林浪峰

（中鐵十二局集團華南工程有限公司，廣東 中山 528400）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，越來越多的城市開始興建城市軌道交通工程，地鐵站由于基坑規(guī)模，因此采用地下連續(xù)墻作為車站圍護結(jié)構(gòu)。富水砂層地質(zhì)是地下連續(xù)墻施工不利的地質(zhì)條件之一，不僅會浪費成本，嚴重時還會導(dǎo)致基坑安全事故[1]。該科研項目結(jié)合南通極端地質(zhì)條件和現(xiàn)場實際情況，采取一系列措施保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，總結(jié)了富水砂層地質(zhì)下地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制要點，形成整套施工工藝，為該類項目提供參考[2]。

1 項目實例

1.1 項目概況

該課題研發(fā)項目是南通市建設(shè)項目，屬于城市軌道交通中的一號線一期工程項目，車站整體長234.86m，寬20.66m。通滬大道站主體圍護結(jié)構(gòu)采用厚1m 地下連續(xù)墻，共94 幅，地下連續(xù)墻端頭井處墻長43.2m，其中標準段長39.8m，整體采用工字鋼作為接頭。

該項目為富水砂層地質(zhì)下地下連續(xù)墻施工，地下水位高，表層土多為雜填土、淤泥等劣質(zhì)土體，+0.23m～-19.85m多為粉砂層，該地質(zhì)條件對地下連續(xù)墻施工很不利[3]。常規(guī)的規(guī)范、標準不適用于該工程，必須采取預(yù)控措施來保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量。

1.2 施工部署

場地布置主要包括泥漿制備棚、集土坑、鋼筋籠加工平臺、鋼筋原材料和堆場。泥漿制備棚尺寸為50m（長）×13m（寬）×4.5m（高），內(nèi)含36 個2m×2m×6m 泥漿箱，可儲備約640m3泥漿，滿足現(xiàn)場施工需求。泥漿制備棚內(nèi)布置泥漿制備原材堆放區(qū)、泥漿制備區(qū)，分區(qū)域儲存新制泥漿、循環(huán)泥漿以及廢棄泥漿。集土坑尺寸為35m（長）×6m（寬）×3m（高），可容納體積630m3，單幅槽段土方量約250m3，滿足現(xiàn)場施工需求[4]。鋼筋籠加工平臺尺寸為44m（長）×6m（寬），兩側(cè)設(shè)電焊機棚，加工平臺高差≤2cm。鋼筋原材堆場尺寸為38m×6m，最大可容納鋼筋約600t，滿足現(xiàn)場施工需求。地下連續(xù)墻施工進度計劃見表1。

表1 地下連續(xù)墻施工進度計劃

1.3 地下連續(xù)墻施工中槽壁穩(wěn)定性分析

地下連續(xù)墻施工中重要的內(nèi)容之一是保證槽壁的穩(wěn)定性，也是防止發(fā)生槽壁塌方事故的關(guān)鍵，一旦槽壁失穩(wěn)出現(xiàn)塌方事故，不僅會影響施工進度，還會降低工程的綜合質(zhì)量[5]。因此，要做好槽壁的穩(wěn)定性分析與計算，并根據(jù)計算結(jié)果，及時采取有效措施。

參照梅耶霍夫的經(jīng)驗公式，當槽內(nèi)的泥漿處于充滿狀態(tài)時，可假設(shè)槽壁上部無荷載且處于垂直狀態(tài)[6]，此時臨界穩(wěn)定狀態(tài)下的槽深計算如公式（1）所示。

式中：Hcr為臨界穩(wěn)定狀態(tài)下的槽深；N為承載力系數(shù)；Cu為不排水抗剪強度；γ0為土的浮重度；γ1為泥的浮重度；K0為靜止土壓力系數(shù)。

針對砂性土，溝槽在施工中倒塌安全系數(shù)的計算如公式（2）所示。

式中：K1為砂性土溝槽在施工中倒塌安全系數(shù)；P0m為開挖面?zhèn)鹊耐翂毫Γ籔1m為溝槽內(nèi)測的泥漿壓力。

針對無黏性土，溝槽在施工中倒塌安全系數(shù)的計算如公式（3）所示。

式中：K2為無黏性土溝槽在施工中倒塌安全系數(shù)；φ為土體內(nèi)摩擦角。

科學(xué)的文化遺產(chǎn)保護理念要落實到實踐中去，也就是合理利用文化遺產(chǎn)資源，即對待文化遺產(chǎn)堅持有揚棄地繼承，有創(chuàng)造地發(fā)展。 我們應(yīng)該認識到文化遺產(chǎn)既有精華也有糟粕，應(yīng)該批判地繼承。 既不全盤否定，也不盲目追捧，而是在堅持馬克思主義科學(xué)觀點的前提下有所選擇，才能充分發(fā)揮文化遺產(chǎn)在社會主義現(xiàn)代化進程中堅定文化自信、匯聚發(fā)展力量的作用。

