低空間下地下連續(xù)墻施工方案研究

楊武繼

摘要：武漢地鐵六號線一期武勝路站下穿武勝路高架橋，與武勝路站垂直相交的武勝路高架橋21#橋墩位于車站內(nèi)部，由于橋下空間有限，造成地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻無法按正常工序施工。針對這一現(xiàn)狀，對橋下低空間地下連續(xù)墻施工方案進(jìn)行專項(xiàng)研究。

關(guān)鍵詞：武漢地鐵；低空間；高架橋；地下連續(xù)墻；施工方案

1 工程概況

1.1工程概述

武漢軌道交通6號線武勝路站為地下三層13m島式站臺車站，車站總長543.299m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.5m，站后設(shè)雙線雙列位停車線。車站中心里程處標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬22.5m、基坑深度約為24m，高架橋下基坑寬23.6m，基坑深約24.6m，橋面下車站主體基坑采用蓋挖法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1m寬地連墻加四道砼支撐的支護(hù)形式。

武勝路立交橋?yàn)槟媳敝毙懈呒埽鼐€東西向規(guī)劃寬不等，跨越地鐵車站范圍橋面寬度16m，橋下凈空4.2m。武勝路高架橋21#橋墩位于地鐵車站主體內(nèi)部，20#、22#橋墩位于車站兩側(cè)。20#～22#橋墩基礎(chǔ)采用墩下設(shè)兩根直徑為1.20m的鉆孔灌柱樁，樁距為3.30m，設(shè)計(jì)樁長均為43.65m，20#、22#承臺邊距離車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)最小距離分別為5.3m、3.28m。

高架下部地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)厚度為1m，設(shè)計(jì)深度約51m。高架橋下凈空約4.2m，受結(jié)構(gòu)高度限制，高架橋下地連墻無法采用常規(guī)地連墻成槽設(shè)備，擬采用寶峨MBC30臥式雙輪銑進(jìn)行成槽施工，施工范圍基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)各20m，地連墻分幅為5m，每側(cè)各4幅墻，共計(jì)8幅地連墻。地連墻接頭采用H型工字鋼接頭工藝。施工前，先將橋下施工區(qū)域地面放坡下降2.5m，以保證滿足施工凈空要求。

圖 1 高架橋下地下連續(xù)墻平面布置圖

1.2工程地質(zhì)

場區(qū)地貌單元為長江Ⅰ級階地，屬河流堆積平原區(qū)。地層主要為近代人工填筑土層（Qml/）、湖積層（Q/4l/）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q/4al/）及沖洪積層（Q/4al+pl/）。場區(qū)基巖為志留系（S/2f）泥巖，巖面整體較為平緩，局部有所起伏。

場區(qū)地貌單元為長江Ⅰ級階地，屬河流堆積平原區(qū)。地層主要為近代人工填筑土層（Qml）、湖積層（Q4l）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）及沖洪積層（Q4al+pl）。場區(qū)基巖為志留系（S2f）泥巖，巖面整體較為平緩，局部有所起伏。

圖 2 高架橋下地質(zhì)剖面圖

1.3水文地質(zhì)

場區(qū)附近不存在地表水，根據(jù)含水介質(zhì)和地下水的賦存狀況，可將場區(qū)內(nèi)地下水劃分為上層滯水、第四系松散巖類孔隙承壓水、基巖裂隙水三種類型。

1）.上層滯水

主要賦存于填土層中，其含水與透水性取決于填土的類型。上層滯水的水位連續(xù)性差，無統(tǒng)一的自由水面，接受大氣降水和供、排水管道滲漏水垂直下滲補(bǔ)給，水量有限。勘察期間，水位埋深多在1.0～1.9m。

2）.第四系松散巖類孔隙承壓水

主要賦存于3-1b、3-5層及4大層砂土層中，具承壓性，水量豐富，主要接受側(cè)向補(bǔ)給，并進(jìn)行側(cè)向排泄。漢江切穿了上層黏土層，江水與承壓水水力聯(lián)系密切，呈互補(bǔ)關(guān)系。場區(qū)孔隙承壓水動態(tài)變化特征主要表現(xiàn)為：枯水期，地下水補(bǔ)給江水，向漢江排泄，承壓水位較低，豐水期江水補(bǔ)給地下水，承壓水頭較高，平水期江水水位一般略低于或略高于地下水位，地下水向江水排泄或江水向地下水補(bǔ)給，徑流速度緩慢。漢江江水是地下水動態(tài)變化的主要因素，承壓水頭與江水水位漲落密切相關(guān)，大氣降水的入滲補(bǔ)給對承壓水影響較小。勘察期間水位埋深多在4.3～5.5m，相當(dāng)于高程18.95～19.93m。根據(jù)武漢市區(qū)地下水長期觀測成果，承壓水位標(biāo)高為18.5～20.0m，年變幅3～4m。

