地鐵基坑地下連續(xù)墻接縫形式研究

曹　犇　劉長寶

(中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州　311122)

0　引言

杭州的地鐵車站結(jié)構(gòu)主要有兩道防水，第一道是地下墻結(jié)構(gòu)的防水，主要體現(xiàn)為地墻混凝土的自防水為主，配合地墻接縫防水，這一道在施工階段發(fā)揮主要作用；第二道是內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)的防水。

地墻止水主要是接縫的止水，因此，接縫施工的好壞關(guān)系到地墻的整體質(zhì)量。

目前，在杭州地鐵主要有三種接頭形式：柔性鎖口管接頭，工字型預(yù)制接頭和剛性接頭(十字鋼板、工字鋼)接頭。

1　工程概況

1.1　工程簡介

杭州地鐵1號(hào)線始于蕭山湘湖，終于下沙文澤路和臨平世紀(jì)大道，由主城區(qū)段、江南段、下沙段、臨平段組成，其中地下線為41.36 km，高架線6.14 km，地上地下過渡段(U型槽)為0.47 km，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為全長47.97 km。

1.2　地質(zhì)與水文條件

杭州地質(zhì)總體分城西與城東兩大塊，分界基本以中河高架下的中北河為界。杭州地質(zhì)形成與錢塘江(河口相)的河道變遷與近年代的沖刷、杭州灣海灘(海相)的沖積與沉積作用、湖沼與溺谷三者交替相互作用形成的地層，復(fù)雜多變，主要地層有以下幾大類：

第一大類：上部為第一海相地沉積，主要是淤泥質(zhì)軟土，其下分布山體洪積層為粘土，下部為古生代志留系粉砂巖，基巖強(qiáng)度與出露深度差異非常大；第二大類：上部15 m～17 m粉砂～粉土～粉砂，下部為第二海相沉積淤泥質(zhì)軟土夾粉土、粉砂；第三大類：上部厚達(dá)22 m～30 m湖沼、海相淤泥質(zhì)軟土層，下部為粘土粉砂；第四大類：河口相粉砂、粉土與海相淤泥質(zhì)土互層的夾心餅狀土層，厚達(dá)15 m。

2　三種地下連續(xù)墻接頭形式特點(diǎn)

2.1　柔性鎖口管接頭

在當(dāng)前槽段開挖成槽后，首先吊放鋼筋籠，然后在槽段的兩端沉放鎖口管，再澆灌混凝土；待混凝土達(dá)到終凝狀態(tài)后，拔出鎖口管，再開挖相鄰槽段；相鄰槽段澆灌墻體混凝土后，便與當(dāng)前槽段拔出鎖口管后形成的半圓形接頭面緊密結(jié)合，形成一條自下而上的縱向接頭縫。這種連接形式稱鎖口管接頭(見圖1)。

杭州地鐵的鎖口管接頭一般都需配合接頭位置的3根旋噴樁止水，目前來看總的效果比較好。

主城區(qū)內(nèi)站點(diǎn)淤泥質(zhì)土層較為深厚，尤其是市中心的站點(diǎn)，類似文化廣場，艮山門，閘弄口等地下都有20 m以上的淤泥質(zhì)土，滲透性比較差，因此，在坑外無法降水的前提下，地墻接縫漏水也比較?。患词孤┧膊粩y帶泥沙，通過注漿都能較好解決。

主城區(qū)外開挖范圍多為砂性土，且周邊環(huán)境較好，可以配合使用坑外降水，基本上不出現(xiàn)漏水。

除了錢塘江兩側(cè)的基坑值得注意，錢塘江水系豐富，水補(bǔ)充比較快，周邊土層以砂性土為主，滲透性比較好。

本文著重討論一下錢塘江邊的主要基坑：江南風(fēng)井。

江南風(fēng)井周邊潛水豐富，圖2為江南風(fēng)井的周邊環(huán)境，水系比較豐富。

地下水是制約這個(gè)基坑安全的最大因素。設(shè)計(jì)過程中考慮到鎖口管在砂性地層止水能力較差，提出十字鋼板接頭止水的方案。但考慮到十字鋼板止水造價(jià)較高，且容易露筋(后面會(huì)著重介紹)，施工方和設(shè)計(jì)方協(xié)商采用鎖口管接頭。施工效果來看，地墻漏水點(diǎn)比較多(如圖3所示)。

圖3是內(nèi)襯墻做完后的側(cè)壁情況，墻上的每塊水漬都表示有一個(gè)漏水點(diǎn)。

造成這個(gè)問題原因推測有以下幾個(gè)方面：

1)半圓形接縫形式差，影響地下連續(xù)墻整體結(jié)構(gòu)的受力性能，地下連續(xù)墻在土方開挖及使用中容易產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)、扭轉(zhuǎn)等變形。

2)半圓形接縫“尖角”部不易成型，往往造成地下連續(xù)墻接縫“張口”接縫間隙過大，影響地下連續(xù)墻的受力和防水性能。

3)接縫夾泥皮厚，防水性能受到嚴(yán)重影響。

4)砂性土層透水性較好，周邊水資源豐富。在初期坑外試降水時(shí)，降水對(duì)周邊影響較大,無法采用較深的坑外降水。

基于以上原因，鎖口管接頭在砂性地層和潛水較豐富的地層需慎重考慮。

2.2　工字型預(yù)制接頭

為了克服常規(guī)鎖口管工藝拔管困難的缺陷，在常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻技術(shù)的基礎(chǔ)上，上海地區(qū)在工程實(shí)踐中研究和發(fā)展了一種新型地下連續(xù)墻接頭——預(yù)制鋼筋混凝土接頭(見圖4)，即以預(yù)制鋼筋混凝土接頭在常規(guī)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻施工流程中取代了鎖口管的位置和作用，該工藝是預(yù)制地下連續(xù)墻技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、施工便捷的新技術(shù)。