計算施工過程中的溝槽避免橫向變形，如公式（4）所示。

式中：x為溝槽橫向變形；μ為土體泊松比；h為溝槽深度；G為土體壓縮模量。

按照上述公式，計算施工過程中的相關(guān)參數(shù)，如果施工中倒塌安全系數(shù)、溝槽橫向變形超出設(shè)計值，說明地下連續(xù)墻施工中槽壁存在失穩(wěn)風(fēng)險，要及時采取加固措施。

2 富水砂層地下連續(xù)墻施工

2.1 水塘換填

由于場地內(nèi)水塘與基坑圍護結(jié)構(gòu)重疊，因此為保證導(dǎo)墻施工質(zhì)量與地連墻成槽質(zhì)量，須換填水塘。清淤應(yīng)確保清除塘底部的泥沙和其他垃圾[7]。將淤泥清理干凈后，應(yīng)保證塘底大致平坦，并在一天內(nèi)排干淤泥。施工工序如下：1）開挖深坑，確定清淤深度。2）挖掘機挖出魚塘底淤泥后，用傾卸車直接運到棄土場。3）底泥清除干凈后，再回填一段，為施工機械搭建一個臨時工作平臺，回填的高度與原位面齊平。4）清淤必須干凈徹底。5）以能確保工程質(zhì)量為前提準，根據(jù)現(xiàn)場情況確定挖泥的深度。

在回填過程中，地下連續(xù)墻5m 內(nèi)水塘區(qū)域采用15%的P.O42.5 水泥土回填，須回填面積約814.3 m2。剩余水塘區(qū)域采用渣土回填，須回填面積約2337.9 m2?；靥钏盟嗪驮撂崆斑\至現(xiàn)場儲備，便于清淤后及時回填。

2.2 槽壁加固

根據(jù)槽壁穩(wěn)定性分析結(jié)果，加固該結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場魚塘擬定采用灰土換填+二重管高壓旋噴樁槽壁加固的處理方案。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，Z字幅地下連續(xù)墻經(jīng)常會出現(xiàn)槽壁坍塌、卡籠等現(xiàn)象，因此對四幅Z字幅地下連續(xù)墻也采取了高壓旋噴樁槽壁加固措施。高壓旋噴樁采用復(fù)合硅酸鹽水泥（P.C.42.5），樁位沿地下連續(xù)墻槽壁兩側(cè)單排布設(shè)，樁心距地下連續(xù)墻側(cè)壁500mm[8]。換填區(qū)域樁徑800mm，樁距700mm，樁深25m；Z字幅段樁徑800mm，樁距700mm，樁深6m，沿地下連續(xù)墻槽壁兩側(cè)單排布設(shè)，樁心距地下連續(xù)墻側(cè)壁500mm。換填區(qū)域樁徑800mm，樁距700mm，樁深25m；Z字幅段樁徑800mm，樁距700mm，樁深6m。高壓旋噴樁布置如圖1 所示。

圖1 高壓旋噴樁布置示意圖 （單位：mm）

二重管高壓旋噴樁施工工序包括測量放線、引孔、鉆孔、噴射漿液、旋噴提升和成樁，工序如圖2 所示。

圖2 二重管高壓旋噴樁施工程序圖

表2 二重管高壓旋噴灌漿主要技術(shù)參數(shù)

2.3 淺層降水與導(dǎo)墻施工

由于場地地下水位高，降雨頻繁，項目部探挖現(xiàn)場導(dǎo)墻施工部位，1h 后槽壁1.2m 處出現(xiàn)槽壁坍塌、滲水情況，因此項目部制定了淺層降水處理方案，施工導(dǎo)墻須提前進行淺層降水以確保土體強度符合導(dǎo)墻施工要求。現(xiàn)場沿地下連續(xù)墻兩側(cè)外延2m布設(shè)淺層疏干井62口，井深10m，間距約15m。淺層降水井布置如圖3 所示。

圖3 淺層降水井布置示意圖

在完成槽壁加固、淺層降水運行后，開始地下連續(xù)墻導(dǎo)墻施工，導(dǎo)墻施工采用木模板+鋼管支撐，單個流水段為40m。導(dǎo)墻模板支護完成后須檢驗其垂直度，垂直度≤3‰。模板涂刷脫模劑，并分規(guī)格堆放。模板支護不能有明顯拼縫。施工中要將導(dǎo)墻面往槽口外順坡，避免雨天雨水大量匯入槽內(nèi)影響泥漿性能。

