朱 龍 婁雅冬

(1.山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002; 2.中交一航局第一工程有限公司，天津 300457)

0 引言

作為擋土結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式越來越豐富，更多異形且受力優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式得到廣泛的應(yīng)用；作為深基礎(chǔ)的地下連續(xù)墻的斷面形式也將更加豐富，從而能夠承受更大的荷載[1-3]。

以新加坡環(huán)線廣東民地鐵站工程為依托，介紹項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)“Y”形地連墻的設(shè)計(jì)以及施工情況，為后續(xù)工程的設(shè)計(jì)及施工提供一定的參考。

新加坡廣東民地鐵站(Cantonment Station)項(xiàng)目由新加坡陸路交通管理局投資建設(shè)，項(xiàng)目隸屬于新加坡地鐵環(huán)線六期延長線，合同額2.05億新幣，車站主體尺寸：162 m長×50 m寬×27 m深，該項(xiàng)目包含車站主體、中央冷卻塔、3條地下連接通道至A,B,C出口及1條出口通道至D出口，車站主體、冷卻塔及A,B,D出口圍護(hù)結(jié)構(gòu)均為地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，C出口為樁基圍護(hù)，見圖1。車站主體地連墻設(shè)計(jì)深度為44.5 m～49 m，最終開挖深度約28 m。

1 項(xiàng)目地質(zhì)概況

根據(jù)地質(zhì)勘探，地下3 m～6 m為回填土，局部6 m～10 m為河流粘土和河流砂。10 m～15 m范圍內(nèi)由標(biāo)貫擊數(shù)N值為13～15的殘積土夾雜全風(fēng)化巖組成。15 m～50 m范圍內(nèi)為風(fēng)化巖層，地質(zhì)變化較大。

地下連續(xù)墻墻趾以嵌入風(fēng)化等級為SIV/SV的硬質(zhì)風(fēng)化巖或標(biāo)貫擊數(shù)N>100的地層為設(shè)計(jì)依據(jù)。

2 施工工藝

2.1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)概況

車站主體地連墻設(shè)計(jì)圖見圖2，“Y”形地連墻設(shè)計(jì)尺寸見表1。

表1 “Y”形地連墻設(shè)計(jì)尺寸

矩形平面結(jié)構(gòu)基坑長寬比越大，其承載能力越差，而類圓形平面結(jié)構(gòu)基坑承載能力遠(yuǎn)優(yōu)于矩形平面結(jié)構(gòu)基坑[4]。廣東民地鐵站車站南北側(cè)采用連續(xù)弧形地連墻的設(shè)計(jì)，其中包含弧形、“Y”形等異形地連墻，幅段連接采用“銑接法”，在國外大型地連墻項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，施工工藝成熟[5]，“Y”形地連墻開挖順序見圖3。開挖設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)寬度為2 800 mm，車站主體結(jié)構(gòu)地連墻厚度為1 200 mm。

2.2 導(dǎo)墻施工

工程區(qū)域地下水埋深約5.1 m～7.8 m，采用豎向型結(jié)構(gòu)型式，導(dǎo)墻設(shè)計(jì)寬度1 250 mm，導(dǎo)墻頂面高出施工場地50 mm，導(dǎo)墻設(shè)計(jì)深度1 400 mm，采用A10網(wǎng)片及H25主筋綁扎，現(xiàn)澆強(qiáng)度等級C25/C30的鋼筋混凝土，導(dǎo)墻設(shè)計(jì)構(gòu)造見圖4。

2.3 泥漿制備

制備泥漿前，依據(jù)地層特性，優(yōu)化泥漿配合比設(shè)計(jì)。泥漿筒及濾砂機(jī)見圖5，施工過程中嚴(yán)格檢測泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)，見表2。新泥漿及開挖泥漿質(zhì)量每6 h檢測一次。

表2 泥漿性能指標(biāo)

2.4 槽段開挖

本項(xiàng)目地面以下約10 m范圍內(nèi)多為硬土，下層多為硬巖。硬土范圍內(nèi)采用蛤殼狀挖掘機(jī)開挖，巖層采用雙輪銑槽機(jī)開挖，局部限高區(qū)域采用低空雙輪銑槽機(jī)開挖，見圖6。

整平場地，鋪設(shè)鋼板，蛤殼狀挖掘機(jī)進(jìn)行第一抓，挖除第一部分的土體(約10 m)，待挖除土體困難，達(dá)到硬巖層界面時(shí)，換雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行第一銑，直至第一部分達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。依次進(jìn)行第二抓、第二銑、第三抓、第三銑，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，完成成槽作業(yè)。