3）.基巖裂隙水

主要賦存于強(qiáng)～中等風(fēng)化基巖裂隙中，與上覆透水層水力聯(lián)系密切。基巖裂隙水總體水量貧乏。

2 施工準(zhǔn)備

2.1技術(shù)準(zhǔn)備

在基坑開挖的范圍內(nèi)，隨著土體的卸載橋樁側(cè)摩阻力損失，為了彌補(bǔ)21#橋樁樁基在基坑開挖過程中摩阻力及整體穩(wěn)定性損失，在基坑開挖前對21#橋樁進(jìn)行樁基托換，即在車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，首先在被托換樁沿高架橋兩側(cè)各施做兩根鉆孔灌注樁作為托換樁，托換樁樁長53m，且樁底進(jìn)入（20a-3）微風(fēng)化泥巖不少于1m；然后放坡開挖至設(shè)計(jì)新增高樁承臺底部標(biāo)高，在基坑內(nèi)施工新增型鋼混凝土承臺包住既有承臺，新增承臺與既有承臺之間采用界面處理劑及植筋的方式進(jìn)行連接；待新增承臺達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開挖橋面下主體基坑。20#、22#橋樁樁基位于車站主體基坑兩側(cè)，為降低橋面下地連墻施工對20#、22#橋樁的影響，對橋面下車站主體圍護(hù)地連墻槽壁進(jìn)行雙排高壓旋噴加固，加固深度為地面以下47m，且加固深度比20#、22#樁端長不小于1m。

圖 3 高架橋樁基托換及槽壁加固平面圖

2.2材料準(zhǔn)備

（1）混凝土：托換樁、橫系梁C30；新建承臺C40 P8；地下連續(xù)墻混凝土C35 P6。

（2）鋼筋：采用HPB300、HRB400熱軋鋼筋；鋼筋接頭采用接駁器機(jī)械連接。

（3）型鋼：Q235b鋼。

2.2機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備

施工階段投入的主要施工機(jī)械設(shè)備詳見表1。

表 1 主要施工機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃表

序號 設(shè)備名稱 數(shù)量 規(guī)格型號 單設(shè)備功率 備注

1 雙輪銑槽機(jī) 1臺 寶峨MBC30 柴油

2 履帶吊車 1臺 50t 柴油

3 挖掘機(jī) 1臺 PC200 柴油

4 泥漿工廠 1套

5 雙輪銑槽機(jī)后臺 1套 99KW

6 刷壁器 1個(gè) 1000mm

7 電焊機(jī) 17臺 BX-300 25KW

8 切斷機(jī) 1臺 QJ-40 7.5KW

9 彎曲機(jī) 1臺 WJ-40 4KW

10 車絲機(jī) 4臺 HGB-40 15KW

11 空壓機(jī) 1臺 0.9m3 9KW

12 打灰架 2套 35KW

13 黑旋風(fēng)濾砂機(jī) 1套 ZX-200 55KW

3 施工方法及技術(shù)措施

3.1施工工藝流程

本工程高架下地下連續(xù)墻成槽機(jī)械選用臥式雙輪銑槽機(jī)（寶峨MBC30型），鋼筋籠吊裝采用整體制作、槽口上方分節(jié)對接；墻身混凝土采用水下灌注；地下連續(xù)墻接頭采用型鋼接頭。其總體施工流程見圖4。

圖 4 地連墻施工工藝流程圖

3.2施工工藝

3.2.1測量放線

根據(jù)業(yè)主提供的測量基點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)，在施工場地內(nèi)布設(shè)施工測量控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)監(jiān)理單位驗(yàn)收無誤后，對地下連續(xù)墻中心線進(jìn)行定位放樣。

3.2.2 導(dǎo)墻施工

在地下連續(xù)墻成槽前，應(yīng)砌筑導(dǎo)墻。導(dǎo)墻制作做到精心施工，導(dǎo)墻質(zhì)量的好壞直接影響地下連續(xù)墻的邊線和標(biāo)高，是成槽設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)向，是存儲泥漿穩(wěn)定液位，維護(hù)上部土體穩(wěn)定，防止土體坍落的重要措施。

導(dǎo)墻采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈寬比地下連續(xù)墻厚大5cm，導(dǎo)墻頂口和地面平，肋厚200mm，一般控制深度為1.8m（根據(jù)現(xiàn)場場地標(biāo)高調(diào)整），導(dǎo)墻插入原狀土20cm以上，且導(dǎo)墻頂面高于地下水位1.5m以上，混凝土標(biāo)號C25，不得漏漿。導(dǎo)墻在施工期間，應(yīng)能承受施工載荷。

