張 標(biāo) 孫顏頂 田華良 楊文強(qiáng) 李林川

(中國(guó)建筑第二工程局有限公司, 100160, 北京∥第一作者, 工程師)

地下連續(xù)墻(以下簡(jiǎn)稱“地連墻”)作為一種工藝成熟的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,在地鐵建設(shè)中被廣泛應(yīng)用[1-5]。地連墻施工過程中,有時(shí)會(huì)遇到一些切改施工難度大或需重點(diǎn)保護(hù)的地下管線,常規(guī)的施工方法不再適用。鑒于此,國(guó)內(nèi)一些專家學(xué)者對(duì)此開展了一系列研究,文獻(xiàn)[6]介紹了氣舉反循環(huán)和液壓槽壁機(jī)傾斜成槽配合自制切土箱進(jìn)行既有管線下方地連墻成槽的施工技術(shù),并對(duì)兩種施工方法進(jìn)行了對(duì)比分析;文獻(xiàn)[7]提出了一種成槽機(jī)液壓抓斗改進(jìn)方法,利用抓斗側(cè)齒和斗齒削切側(cè)向地下管線的下方土體;文獻(xiàn)[8]提出了液壓抓斗與反循環(huán)鉆機(jī)聯(lián)合成槽穿越地下管線的地連墻處理技術(shù);文獻(xiàn)[9]提出一種氣舉反循環(huán)絞吸式地連墻施工方法;文獻(xiàn)[10]結(jié)合地鐵車站工程實(shí)踐,通過氣舉反循環(huán)絞吸式成槽方法在障礙物下方進(jìn)行地連墻施工。氣舉反循環(huán)絞吸式作為一種最常用的施工方法,仍存在不足之處,主要體現(xiàn)在:一方面需引入潛水鉆孔成槽機(jī)、泥漿泵、空壓機(jī)及其他配套設(shè)備[10],導(dǎo)致施工成本及工期均不同程度增加;另一方面受限于施工工藝,受影響地連墻只能作為首開幅進(jìn)行施工。

基于此,本文提出一種穿越既有管線的地連墻施工技術(shù),克服了氣舉反循環(huán)絞吸式施工方法的不足之處,節(jié)約了地連墻的施工成本,縮短了工期,能夠保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻的順利施工。本文從槽壁三軸攪拌樁加固、深導(dǎo)墻制作、裝配抓斗成槽、鋼筋籠分片制作和吊裝以及混凝土澆筑等改進(jìn)施工工序?qū)υ摷夹g(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 工程概況

天津地鐵7號(hào)線一期工程興華道站為地下兩層雙柱三跨標(biāo)準(zhǔn)車站,圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系為地連墻+內(nèi)支撐。車站地連墻厚度為0.8 m,采用鎖口管接頭,標(biāo)準(zhǔn)段地連墻墻長(zhǎng)32.5 m,插入比為0.9;盾構(gòu)井段地連墻墻長(zhǎng)為34 m和35 m,相應(yīng)的插入比分別為0.86和0.85。車站主體基坑采用明挖順作法施工,標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約為16.67 m,盾構(gòu)井段基坑開挖深度約為18.29 m和18.90 m,車站站臺(tái)中心處頂板覆土約為2.83 m。

在車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙中編號(hào)為WW-44及WE-44的兩幅地連墻處存在一條AC 110 kV電力管涵(地鐵5號(hào)線及電力公司專用線路)橫跨基坑,管涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸為1.35 m×0.75 m(寬×高),埋深約為1.2 m,該電力管涵平面位置如圖1所示,橫剖面如圖2所示。

尺寸單位:mm

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施工圖設(shè)計(jì)中,編號(hào)為WW-44和WE-44的兩幅地連墻采用氣舉反循環(huán)絞吸式方法進(jìn)行施工。地連墻導(dǎo)墻采用深導(dǎo)墻,在導(dǎo)墻鋼筋綁扎過程中,采用20 mm厚鋼板焊接成長(zhǎng)方形鋼筒對(duì)電力管涵進(jìn)行保護(hù),之后再澆注混凝土。地連墻鋼筋籠施工時(shí)以電力管涵為中心分幅,兩部分采取公母對(duì)接形式。地連墻內(nèi)鋼筋避開電力管涵,管涵范圍內(nèi)縱向鋼筋在管涵底截?cái)?水平向鋼筋在管涵兩側(cè)截?cái)唷?/p>