較之傳統(tǒng)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻，預(yù)制接頭工藝有以下特點(diǎn)：

1)預(yù)制槽段接頭在施工中一次性到位，無需頂拔，無需考慮水下混凝土初凝時(shí)間和頂拔設(shè)備的功率大小，簡化了施工流程，減少了施工程序和工作量，提高了施工效率。

2)采用預(yù)制接頭的方法，再輔以一定的地基加固措施，就可解決澆搗混凝土?xí)r易產(chǎn)生繞流的問題。

3)工廠化制作可充分保證預(yù)制接頭的施工質(zhì)量，能確保地下連續(xù)墻接頭的混凝土質(zhì)量。

杭州地鐵4號(hào)線城星路站采用這種接頭形式。實(shí)際工程中，城星路站周邊已有兩個(gè)深基坑在開挖，降水較深，據(jù)觀測坑外水位在地下10 m左右，工地實(shí)測來看，基本不漏水。

相比鎖口管接頭刷槽壁時(shí)比較耗時(shí)耗力，而且常有混凝土繞流，導(dǎo)致接頭不容易刷干凈。預(yù)制樁表面比較光滑，接頭易密實(shí)，止水效果好；在精確定位的前提下，預(yù)制樁依靠自重加上接頭背后插入的鋼板足以抵抗另一側(cè)澆筑帶來的擠壓，這樣能有效減少 “內(nèi)八字”“外八字”等施工問題的出現(xiàn)。

2.3　十字鋼板接頭

十字鋼板止水接頭適用于對(duì)接頭強(qiáng)度和止水效果有特殊要求的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或成槽深度超過50 m超深地下連續(xù)墻。

十字鋼板止水接頭的施工工序與鎖口管接頭類似，只是在制作鋼筋籠時(shí)，增加了十字止水鋼板，接頭保護(hù)裝置換成了配套的反力箱(如圖5所示)。

對(duì)稱的兩榀鋼結(jié)構(gòu)組成的反力箱，主要作用是：1)對(duì)縱向鋼板起到有效保護(hù)作用；2)和封頭鋼板一起承受混凝土的側(cè)壓力；3)防止混凝土向后施工的相鄰幅繞灌。反力箱起拔方法也與鎖口管類似。

反力箱幾何形狀復(fù)雜，如何避免接頭夾泥，附著雜物，也成為施工的關(guān)鍵。為防止在反力箱拔起后，上部的混凝土或砂漿落入反力箱拔起的空洞中或結(jié)牢在十字鋼板上，影響止水效果，應(yīng)采用與十字鋼板結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的清刷或沖鏟工具(如圖6所示)，清除該部分附著物，以保證十字鋼板的止水效果和接頭強(qiáng)度。

目前，十字鋼板接頭的技術(shù)是比較成熟的。1號(hào)線的武林廣場站就采用這種接頭方式，做下來總體比較好，基本上沒有漏水點(diǎn)，成型的地下墻如圖7所示。

實(shí)際施工中，主要有幾個(gè)難點(diǎn)：1)如圖中所示十字鋼板接頭有露筋現(xiàn)象，因?yàn)閷?shí)際工程中十字鋼板和地墻槽壁的空隙較少，進(jìn)入地墻后容易刮插槽壁，而且鋼材的剛度小，容易扭曲，在地墻內(nèi)定位有難度，因此迎土面一側(cè)的鋼板容易外露，導(dǎo)致銹蝕，降低十字鋼板的承載力。2)十字鋼板的制作比較復(fù)雜，現(xiàn)場沒有制作的可能，必須去廠家定做，尤其像武林廣場站這樣的市中心站點(diǎn)，運(yùn)輸比較困難。3)造價(jià)比較昂貴，以武林廣場站為例，每幅墻都比鎖口管接頭(包括坑外品字形旋噴樁)的地下墻貴1倍左右。

3　三種接頭形式的對(duì)比

三種接頭形式的對(duì)比見表1。

表1　三種接頭形式的對(duì)比

4　結(jié)語

1)柔性鎖口管接頭在這三種接頭里從造價(jià)、施工時(shí)間、適用范圍都是較好的，而且配合接縫外的旋噴樁止水效果尚可，適合在弱透水的淤泥質(zhì)地層中使用。

2)柔性鎖口管接頭在砂性地層且坑外無降水的情況下風(fēng)險(xiǎn)較大，須慎重考慮。

參考文獻(xiàn):

[1]孫立寶.地下連續(xù)墻施工中幾種接頭形式的對(duì)比分析及應(yīng)用[J].探礦工程，2011,38(5):53-56.

[2]黃輝.地下連續(xù)墻接頭形式及其滲漏的防治措施[J].施工技術(shù)，2004,33(10):60-62.

[3]馬銘，徐贊云，吳學(xué)芹.地下連續(xù)墻接頭形式及滲漏分析[J].黑龍江科技信息，2008(10)：18-19.

[4]侯文濤.吉隆坡中央車站地下連續(xù)墻施工接頭介紹[J].施工技術(shù)，2013(1)：17.