武漢地區地下連續墻穿越富水砂層H型鋼接頭施工技術

李結元

武漢地區地下連續墻穿越富水砂層H型鋼接頭施工技術

李結元

隨著我國地下工程建設的快速發展，在地鐵、房地產等大型深基坑工程中越來越多地采用地下連續墻作為圍護結構。而隨著基坑開挖深度越來越深，基坑周邊環境越來越復雜，地下連續墻施工質量的好壞將對工程安全產生重大影響。地下連續墻接頭作為地下連續墻的薄弱環節，其處理的好壞直接影響整個地下連續墻防滲漏效果，進而影響整個基坑的安全。因此必須認真做好地下連續墻接頭施工。

隨著地下連續墻施工技術的發展，地下連續墻接頭形式也呈現出多樣化趨勢。地下連續墻H型鋼接頭技術作為一種隔板式剛性接頭，具有受力好等優點，因此得到越來越廣泛的應用。本文以武漢市軌道交通七號線一期工程第十八標段地連墻施工為例，對地連墻H型鋼接頭穿越富水砂層防擾流及防水技術措施做簡要分析，為武漢地區類似工程提供參考。

一、工程概況

武漢市軌道交通七號線一期工程第十八標段土建工程，為三陽路越江隧道武昌岸E公路匝道。匝道主體結構里程范圍EK0+065～EK0+571.217，匝道基坑里程范圍為EK0+060～EK0+562.246。E匝道采用明挖順做法施工，基坑安全等級為一級，基坑深度約22.5m~0m，其中基坑深度為11.7m～22.5m段采用800/1000mm厚地連墻+內支撐的支護形式，地連墻深度分為28m、30.04m、32m、36m、55m。基坑開挖自上而下依次為土層（0～11.8m），砂層（11.8～53m）。施工場地位于長江一級階地，地下水豐富，枯水期承壓水位一般為11.6～15.0m，豐水期承壓水位一般為20.4～22.8m。地下連續墻接頭采用H型鋼接頭。地連墻H型鋼接頭大樣圖見圖1。

圖1　H型鋼接頭大樣圖

二、地下連續墻H型鋼接頭施工方案

地下連續墻接頭位置作為地下連續墻防水的薄弱環節，其質量好壞將直接影響地連墻的防水效果，而接頭滲漏水問題主要是因為地下連續墻施工過程中接頭混凝土繞流導致的。因此，地下連續墻施工過程須嚴格做好接頭防擾流措施。

1.地下連續墻接頭繞流原因及危害

（1）地下連續墻H型鋼接頭繞流的原因主要有如下幾個方面：

①地下連續墻鋼筋籠保護層厚度為70mm，在鋼筋籠入槽之后，保護層成為混凝土繞流的空隙，尤其是鋼筋籠位置發生偏移后，混凝土繞流會更容易發生。

②武漢地鐵七號線十八標施工場地位于長江一級階地，地連墻穿越地層多為砂層，開挖過程中穩定性較差，再加之地下連續墻深度大，抓槽時間長，容易造成較大塌孔。

③鋼筋籠入槽后，在H型鋼壁后回填砂袋不夠密實，留有的空隙為繞流混凝土提供空間，混凝土凝固后形成大的硬塊，為后續槽段施工增加難度。

（2）地下連續墻H型鋼接頭繞流的危害主要體現在以下幾方面：

①凸出的混凝土塊如若不能處理干凈，將影響到二期地下連續墻鋼筋籠的入槽，使得鋼筋籠的封口鋼筋不能靠近已澆筑地下連續墻H型鋼的腹板，影響接頭的有效搭接寬度，且凸出的混凝土塊下方會存在刷壁死角，死角位置會附著泥皮，導致兩幅墻體澆筑后，中間存在貫通墻體的泥縫，在基坑開挖后，形成漏水孔，給基坑開挖埋下安全隱患。正常接頭和繞流接頭示意圖見圖2。

圖2 正常接頭與繞流接頭示意圖

②繞流混凝土使相鄰兩幅鋼筋籠不能有效搭接。繞流混凝土使得封口筋與H型鋼腹板間距太大，造成兩幅鋼筋籠間出現鋼材的空白區，澆筑混凝土之后，這條夾縫區則成為素混凝土區，造成地下連續墻不能整體受力，成為圍護結構受力的薄弱環節。當基坑開挖后，由于水土壓力，兩幅墻體間的素混凝土區極易開裂，出現漏水，為基坑安全開挖埋下隱患。

③混凝土繞流不僅會造成資源浪費，而且處理繞流混凝土過程中沖擊鉆產生的震動對槽壁穩定性不利，另外處理繞流需要耗費一定時間，增加槽壁暴露時間，這些都容易導致塌孔。

2.地下連續墻接頭防繞流處理方案

地下連續墻接頭防繞流處理主要采用 “以防為主”的方式。在綜合考慮武漢地鐵七號線十八標段實際情況及借鑒相鄰標段先進施工經驗后，采取在H型鋼翼板焊接止漿鐵皮和等邊角鋼、在H型鋼腹板綁扎泡沫板、以及回填砂袋等組合措施預防混凝土繞流。最后根據設計要求在接頭位置迎土側增加3根高壓旋噴樁，加強接頭位置止水效果。地下連續墻型鋼接頭防擾流措施示意圖見圖3。

