低于導墻頂面0.5m。

（2）施工過程中嚴格控制地面荷載，用2cm厚鋼板鋪墊在導墻周邊分散成槽機、履帶吊對槽壁的側壓力。

（3）吊裝鋼筋籠做到穩、準、平、緩，以防止鋼筋籠擺動破壞槽壁。

（4）優化各工序施工方案，加強工序間的銜接，盡量縮短槽壁暴露的時間。

（5）導墻混凝土必須與原狀土層接觸密實，以防止泥漿從導墻底流失，造成上部雜填土孔壁失穩。

（6）優化槽段分幅，減小單元槽長度，尤其是拐角幅，也是控制槽壁穩定的一個有效措施。

（7）在靠近芙蓉北路側盡量選擇夜間進行成槽施工，最大限度地減小行車對槽孔穩定性的影響，并適量加大泥漿中CMC摻量，確保成槽穩定性。

六、結語

砂卵石地層地下連續墻施工過程中如何保證槽壁的垂直度與穩定是其關鍵技術所在，施工過程中只要采取適當措施，加強施工管理，就可以取得成功。長沙地鐵1號線1標汽車北站主體圍護結構地下連續墻施工于2011年10月開始，2012年2月結束，5個月共計完成168幅槽段施工，澆筑水下混凝土16000m3，目前該基坑開挖已經完成，從基坑開挖暴露墻體情況看，連續墻垂直度、平整度，防滲漏均滿足設計要求。作為長沙砂卵石地層沖抓結合施工工藝成功運用，不僅為企業贏得了效益，也為此類地質以后施工樹立了典范。

（責任編輯：趙秀娟）