城市復雜環境不良地質地鐵車站基坑圍護結構施工技術

王新強， 章邦超, 宋曉旭, 2， 黃 興

(1. 中鐵建華南建設有限公司， 廣東廣州 510000; 2.中國鐵建大橋工程局集團有限公司, 天津 300000;3.西南交通大學土木工程學院, 四川成都 610031)

城市地鐵明挖車站修建時，基坑圍護結構的修建是后續明挖施工的重要保障。地下連續墻與鉆孔灌注樁作為一種較為先進的地下工程施工工藝，是地鐵車站基坑圍護結構的常用形式[1-4]。近年來，隨著軟弱富水地層明挖車站的修建，基坑圍護工程的施工也涌現出許多困難。為此，本文以廣州地鐵18號線沙溪站圍護結構施工為背景，詳細介紹淤泥質、砂質富水軟土地層鉆孔灌注樁及地下連續墻施工工藝，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

廣州地鐵18號線沙溪站位于沙溪大道后與華南快速路交叉路口東北側，車站全長465 m，車站位置平面見圖1。沙溪站及明挖區間地質縱剖面如圖2所示，所處地層自上而下依次為：雜填土、素填土、粉質黏土、中粗砂、全風化泥質粉砂巖、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖。施工范圍內淺部土體廣泛分布淤泥、淤泥質土等軟弱土，物理力學性質差，具有強度較低、壓縮性較高等特點。場區綜合液化嚴重，明挖基坑施工難度極高。

由于車站位置緊鄰三枝香水道與珠江，地下水豐富，且場地存在較厚的砂層(最厚達8 m)和淤泥質地層(最厚達8 m)，二者疊加處最厚達15 m。砂層具有通水性強、易垮塌等特點，淤泥層具有厚度大、流動性強、不易加固固結等特點。基坑施工中，過度降水或對軟土地基加固處理不當、地面超載等都可能導致地面沉降，致使圍護結構施工質量控制極為不利，施工難度極大。

圖1 沙溪站線路平面

圖2 沙溪站地質縱剖面

2 鉆孔灌注樁施工技術

(1)準備：測量放樣、定出樁位、平整硬化場地、設置泥漿池、做好防排水、埋設護筒。

(2)護筒設置：鋼護筒采用8 mm厚鋼板加工制成；長度約為2～3 m，以鉆孔施工不塌孔為準；內徑比樁徑大20 cm；上部設置1個溢漿孔。

(3)鉆機就位：調整鉆機桅桿角度，保證鉆頭中心與鉆孔中心對準，調整鉆機垂直度并稍微提升鉆具，使鉆桿垂直，鉆頭環刀自由浮動于孔內。

(4)護壁泥漿：根據地層情況及時調整泥漿性能指標，保證成孔速度和質量。隨著孔深增加，施工中需及時、連續補漿，防止孔壁坍塌。

(5)成孔：起初低速鉆進，護筒以下3 m后可高速鉆進。鉆頭順時針旋轉時，切削板和筒體翻板后緣對齊。鉆屑滿一斗后，鉆頭逆時針旋轉，底板由定位塊定位并封死底部開口后提升至地面卸土。

(6)終孔、清孔：鉆孔至設計終孔標高后，向孔內注入處理過的泥漿，換出孔底沉渣及濃度較大的泥漿。清孔完畢后，檢查成孔質量。

(7)鋼筋籠安裝及吊放：吊裝時檢查鋼筋籠垂直度，不得碰損孔壁。確保上、下節鋼筋籠中心線保持一致。就位后將中吊筋與鋼護筒頂部焊接固定，防止混凝土澆筑過程中鋼筋籠上浮。鋼筋籠露出樁頂長度不小于500 mm。