3.2.3 泥漿制備

（1）泥漿性能

根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，擬采用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土和自來水為原材料攪拌而成。泥漿性能指標(biāo)要求詳見下表：

表 2 成槽護(hù)壁泥漿性能指標(biāo)要求

泥漿

性能 新配置泥漿 循環(huán)泥漿 廢棄泥漿 檢測

方法

粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土

比重

（g/cm3） 1.04～1.11 1.06～1.15 <1.15 <1.2 >1.3 >1.35 泥漿

比重計(jì)

粘度

（s） 22～25 25～35 <25 <35 >50 >60 500ml/700ml

漏斗法

含砂率

（%） <2 <2 <4 <7 >8 >11 洗砂瓶

PH值 8～9 8～9 >8 >8 >14 >14 PH試紙

護(hù)壁泥漿在使用前，應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)性能試驗(yàn)，施工過程中根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)。不符合灌注水下混凝土泥漿指標(biāo)要求的應(yīng)作為廢棄泥漿處理。

（2）泥漿配制

泥漿配制工藝流程見下圖：

圖 5 泥漿配置流程圖

（3）泥漿儲存

泥漿儲存采用半埋式磚砌泥漿池。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，計(jì)劃設(shè)置1個(gè)泥漿池，盛裝泥漿的泥漿池的容量應(yīng)能滿足成槽施工時(shí)的泥漿用量。

（4）泥漿循環(huán)

泥漿循環(huán)采用3kw型泥漿泵在泥漿池內(nèi)循環(huán)，15Kw型泥漿泵輸送，22Kw泥漿泵回收，由泥漿泵和軟管組成泥漿循環(huán)管路。

（5）劣化泥漿處理

劣化泥漿首先儲存在廢漿池中，而后采用封閉的泥漿罐車外運(yùn)到指定的場所。

（6）泥漿施工管理

成槽作業(yè)過程中，槽內(nèi)泥漿液面應(yīng)保持在不致泥漿外溢的最高液位，并且必須高出地下水位1m以上，成槽作業(yè)暫停施工時(shí)，泥漿面不應(yīng)低于導(dǎo)墻頂面50cm。

在清槽過程中應(yīng)不斷置換泥漿。清槽后，槽底0.5～1m處的泥漿比重應(yīng)小于1.15，含砂率不大于4%，粘度不大于25s。

3.2.4 成槽施工

槽段開挖選用寶峨MBC30型超低凈空雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行成槽。其照片及機(jī)械參數(shù)如下圖所示：

圖 6 MBC30型雙輪銑槽機(jī)照片 圖 7 MBC30型雙輪銑槽機(jī)側(cè)視圖尺寸

圖 8 MBC30型雙輪銑槽機(jī)正視圖與俯視圖尺寸

槽段施工順序

地下連續(xù)墻施工時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場道路和工作面的實(shí)際情況進(jìn)行跳槽施工。

槽段開挖

①成槽挖土順序的確定

單元槽段采用三銑成槽的原則，先銑兩側(cè)土后銑中間土，跳槽施工，待一期槽段混凝土澆筑2天后，施工二期槽段。

②槽深測量及控制

槽深采用標(biāo)定好的測繩測量，每幅根據(jù)其寬度測2～3點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)導(dǎo)墻標(biāo)高控制挖槽的深度，以保證設(shè)計(jì)深度。

③槽段檢驗(yàn)

槽段深度檢測采用測錘實(shí)測槽段左中右三個(gè)位置的槽底深度，三個(gè)位置的平均深度為該槽段深度。

槽壁垂直度檢測采用超聲波檢測儀檢測。

④清底

槽段開挖完畢，采用雙輪銑槽機(jī)自帶的泥漿泵回路清除槽底的沉渣：

圖 9 雙輪銑清除槽底沉渣示意圖

⑤刷壁

為提高接頭處的抗?jié)B及抗剪性能，在連續(xù)墻接頭處對先行幅墻體接縫進(jìn)行刷壁清洗；一般反復(fù)刷動至少8次；刷壁器上無泥后繼續(xù)刷壁2～3次，徹底刷除接頭上的夾泥。刷壁工具使用特制刷壁器，刷壁必須在清孔之前進(jìn)行。