成槽過程中確保槽內(nèi)泥漿量滿足安全施工要求，通過泥漿護(hù)壁的作用防止槽壁的坍塌。

然后使用KODEN超聲波側(cè)壁檢測儀來檢測垂直度，如有偏差立刻糾正，使垂直度優(yōu)于1/250，見圖7。

銑槽完成后，利用銑槽機(jī)的反循環(huán)系統(tǒng)清理槽底沉渣，復(fù)測成槽質(zhì)量。在清槽過程中不斷向槽內(nèi)泵送新鮮泥漿液，保持槽面泥漿液面直至完成清理作業(yè)。通過清底換漿工藝以清出槽底沉渣，提高地下連續(xù)墻的端部承載力，確保成墻質(zhì)量。

3 施工中存在的問題及解決措施

3.1 塌方

“Y”形地連墻在開挖過程中極易出現(xiàn)土體坍塌現(xiàn)象，三抓三銑相互影響較大，其失穩(wěn)土層深度在導(dǎo)墻下3 m～10 m的范圍內(nèi)，在這個(gè)深度范圍內(nèi)，護(hù)壁泥漿和槽壁土相互作用逐漸趨于平衡，如若因擾動(dòng)而失穩(wěn)，失穩(wěn)后坍塌體的截面形狀呈現(xiàn)出矩形或橢圓形分布。大量對比研究分析表明，處于三維平面應(yīng)變狀態(tài)下，距離槽口越近的土層越容易發(fā)生失穩(wěn)[6]。

措施：

1)調(diào)整泥漿的指標(biāo)，使其比重被增大到1.25 g/cm3以上。

2)撤離大型機(jī)械至安全區(qū)域，槽段靜置8 h，每30 min測量一次深度，判斷坍塌有無繼續(xù)擴(kuò)張。如坍塌繼續(xù)擴(kuò)張且無收斂跡象，則采用LSS TYPE2(液態(tài)穩(wěn)定土)進(jìn)行槽段回填并間隔21 d后重新開挖成槽；如無繼續(xù)擴(kuò)張且坍塌范圍有限，則采用蛤殼狀挖掘機(jī)緩慢進(jìn)行清槽作業(yè)。

3.2 機(jī)械設(shè)備傾倒風(fēng)險(xiǎn)

車站主體地下連續(xù)墻較深，“Y”形地連墻開挖中三抓三銑對作業(yè)面的穩(wěn)定性影響較大。尤其是在前兩抓兩銑的完成對第三抓三銑時(shí)的作業(yè)面安全與否至關(guān)重要。

措施：

在開挖成槽前，機(jī)械作業(yè)面滿鋪300 mm碎石，并在履帶輪范圍內(nèi)共鋪設(shè)兩塊9 000 mm×3 054 mm×203 mm的鋼板，前兩抓兩銑完成后，通過Plaxis模擬第三抓三銑施工時(shí)的計(jì)算位移偏差可達(dá)到安全使用要求。

同時(shí)在大型設(shè)備后方安裝反力座，防止設(shè)備傾覆，見圖8。

3.3 施工噪聲污染

地連墻為24 h不間斷施工作業(yè)，夜間成槽施工不可避免，無論是蛤殼狀挖掘機(jī)還是雙輪洗槽機(jī)，在距30 m處的居民樓內(nèi)測定噪聲值均達(dá)到70 dB，難以滿足規(guī)定的夜間施工低于55 dB的要求。

措施：

業(yè)主通過與新加坡國立大學(xué)聯(lián)合研制，在新加坡地鐵項(xiàng)目推廣隔音板作為圍擋以及大型機(jī)械設(shè)備加裝隔音板達(dá)到降噪目的，見圖9。

4 結(jié)語

總結(jié)新加坡上土下巖復(fù)合地層超深地下連續(xù)墻成槽施工技術(shù)，得出以下幾條建議，對相似工程設(shè)計(jì)與施工提供一定參考經(jīng)驗(yàn)。

1)為保證槽壁穩(wěn)定，針對“Y”形地連墻，適當(dāng)調(diào)整泥漿配合比或增加外加劑，嚴(yán)格檢測控制泥漿性能指標(biāo)，泥漿制備及性能控制是地連墻成槽的關(guān)鍵因素之一。

2)在滿足建筑功能要求的前提下，建議對正方形平面結(jié)構(gòu)的建筑物(構(gòu)筑物)采用圓形基坑；對長方形平面結(jié)構(gòu)的建筑物(構(gòu)筑物)采用橢圓形基坑，優(yōu)化設(shè)計(jì)以利于結(jié)構(gòu)受力?！癥形”地連墻的設(shè)計(jì)與成功實(shí)施，既能優(yōu)化受力，也為地連墻的技術(shù)發(fā)展提供更多的造型。

3)對于“上土下巖”的復(fù)合地層，采用抓銑結(jié)合的成槽施工工藝，對超深地下連續(xù)墻在復(fù)雜地質(zhì)條件下的發(fā)展將得到更廣泛的應(yīng)用。