復雜工況環境下的地下連續墻施工

李慕涵（上海隧道工程有限公司地基基礎工程分公司，上海 201108)

1 工程概況

上海市軌道交通 14號線黃陂南路站位于金陵路下，重慶南路以東、黃陂南路以西，為地下二層帶單列位停車線側式站臺車站，與 1號線黃陂南路站通道換乘。地下連續墻厚度為 800 mm、1 000mm和 1 200 mm，深度為 32～70 m不等，接頭設計形式為套銑接頭、橡膠止水接頭和 H 型鋼接頭。

黃陂南路周邊建筑物眾多，且緊鄰基坑。北側 13 層連云大樓距離車站基坑最近約 3 m，19 層金陵大廈距離車站基坑最近約 8 m；西端頭井D1 基坑部分地下連續墻位于重慶南路高架下方，梁下凈高約 20 m，橋臺距離車站基坑最近距離約 2 m。

D1基坑部分位于重慶南路高架下方，開挖深度 18.571 m，采用深 34m和 39m的 1 000mm厚地下連續墻進行圍護。

D2基坑開挖深度 17.032～17.096 m，采用深 32 m、厚800mm和深 47 m、厚 1 000mm的地下連續墻進行圍護。

D3基坑北側緊鄰連云大樓，最近處僅 3 m，基坑開挖深度 17.039～17.32 m，采用深 47 m、厚 1 000m和深 36.5 m、厚 800mm的地下連續墻進行圍護。

D4基坑一部分位于黃陂南路，基坑開挖深度 17.32～19.26 m，采用深 36.5 m、厚 800mm的地下連續墻圍護。

本工程主要土層為黏性土、粉性土和砂土。對本工程影響最大的土層主要是黏質粉土夾粉質黏土層和灰色粉砂層。黏質粉土夾粉質黏土層埋深分別為 24.5 m、35.0 m，層厚分別為 10.5 m、9.0 m；灰色粉砂層埋深約 51.3 m，總層厚為 17.2 m。

以上土層為承壓水層，具含水量高、流動性強等特點，影響地下連續墻成槽穩定性。

2 本工程主要風險點

14號線黃陂南路站位于上海市繁華的市中心，與周邊建筑群距離近，部分車站結構處于重慶南路高架下，且地下連續墻穿越承壓水土層，基坑環境保護等級為一級，因此本工程的主要風險點是地下連續墻成槽等施工對周邊構筑物的影響。

（1）緊鄰高 17 層的連云大樓地下連續墻施工風險。地下連續墻距離連云大樓最近處只有 3 m，地下連續墻的施工對連云大樓的安全構成危險。如果保護措施不到位，可能會造成連云大樓沉降開裂，甚至傾覆。

（2）凈空只有 20m的高架下地下連續墻施工風險。本工程部分地下連續墻位于運營中的重慶南路高架下方，高架下方凈空高度只有 20 m。地下連續墻施工過程中如何做到對高架的保護以及如何在凈空受限的不利工況下施工地下連續墻，是本工程的另一主要施工難點。

3 施工關鍵技術

根據地下連續墻與周邊環境的具體情況進行具體分析采取不同的應對措施，做到保證周邊環境的安全與施工質量之間的平衡。

3.1 連云大樓保護措施

連云大樓高 17 層，下部基礎為 450 mm×450mm的錨桿樁，與地下連續墻最近只有 3 m。大樓基礎相對比較薄弱，地下連續墻施工對周邊土體的擾動勢必對大樓的安全構成影響。鄰近地下連續墻深 36.5 m，厚 1 000 mm，采用GXJ 橡膠止水接頭[1]。

地下連續墻正式施工之前，在地下連續墻的兩側采用TRD （Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method工法[2]，等厚度水泥土地下連續墻工法）對土體進行加固。TRD工法與傳統的三軸攪拌樁加固相比具有連續性高的優勢，同時還具有適應地層廣、成墻質量好、強度高、安全性高等特點[3]。現場 TRD 工法加固厚度為 800 mm。TRD 工法加固示意見圖 1，TRD 工法加固剖面圖見圖 2。

在 TRD 工法水泥土墻體 28 d 無側限抗壓強度≥1 MPa后即可開始地下連續墻的施工。由于 TRD 加固體對大樓周邊土體的加固和阻擋，地下連續墻開挖時不會引起周邊土體的塌方。