2 改進(jìn)后地連墻施工工序

該技術(shù)與常規(guī)施工方法相同之處不做贅述,本文詳細(xì)介紹地連墻各施工工序的改進(jìn)之處。

2.1 槽壁三軸攪拌樁加固

工程實(shí)踐表明,該車站標(biāo)準(zhǔn)段6 m寬一字型閉合幅地連墻采用成槽機(jī)成槽所需的時(shí)間為7～9 h,鋼筋籠吊裝的時(shí)間為0.5～1.0 h。由于受電力管涵影響,編號(hào)為WW-44和WE-44的兩幅地連墻成槽寬度及深度較標(biāo)準(zhǔn)幅大,成槽及鋼筋籠吊裝時(shí)間勢(shì)必會(huì)大幅延長(zhǎng)。為保證槽孔的穩(wěn)定性,根據(jù)其他地鐵車站工程實(shí)踐,使用三軸攪拌機(jī)對(duì)這兩幅地連墻槽壁進(jìn)行加固處理,在每幅墻槽孔兩側(cè)共計(jì)加固20組。三軸攪拌機(jī)的樁徑為850 mm,樁間距為600 mm,樁深為18 m。為了保證三軸攪拌樁的加固效果,在加固完成14 d以后,進(jìn)行鉆芯取樣并送至有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室,測(cè)試加固土體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,檢測(cè)報(bào)告顯示數(shù)據(jù)為1.2 MPa;該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地勘報(bào)告給出的原狀土體的承載力數(shù)值(250 kPa)。通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及結(jié)合其他車站的施工經(jīng)驗(yàn),開始進(jìn)行導(dǎo)墻施工。三軸攪拌樁加固平面如圖3所示。

尺寸單位:mm

2.2 深導(dǎo)墻施工

在導(dǎo)墻施工前,先開挖至管涵底部,采用5 mm厚鋼板通過焊接將管涵四面封閉包裹保護(hù),包裹長(zhǎng)度為1.4 m(兩側(cè)伸出導(dǎo)墻各0.3 m)。管涵保護(hù)完成后,進(jìn)行深導(dǎo)墻施工,型式為倒L型,厚度為200 mm,深度為3 m(延伸至電力管涵以下1 m)。導(dǎo)墻設(shè)計(jì)配筋為C12@200 mm,單層布置。鋼筋綁扎時(shí),保證管涵四周均有鋼筋。根據(jù)DB/T 29-103—2018《天津市鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工技術(shù)規(guī)程》要求,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況及材料準(zhǔn)備情況,導(dǎo)墻拆模后沿其縱向每隔2 m加設(shè)上、中、下三道截面尺寸為100 mm×100 mm的木方支撐,呈梅花形布置。導(dǎo)墻與管涵位置關(guān)系橫剖面及配筋如圖4所示。

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2.3 裝配抓斗成槽

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前,已做了整體籌劃,將編號(hào)為WW-44和WE-44的兩幅地連墻作為閉合幅來施工,并對(duì)這兩幅墻及鄰近地連墻幅寬進(jìn)行調(diào)整,使電力管涵兩側(cè)至少各留成槽機(jī)一抓的寬度。已知電力管涵寬度為1.35 m,成槽機(jī)一抓成槽寬度為2.80 m,綜合考慮這兩幅墻及鄰近地連墻的情況,將幅寬定為8.25 m。

先行導(dǎo)槽施工:將電力管涵兩側(cè)能夠正常施工的槽段,使用成槽機(jī)抓斗抓出槽孔。此槽孔作為管涵下方土體成槽的先行導(dǎo)槽,導(dǎo)槽的深度較設(shè)計(jì)深度深2 m,以保證管涵下槽孔的深度。先行導(dǎo)槽施工時(shí)注意垂直度的檢查,以保證管涵下槽孔施工的垂直度。先行導(dǎo)槽施工示意圖如圖5所示。

圖5 先行導(dǎo)槽施工示意圖

管涵兩側(cè)的先行導(dǎo)槽施工完成后,采用改裝后的抓斗將管涵下方土體成槽,如圖6所示。改裝后的抓斗由兩部分組成:原抓斗1、采用鋼板焊接并與成品齒尖組裝成的抓斗2,兩者之間通過插銷裝配成一體(見圖6 b))。進(jìn)行管涵下土體成槽施工時(shí),將改裝后的抓斗從先行導(dǎo)槽中下放,平移使抓斗2緊貼管線下方土體,調(diào)節(jié)液壓柱塞控制抓斗1開合聯(lián)動(dòng)抓斗2刮削土體,隨后刮削下的土渣沉入先行導(dǎo)槽內(nèi)。待土渣積存一定量后停止刮削土體,平移改裝后的抓斗,使用抓斗1將土渣從先行導(dǎo)槽內(nèi)抓出,放入渣土車并運(yùn)至渣土池。這一步驟反復(fù)多次,直至管涵下的土體被刮削至少一半的量且成槽深度至槽底。然后將成槽機(jī)移動(dòng)至槽段的另一側(cè),下放改裝后的抓斗至管線另一側(cè)的導(dǎo)槽內(nèi),重復(fù)以上成槽步驟,直至該幅地連墻槽孔施工完成。

a) 鋼板焊接的抓斗2

2.4 鋼筋籠分片制作和吊裝

根據(jù)AC 110 kV電力管涵的埋置參數(shù),結(jié)合地連墻施工技術(shù)規(guī)程要求以及吊裝安全要求,將每幅地連墻的鋼筋籠分3部分(編號(hào)為1、2和3)進(jìn)行加工,尺寸分別為2.5 m、2.4 m和2.8 m,采用公母對(duì)接形式連接。管涵范圍內(nèi)鋼筋籠鋼筋避開管涵,縱向鋼筋在管涵底部截?cái)?水平向鋼筋在管涵兩側(cè)截?cái)?。三部分鋼筋籠對(duì)接如圖7所示。