(8)安放導管：導管采用無縫鋼管制成，吊放時應居中垂直，下口距孔底0.3～0.5 m，末節導管長度應大于4 m，導管接頭用法蘭連接。

(9)二次清孔：采用導管正循環工藝進行清孔。清孔完畢后及時進行灌注混凝土。

(10)水下混凝土澆筑：首批混凝土采用隔水栓(15 cm厚泡沫板制作)拔塞法施工。灌注成功后轉入正常灌注階段，直至整根樁澆筑完成。正常灌注保持導管埋深在2～3 m為宜，一次拔管不超過6 m。混凝土頂面標高應不小于設計樁頂標高0.5 m，灌注完成后及時拆除導管，停止灌注。

3 地下連續墻施工技術

沙溪站鉆孔灌注樁的施工流程見圖3。

(1)導墻施工：導墻形式為“T”型，對稱澆筑施工。寬度比地連墻厚度寬50 mm，頂部高出地面100～200 mm。達到規定強度后拆模，縱向每隔2 m左右加設上、下木支撐2道。

(2)泥漿制備：采用膨潤土泥漿，泥漿配合比根據試驗槽段及現場試驗確定。

(3)泥漿循環：邊開挖邊注入泥漿。泥漿液面距離導墻面0.3 m左右，高于地下水位0.5 m以上。清槽時采用泵吸反循環。灌注混凝土時，上部泥漿返回沉淀池，混凝土頂面以上一定范圍內的泥漿排到廢漿池。

(4)槽段劃分及放樣：“一”“L”型，一序槽、二序槽，交錯布置。挖槽前，根據圖紙在導墻上精確測劃出分段標記線。

(5)槽壁機垂直度控制：成槽時利用槽壁機上的垂直度儀表及自動糾偏裝置保證成槽垂直度。

(6)成槽：土層槽段采用“三序成槽”法施工。巖層槽段采用“沖孔成槽”法施工。

(7)槽深測量及控制：槽深采用測繩測量，每幅測2～3點，以保證地連墻的設計深度。

(8)清槽：采用刷壁器對槽段接頭混凝土壁進行上下刷動清除壁上雜物。采用“撩抓法”清基，抓斗抓起槽底余土及沉渣，再用泵吸反循環吸取孔底沉渣。在灌注混凝土前，采取“泵吸反循環”法進行二次清底并不斷置換泥漿。

(9)鋼筋籠制作平臺：根據成槽設備數量及施工場地的實際情況，搭設鋼筋籠制作平臺。

(10)鋼筋籠吊裝加固：鋼筋籠整幅成型起吊入槽，籠內設置鋼筋桁架和剪力筋進行加固。

(11)鋼筋焊接及保護層設置：主筋搭接優先采用機械接頭，其余采用單面焊接，同一連接區段的接頭數量不大于50%，接頭盡量布置在受力較小位置。

(12)鋼筋籠吊放：鋼筋籠吊點處安裝加強鋼板。一臺150T履帶吊作為主吊，一臺80T履帶吊作為副吊，直立后由主吊吊入槽內。

(13)水下混凝土澆筑：采用導管法施工，導管選用φ250 mm的圓形螺旋快速接頭型，導管頂端安裝方形漏斗。灌注時各導管處要同步進行，保持混凝土面呈水平狀態上升。鋼筋籠入槽6 h內應開始澆注混凝土，開始澆注時速度要快，使槽底沉渣隨著混凝土表面一起上升，一次性保證連續澆注6 m以上的混凝土，上升速度宜控制在3～5 m/h，導管埋入混凝土中長度控制在2～4 m。

圖3 地下連續墻施工流程

4 結束語

鉆孔灌注樁和地下連續墻具有剛度大、整體性好、安全性高、對場地周圍環境影響小的特點[5～7]，被廣泛的用作基坑的圍護結構，但由于其具有隱蔽性[8]，施工時每一環節都需要精細把控。本文詳細介紹了淤泥質、砂質富水軟土地層鉆孔灌注樁及地下連續墻的施工工藝，施工結果表明鉆孔灌注樁夾泥少、成樁質量好；地下連續墻槽壁塌方較少，接頭防水性能好，圍護結構整體施工效果達到預期要求,環保高效。