TRD 工法的施工精度為 1/300，選擇 TRD 距離地下連續墻的兩側 10 cm 進行施工，防止 TRD 工法加固體侵入地下連續墻。

圖1 連云大樓側地下連續墻TRD工法加固平面示意圖

圖2 連云大樓側地下連續墻TRD工法加固剖面圖（mm）

3.2 重慶南路高架保護措施

黃陂南路站西端頭井位于重慶南路高架橋下方，梁下凈高約 20 m。高架主線采用Φ800mm鉆孔灌注樁，距離西端頭井圍護結構最近處約 6.2 m；匝道采用Φ550mmPHC管樁，樁深 49 m，距離西端頭井圍護結構最近處約 2.1 m。如何在保證交通安全的情況下保證地下連續墻的施工質量，并確保高架橋的安全是最關鍵的問題。

3.2.1 樁基加固減輕地下連續墻施工對高架的影響

參照之前地鐵線路穿越既有建構筑物和保護建構筑物安全的已有經驗[4]，選擇采用樁基加固的方式進行高架保護。

距離地下連續墻最近的兩個承臺下部均為 PHC 管樁基礎。PHC 管樁存在上下節接頭，抗剪切能力差，基礎薄弱[5]。因此采用鉆孔灌注樁對 PHC 管樁進行樁基加固[6]，用以加強承臺樁基礎，抵抗因地下連續墻開挖引起對周邊土體擾動帶來的影響。

樁基加固將原高架匝道承臺 4 m×4 m×2m加大為 5.6 m×8.3 m×2 m，之后在承臺區域做加固樁。加固樁采用 6根鉆孔灌注樁，樁徑為 800 mm，Y 1-2 樁長 52 m，Y1-3 樁長 47 m。樁基加固平面示意見圖 3，樁基加固剖面圖見圖4。

圖3 樁基加固示意圖（mm）

圖4 重慶南路高架樁基加固剖面圖（mm）

3.2.2 低凈空鋼筋籠吊裝

地下連續墻施工過程中須對運營中的重慶南路高架進行保護，同時低凈空重慶南路高架也嚴重制約了地下連續墻鋼筋籠吊放施工。重慶南路高架梁下凈空只有 20 m，長度38.3m的鋼筋籠無法整幅起吊下放，只能采取分節對接[7]的方式。

鋼筋籠吊裝是地下連續墻施工中一個承前啟后的關鍵性節點，鋼筋籠起吊下放的方式和時間，影響著地下連續墻的施工質量和周邊的環境安全。現場主要從以下幾個方面保證鋼筋籠在低凈空的高架下安全下放。

（1）設備合理選型、配置。D 1 基坑地下連續墻部分位于高架下方，因此設備選型時應整體考慮。結合黃陂南路站D1 基坑所有地下連續墻鋼筋籠的吊放，采用副吊 100 t配合主吊 180 t 的組合。現場通過履帶吊把桿長度的不同組合，既能保證高架外 48m深地下連續墻鋼筋籠的吊裝，也能保證高架下 38.3m深地下連續墻鋼筋籠的安全下放。主吊把桿配置長度為 18 m，小于高架下的凈空。

（2）縮短鋼筋籠的起放時間。槽段的穩定與否直接影響地下連續墻的質量和高架的運營安全。鋼筋籠吊放過程中，地下連續墻槽段處于暴露狀態，只靠泥漿護壁保持槽段穩定。鋼筋籠吊放階段為槽段最不利的階段，必須盡量縮短時間。影響鋼筋籠吊放時長的主要因素是對接次數和對接的工作量。①對接次數：長度為 38.3m的鋼筋籠根本無法在凈空只有 20m的高架下方整幅吊放，必須采取分節對接的方式；鋼筋籠分節的數量必須滿足鋼筋籠安全對接下放的要求和最少的分節數量來加速鋼筋籠的吊放。為了達到上述兩個要求，現場取消了鋼筋籠扁擔的設置，改為吊點鋼絲繩直接懸掛于主吊吊鉤，能使單節鋼筋籠長度盡可能最長；②對接工作量：現場鋼筋籠主筋采取機械連接的方式進行連接，根據 GB 5024—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》第 5.4.6 條規定，當受力鋼筋采用機械連接接頭或焊接接頭時，相鄰接頭應錯開 35d且≥ 500 mm。現場鋼筋籠的主筋直徑為 28 mm，根據要求相鄰接頭應錯開Φ28 mm×35 mm=980 mm。鋼筋籠分節的位置必須結合機械接頭的位置綜合考慮。鋼筋籠分節的位置應位于鋼筋籠機械接頭最少的位置，減少對接的工作量，縮短鋼筋籠吊放時間。