2.4 地下連續(xù)墻鋼筋籠制作與連續(xù)墻成槽施工

該工程地下連續(xù)墻鋼筋籠較長、較重，首開幅最重約59.2t，所以確保鋼筋籠安全入槽是工程的重點。項目部前期收到圖紙后發(fā)現(xiàn)設(shè)計橫向桁架筋為“W”形，為了保障吊裝安全，在圖紙會審中將其調(diào)整為“X”形。而縱橫向桁架交叉處、橫向桁架與工字鋼連接處是吊裝過程中力傳遞的重點，所以項目部對縱向桁架與水平桁架交叉位置加焊C25“L”形鋼筋加固，水平桁架鋼筋頂接“H”形鋼處加焊C25“L”形鋼筋將水平桁架與“H”形鋼連接加固。鋼筋籠骨架加固措施如圖4 所示。

圖4 鋼筋籠骨架加固措施示意圖

在地下連續(xù)墻混凝土澆筑過程中，“H”形鋼接頭連接處是受力薄弱環(huán)節(jié)，容易受混凝土擠壓，導(dǎo)致外鼓、錯位而出現(xiàn)混凝土擾流、開挖后滲漏等情況，“H”形鋼偏位嚴重還會影響偏位側(cè)地下連續(xù)墻鋼筋籠入槽。項目部采用3C32 鋼筋“H”形幫焊加強鋼連接處。在鋼筋籠入槽過程中，鋼筋籠難免會與槽壁摩擦導(dǎo)致后期開挖出現(xiàn)露筋質(zhì)量缺陷，項目部用覆蓋彩條布對鋼筋籠開挖兩側(cè)進行綁扎牢固，有效地減少露筋質(zhì)量缺陷。

現(xiàn)場是透水性較高的砂質(zhì)地層，在含水沙地層中，槽壁穩(wěn)定性較差，極易發(fā)生塌槽。因此要順利通過該含水砂層，除了要采取一般成槽工藝和技術(shù)措施外，還要在成槽過程中，嚴密檢測泥漿的密度和相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)的變化，動態(tài)管理泥漿，定期利用專用取漿筒，對該地層不同標高的泥漿質(zhì)量進行取樣檢測。當槽段處于閑置狀態(tài)時，應(yīng)及時注漿。必要時，可適當?shù)乜s短溝槽斷面的長度，從而達到土拱效應(yīng)的目的。

3 社會和經(jīng)濟效益分析

3.1 社會效益

該項目對現(xiàn)場實地勘察并結(jié)合地質(zhì)報告分析，采取一系列富水砂層地質(zhì)地下連續(xù)墻施工技術(shù)措施，保證了圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，基坑開挖后，地下連續(xù)墻僅出現(xiàn)8 處輕微滲點，通滬大道站圍護結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量得到了業(yè)主的廣泛好評，并組織2 號線施工單位進行參觀、學(xué)習(xí)，分享施工經(jīng)驗。

富水砂層地質(zhì)下，地下連續(xù)墻施工困難，很容易出現(xiàn)槽壁坍塌、墻體夾砂夾泥導(dǎo)致鼓包、露筋、漏水等質(zhì)量缺陷，通過該課題的研發(fā)，上述施工措施在該工程上的成功運用，為富水砂層地質(zhì)下地下連續(xù)墻施工提供了寶貴的實踐經(jīng)驗，順利地解決了因富水砂層地質(zhì)不良影響造成的問題，對地質(zhì)相近的工程有指導(dǎo)意義。

3.2 經(jīng)濟效益

課題小組前期通過綜合分析地質(zhì)勘察報告和現(xiàn)場實地勘探，采取了淺層降水、槽壁加固、原材投入和彩條布覆蓋等一系列措施確保地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，節(jié)約了大量圍護結(jié)構(gòu)堵漏材料和人工成本，保證工程進度，取得了較好的經(jīng)濟效益。對比其他標段類似工程產(chǎn)生的材料和人工費用，項目部前期雖加大增加預(yù)控措施投入約30 萬元，但基坑開挖后，圍護結(jié)構(gòu)僅有8 處輕微滲漏點，節(jié)約地下連續(xù)墻堵漏費用約100 萬元，綜合投入產(chǎn)生的成本，實際產(chǎn)生經(jīng)濟效益約70 萬元。

4 結(jié)論

雖然富水砂層地質(zhì)下地下連續(xù)墻施工技術(shù)措施已成功應(yīng)用于該工程，但是在課題研究過程中也發(fā)現(xiàn)不少問題：1）由于前期采取的措施投入較大且后期產(chǎn)生的經(jīng)濟效益難以量化，因此推廣應(yīng)用需要業(yè)主、設(shè)計單位共同推進。2）泥漿性能受氣候等多方面影響較大，富水砂層地質(zhì)泥漿黏度性能流失迅速，地下連續(xù)墻成槽過程中還須加強檢測并隨時調(diào)整頻次。3）雖然采取了很多技術(shù)措施，但地下施工具有不確定性，仍然有個別地下連續(xù)墻出現(xiàn)鼓包、露筋、滲漏質(zhì)量缺陷。

上述問題要在將來的實踐應(yīng)用中，通過積累經(jīng)驗，總結(jié)理論知識，反饋和解決產(chǎn)生的問題，進一步優(yōu)化該施工技術(shù)。