采用自制桁架（鋼筋籠起吊用的桁架）起吊刷壁器進(jìn)行刷壁。

3.2.5 鋼筋籠制作和吊放

（1）鋼筋籠加工平臺

本工程鋼筋籠施工搭設(shè)1個(gè)鋼筋籠加工平臺現(xiàn)場制作鋼筋籠，鋼筋籠加工平臺尺寸為54m*6m。

根據(jù)設(shè)計(jì)的鋼筋間距，插筋、預(yù)埋件及鋼筋連接器的設(shè)計(jì)位置畫出控制標(biāo)記，以保證鋼筋籠和預(yù)埋件的布設(shè)精度，鋼筋籠平臺標(biāo)高用水準(zhǔn)儀校正。

（2）鋼筋籠制作

鋼筋籠整體制作，分節(jié)起吊，槽口上方分節(jié)對接，對接采用Ⅰ級直螺紋套筒連接。

鋼筋籠加工時(shí)縱向鋼筋采用Ⅰ級直螺紋套筒連接，橫向鋼筋與縱向鋼筋連接采用點(diǎn)焊，縱橫向桁架筋相交處需點(diǎn)焊，鋼筋籠四周0.5m范圍內(nèi)交點(diǎn)需全部點(diǎn)焊。鋼筋保證平直，表面潔凈無油污，內(nèi)部交點(diǎn)50%點(diǎn)焊，鋼筋籠桁架及鋼筋籠吊點(diǎn)上下1m處需100%點(diǎn)焊。

（3）鋼筋籠保護(hù)層設(shè)置

為保證保護(hù)層的厚度，在鋼筋籠寬度上水平方向設(shè)二列定位墊塊，每列墊塊豎向間距按3m設(shè)置。

（4）鋼筋籠吊放

由于本工程鋼筋籠較長，而高架橋下凈空較小，鋼筋籠制作和吊放工藝采用分節(jié)起吊、槽口上方對接的形式，分節(jié)長度5m，鋼筋籠在槽口分節(jié)對接，采用Ⅰ級直螺紋套筒連接，具體吊裝措施為：

根據(jù)施工高度的限制，定做一架桁車，利用桁車進(jìn)行吊裝；鋼筋籠分成5米一節(jié)，共10節(jié)（單節(jié)鋼筋籠重量約6噸）。

采用專門設(shè)計(jì)的起吊龍門架（高度為6.5m）進(jìn)行吊放，如下圖所示：

圖 10 鋼筋籠起吊龍門架

施工步驟：

a. 先將鋼筋籠分節(jié)運(yùn)輸至施工場地內(nèi)，采用50t履帶吊吊裝至龍門架內(nèi)，然后固定在龍門架內(nèi)；

b. 然后通過卷揚(yáng)機(jī)來移動龍門架，將龍門架移至槽段處將鋼筋籠準(zhǔn)確入槽；

c. 通過控制電葫蘆將鋼筋籠緩緩下放，下至導(dǎo)墻面時(shí)，采用槽鋼將鋼筋籠固定在導(dǎo)墻面；

d. 吊起第2節(jié)鋼筋籠，然后對接；

e. 依次吊放后面小節(jié)段鋼筋籠至槽口上方進(jìn)行對接，直至全部鋼筋籠對接完成。

鋼筋籠整體制作，分節(jié)吊裝，考慮到鋼筋籠對接需要時(shí)間，在每節(jié)鋼筋籠對接時(shí)，確保桁架焊接質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

3.2.6 混凝土灌注

⑴ 本工程槽段混凝土的級配除了滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求外，還要滿足水下砼的施工要求，具有良好的和易性和流動性。混凝土的坍落度應(yīng)為180mm～220mm。

⑵ 灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底端距槽底不宜大于500mm；混凝土面應(yīng)均勻上升，混凝土須在終凝前灌注完畢。

⑶ 混凝土灌注采用導(dǎo)管法施工，導(dǎo)管選用D=250的圓形螺旋快速接頭類型。用混凝土澆筑架將導(dǎo)管吊入槽段規(guī)定位置，導(dǎo)管頂部安裝方形漏斗。

⑷ 混凝土面的上升速度不應(yīng)小于2.0m/h，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度宜為2～6m。

（5） 在混凝土澆筑前要測試坍落度，在澆筑過程中做好混凝土試塊。

4 結(jié)語

橋下低凈空地下連續(xù)墻施工的重難點(diǎn)主要集中在施工機(jī)械選型、成槽、鋼筋籠吊裝等方面，在研究本專項(xiàng)方案的過程中，已對以上問題充分考慮、科學(xué)計(jì)劃，在具體施工過程中尚需精心組織、加強(qiáng)監(jiān)控量測、嚴(yán)格按照方案施工，使工程中所以重難點(diǎn)均得以安全解決。

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