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吊裝前,在導(dǎo)墻與鋼筋籠頂部均做好標(biāo)記,以確保鋼筋籠定位準(zhǔn)確,兩標(biāo)記重合時(shí)說明鋼筋籠吊裝到位。以編號(hào)為WW-44的地連墻為例闡述鋼筋籠吊裝工序(如圖8所示)。首先,吊起2號(hào)鋼筋籠(即電力管涵下的鋼筋籠),將其緩慢放入左側(cè)先行導(dǎo)槽內(nèi);下放至鋼筋籠的“豁口”下方吊點(diǎn)與導(dǎo)墻平齊時(shí),用擔(dān)杠擔(dān)起鋼筋籠并更換吊點(diǎn)(由兩個(gè)吊點(diǎn)變?yōu)橐粋€(gè));更換完成后繼續(xù)下放鋼筋籠至“豁口”底部,該底部在管涵底部以下30 cm左右(見圖8 a));吊起鋼筋籠向管涵方向水平移動(dòng),至上部?jī)蓸?biāo)記完全重合;然后用鏟車等機(jī)械牽引一端固定在鋼筋籠下部的用于水平牽引用的鋼絲繩上,使鋼筋籠下部分也向管涵的方向移動(dòng),以保證鋼筋籠整體的垂直度,同時(shí)不影響左側(cè)1號(hào)鋼筋籠的吊裝。為確保鋼筋籠定位準(zhǔn)確,平移和牽引步驟可以多次重復(fù)進(jìn)行,兩標(biāo)記之間的誤差按照±2.5 cm進(jìn)行控制,到位后用擔(dān)杠將鋼筋籠擔(dān)于導(dǎo)墻上(見圖8 b))。剩余的1號(hào)和3號(hào)鋼筋籠采用常規(guī)吊裝方法進(jìn)行施工,必須保證鋼筋籠的準(zhǔn)確定位,確保整幅地連墻的剛度滿足要求(見圖8 c))。

a) 2號(hào)鋼筋籠下放

2.5 混凝土澆筑

鋼筋籠安裝完成后,在鋼筋籠預(yù)留導(dǎo)管倉位置下放導(dǎo)管,用3組導(dǎo)管灌注混凝土。將導(dǎo)管間距控制在3 m范圍內(nèi)。灌注時(shí),混凝土面均勻上升且速度大于2 m/h,混凝土面高差小于0.3 m,以防止因混凝土面高差過大而產(chǎn)生夾層現(xiàn)象。同時(shí),將導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度控制在2～6 m,以保證混凝土灌注的質(zhì)量。

3 改進(jìn)后地連墻施工工序工程應(yīng)用效果

工程實(shí)踐表明,采用改進(jìn)后的地連墻施工工序進(jìn)行施工,編號(hào)為WW-44和WE-44的兩幅地連墻的施工時(shí)間分別為35 h和32 h,相較于常采用的氣舉反循環(huán)絞吸式施工方法,工期縮短1～2 d;經(jīng)核算,施工成本較氣舉反循環(huán)絞吸式施工方法減少一半;后期土方開挖后顯示,兩幅墻施工質(zhì)量如墻體垂直度、表面平整度和接縫止水效果等各項(xiàng)參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)和施工要求,能夠確保下一道施工工序的順利進(jìn)行。

4 結(jié)論

1) 針對(duì)地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)地連墻施工中因遇到地下管線而導(dǎo)致施工困難的問題,提出了一種穿越既有管線的地連墻施工技術(shù),在不切改、不破壞地下障礙物的情況下,能夠確保地連墻順利施工。

2) 該施工技術(shù)對(duì)常規(guī)的成槽機(jī)液壓抓斗進(jìn)行了改進(jìn),并通過采用槽壁三軸攪拌樁加固、深導(dǎo)墻制作、裝配抓斗成槽、鋼筋籠分片制作和吊裝以及混凝土澆筑等改進(jìn)的施工工序來實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施作。

3) 工程實(shí)踐表明,相較于氣舉反循環(huán)絞吸式施工方法,該施工技術(shù)在不影響地連墻質(zhì)量的前提下,既解決了成槽難題,又降低了施工成本、縮短了工期,可為同類工程的施工提供參考。