結合以上兩點，現場將鋼筋籠分成了 4 節，從下到上長度分別是 11.3 m、9 m、9 m、10 m。分節圖見圖 5。鋼筋對接示意見圖 6。

圖5 重慶南路下地下連續墻鋼筋籠分節示意圖（mm）

圖6 重慶南路高架下地下連續墻鋼筋籠對接示意圖（mm）

3.3 地下墻施工針對性措施

周邊建筑物緊鄰施工的基坑，最大的風險點是圍護結構施工對建筑物周邊土體的擾動。土體受到擾動后，原有的性質和結構將發生變化，會產生位移、滑移等現象。建筑物周邊土體的變化，會影響建筑物的基礎，從而影響建筑的安全。因此為了避免這樣的情況，針對處理措施為以下 2 種。

（1）縮短幅寬，減少擾動。可以通過增加地下墻幅數，使得單幅槽段幅寬變小[8]。幅寬變小，槽段暴露的空間減小，對周邊土體的擾動范圍也變小。槽段幅寬變小，還可以縮短施工時間，減少槽段暴露的時間，有利于減少對周邊土體的擾動。

（2）優質泥漿護壁提高槽段穩定性。選用性能穩定、指標優異的捷高優鉆 100 復合納基膨潤土[9]來拌制護壁泥漿。鈉基膨潤土水化后的膨脹倍數為鈣基膨潤土的 10 倍以上。膨潤土的小板與高分子聚合物之間的橋接作用，可在槽壁孔壁形成又薄又韌、致密的泥皮，降低了泥漿的流失，從而降低了對周邊含水地層的擾動，使孔壁周邊的地層盡量保持原狀，防塌性能增強。優質泥漿護壁機理圖見圖 7。

圖7 新型泥漿護壁機理圖

為了保證高架的運營安全，現場將泥漿指標由黏土層提高至砂土層級別，更好地保持槽段的穩定性。泥漿指標見表1。

表1 泥漿指標

3.4 監測預警

黃陂南路站周邊環境復雜，基坑環境保護等級為一級。根據確定的保護等級，在受保護的建筑物上布置檢測點，檢測點預警指標見表 2。

表2 預警指標匯總表

通過定期定點檢測保護環境及指導施工，連云大樓周邊布置了 10 個豎向位移檢測點，測點布置圖見圖 8。

圖8 連云大樓監測點布置圖

重慶南路高架布置了 21 個豎向位移監測點，距離施工區域最近的 8 個點還測量其傾斜值。測點布置圖見圖 9。

圖9 重慶南路高架監測點布置圖

對周邊環境的保護效果最終以現場的檢測數據為準。通過現場實時的監測數據與開始前制定的保護標準進行對比，確認保護方案的可行性并指導現場施工。整個地下連續墻施工期間的監測數據嚴格控制在制定保護標準范圍之內。連云大樓的檢測數據見圖 10。重慶南路的檢測數據見圖 11。

圖10 連云大樓監測點豎向位移檢測統計趨勢圖

地下連續墻施工期間，連云大樓累計最大位移為 18 mm，小于預警值 20 mm；單天的最大位移變化值為 1 mm，小于預警值 2 mm/d。

圖11 重慶南路高架監測點豎向位移檢測統計趨勢圖

重慶南路高架在地下連續墻施工期間累計位移為 8 mm，小于預警值 10 mm；單天最大的位移變化值為 0.9 mm，小于預警值 1 mm/d；新增最大傾斜值為 0.05 %，遠小于預警值 1/450。

4 結 語

隨著城市建設的快速發展，新規劃的地鐵線路與中心城區既有建筑物和交通線路的關系將更為復雜。黃陂南路車站位于上海市中心，周邊環境敏感且保護等級要求高。本工程針對周邊環境的不利工況，制定了具有針對性的施工方案，通過調整施工方法和參數，保證了地下連續墻的施工進度和質量，確保了周邊環境的安全。

通過本次復雜環境下地下連續墻關鍵技術的實施，提升了在復雜敏感環境條件下的地下連續墻施工水平和質量，為今后地下連續墻工程在類似復雜工況中的施工提供了成熟的經驗。下一步我們還需對在敏感環境下的施工技術做進一步總結，尋求在今后更復雜的土層、更敏感的周邊環境、更深的地下連續墻施工中發揮積極作用。