圖3　地下連續墻H型鋼接頭防繞流措施示意圖

三、地下連續墻H型鋼接頭施工工藝及質量保證措施

結合武漢地鐵七號線十八標段實際情況，綜合考量各種施工因素，采取以下幾種措施相結合的方式預防地下連續墻H型鋼接頭混凝土繞流，保證接頭位置的止水效果，為后期基坑安全開挖提供有力保證。

1.止漿鐵皮措施

在地下連續墻H型鋼翼板外側焊接止漿鐵皮。在加工地下連續墻鋼筋籠時，在H型鋼翼板上焊接0.3mm厚鍍鋅鐵皮，沿H型鋼兩翼板外側通長布置，寬度為1m，鍍鋅鐵皮與鋼筋籠面平行。因鍍鋅鐵皮厚度較薄，直接與H型鋼焊接難度較大，采用Φ16鋼筋進行輔助焊接，焊點間距200mm，止漿鍍鋅鐵皮另一側采用扎絲按500mm間距與鋼筋籠進行固定。地下連續墻進行水下混凝土澆筑時，隨著混凝土面不斷升高，側壓力不斷增大，將綁扎在鋼筋籠一側止漿鐵皮撐開，直至貼在槽壁上，起到阻止繞流的作用。為保證止漿鐵皮的防擾流效果，須嚴格控制焊接過程，避免因焊接導致鐵皮破壞；另外，砼澆筑過程嚴格控制混凝土面上升速度，避免因混凝土澆筑速度過快，導致止漿鐵皮與H型鋼翼板脫焊進而失效。

2.止漿角鋼措施

在地下連續墻H型鋼翼板外側焊接50mm×50mm等邊角鋼。地下連續墻鋼筋籠加工時，將等邊角鋼焊接在止漿鐵皮的邊緣，等邊角鋼沿H型鋼通長布置。一方面，等邊角鋼能減小H型鋼與槽壁間的縫隙，輔助止漿鐵皮防止混凝土繞流；另一方面，焊接等邊角鋼能夠防止因混凝土面上升過快導致止漿鐵皮脫焊。為保證等邊角鋼能夠充分發揮其作用，其須與H型鋼通長焊接，焊縫質量嚴格按相關標準執行。

3.綁扎泡沫板措施

在H型鋼后側空腔內綁扎泡沫板。將泡沫板綁扎在H型鋼后側空腔內，泡沫板寬度等于H型鋼腹板寬度、厚度等于250mm，沿H型鋼通長布置。泡沫板采用鋼帶與H型鋼綁扎牢固，并每隔1m采用竹條對泡沫板進行加固。泡沫板能避免繞流過來的混凝土粘接在H型鋼上，降低后期刷壁難度。為防止鋼筋籠入槽過程中泡沫板因浮力過大崩開鋼帶上浮而失效，必須嚴格把控泡沫板綁扎過程，保證其綁扎質量。

4.沖實填充砂袋措施

沖實填充砂袋。在回填H型鋼接頭位置超挖部分的砂袋時，采用重力夯（重力夯尺寸為9m×0.55m×0.3m）將砂袋分段砸壓密實。為保證砂袋回填質量，砂袋采用小型化砂袋，夯實過程按照底部16m夯一次，然后每填5m夯一次，如此循環，直至砂袋填充到澆筑面以上為止。

5.超前開挖二期槽段措施

超前開挖二期槽段。等地下連續墻混凝土初凝之后，即可開始開挖地下連續墻二期槽段的土方，此時繞流混凝土與H型鋼腹板黏結強度還未達到最大，很容易處理掉。超前開挖是對前述防繞流措施出現意外的彌補措施，是最后一道防線，也是很關鍵的一道防線。

6.接頭高壓旋噴樁加強止水措施

在地下連續墻施工結束后，為進一步加強地下連續墻接頭位置的止水效果，根據設計要求在接頭位置外側增加3根高壓旋噴樁，加固深度同地連墻。墻外止水高壓旋噴樁施工應在地下連續墻混凝土強度達到80%后、基坑土體開挖施工兩周前進行，以保證其施工過程不對地下連續墻產生擾動損壞，并為高壓旋噴樁保留適當的養護時間，從而達到最佳的止水效果。高壓旋噴樁作為地下連續墻接頭位置補充止水措施，施工時必須保證其位置準確性。施工前，先人工找出接頭位置H型鋼并做好標記，樁位放樣誤差小于50mm。注漿時，應嚴格按照試樁參數進行施工。高壓旋噴樁施工過程中將產生大量廢棄泥漿，因此高壓旋噴樁施工前，在施工位置處開挖泥漿儲存溝槽，對施工過程中返出的廢漿進行收集并及時清出場外，以保持施工場地的整潔。地下連續墻接頭位置高壓旋噴樁布置圖見圖4。

圖4　地下連續墻接頭位置止水高壓旋噴樁布置圖

四、結語

武漢市軌道交通七號線一期工程第十八標段地處長江一級階地，工程地質條件復雜，地下連續墻最深達55m，穿越富水砂層約40m，接頭止水及防擾流技術難度大。施工中在嚴格落實上述技術措施后，后續深基坑開挖施工表明，地下連續墻接頭止水及繞流情況得到了有效控制，滿足施工要求。在后期基坑開挖過程中沒有出現繞流、漏水、涌水涌砂現象，整個開挖過程處于安全可控狀態。此案例為地下連續墻H型鋼接頭防擾流及防水施工積累了一定施工經驗，希望能為其他工程在處理類似問題時提供參考。

（作者單位：武漢地鐵集團有限公司）