某地铁地下围护墙施工总结

　　摘要：结合地下围护墙在某地铁车站深基础施工中的工程实例,介绍了华东地区复杂地质条件下的深基础地下围护墙施工的主要施工工艺,并对影响地下围护墙施工要点进行分析和总结。
　　关键词：深基础、地下围护墙、施工要点
　　由于城市地铁施工会给周围临近的建筑物、道路、管线等带来危害,深基础围护工程有时难以采用传统的方法进行施工。地下围护墙工艺由于其施工振动小,噪声低,对土层无挤压、扰动,对地下管线无任何影响,对周围环境污染小等特点,一些重大的地下工程和深基础工程的围护是利用地下围护墙工艺完成的,并且取得了很好的效果。
　　1工程概况
　　某地铁车站是个乙级车站,整个车站深基础设计长度260m,宽度21m,深15•0~17•0m;地下围护墙作为基坑围护的同时,也作为车站的主体承重墙使用,围护墙总延米607m,地下围护墙共108幅,其中标准段80幅,墙厚600mm,单元槽段宽5•2~6•3m,墙深27m,东西端头各14幅,墙厚800mm,单元槽段宽5•1~6•0m,墙深30m。施工场地周围建筑物多且有老式建筑,相互间隔距离小,场区地下各种管道、管线复杂。
　　2工程地质条件
　　通过场区工程地质勘察,本场区内土层属第四纪全新世Q4和更新世Q3地层,基坑开挖影响范围内的地质条件及土层特征分布如下:①人工填土含碎砖、石块、植物根茎等;②褐黄色粘土可塑,含铁质锈斑及结核,部分因填土较厚而缺失;③灰色淤泥质粉质粘土软塑~流塑,含云母、层状及鱼鳞状,夹薄层粉砂;④灰色淤泥质粘土流塑,含有机质及粉砂团粒,局部夹贝壳碎屑;⑤1灰色粘土软塑~可塑,含黄褐色泥质-钙质结核;⑤2灰色砂质粉土稍密~中密,薄层状;⑥暗绿、草黄色粘土可塑~硬塑,含氧化铁斑点,偶夹结核;⑦1草黄色砂质粉土中密~密实,薄层状,含云母,夹薄层粘土;⑧1灰色粉质粘土夹粉土可塑,具斜层理及交错层理,呈“千层饼”状;⑧2灰色粉质粘土与粉砂层与⑧1相同,但是砂性强;⑨灰色细中、粗砂中密~密实,砂性自上而下变粗,夹砾石。
　　3主要施工工艺
　　3．1施工设备
　　本工程采用意大利土力公司生产的BH-12地下围护墙成槽机,主要性能参数为:挖取宽度600~1200mm,最大挖取深度50m,抓斗伸展距离2000~3500mm,最大挖掘能力2m3,30MPa下的冲击力1332kN,抓斗能在180°内任意旋转,施工复杂形状墙体时快捷、方便,无需整个机体移动,对保证墙体的垂直度非常有利。
　　3．2地下围护墙的施工工艺和操作要点
　　3．2．1导墙修筑
　　由于场地表层为杂填土,松软,夹杂大量的碎石砖块、煤渣等,为保证成槽的顺利施工,选用适合该地层的“┐┌”形现浇混凝土导墙。导墙标高为+200mm,厚度200mm,导墙间距分为640mm和840mm两种,导墙顶面宽1m,深度1•5m,采用C20商品混凝土为防止变形,采用100mm×100mm的木条,间距为1梅花形支撑于导墙内模上,待达到养护时间48h后拆模。经过成槽施工实践检验,导墙设计安全合理、制作质量较好,对成槽质量起到了很好的导正作用,对参与施工的机械起了很好的承重作用,无一处变形、倒塌。
　　3．2．2泥浆制备与处理
　　在地下围护墙的施工过程中,泥浆起到护壁、携渣、冷却机具和切土润滑的作用,泥浆的正确使用是保证挖槽成败的关键之一。
　　本工程采用NV-1钠土配制护壁泥浆,其配比为NV-1钠土4%~6%,JS-1型CMC(增粘剂、羧甲基纤维素钠)0•2%,主要性能指标如表1所示。
　　
　　1)制备过程现场设立泥浆搅拌台,通过目测和泥浆测试仪测试泥浆的密度、粘度及失水量等性能指标,符合表1中新鲜泥浆性能指标后,泵入泥浆箱水化,经过充分水化24h后投入工程中使用。
　　
　　2)泥浆系统泥浆系统由搅拌台、泥浆池、泥浆箱及循环系统组成,新鲜泥浆制备并水化后,在成槽过程中泵入开槽段内,随着深度的不断加深,及时补充泥浆入槽,始终保持槽内泥浆高于地下水位0•5m,且不低图1泥浆循环系统示意清底浇混凝土回收废泥浆脱水处理超标排放未超标循环浆沉淀旋流器震动筛循环浆沉淀于导墙顶面0•3m。
　　3)循环系统现场设置容积为400m3的泥浆池,泥浆池划分为8个小池,4个用于废泥浆,4个用于循环泥浆。当泥浆性能略大于表1中循环泥浆性能指标时,分别泵入搅拌台加入钠基膨胀土、CMC和水重新搅拌配制,使其符合循环泥浆要求的性能指标后,继续投入施工重新使用;当泥浆性能指标中相对密度>1•30、pH值>11时,作为废泥浆由密封罐车外运排放。同时,设置5个25m3泥浆箱用作新泥浆的存放和施工补充,从而形成了一个有序循环系统,较好地保证了施工的顺利进行,且很好的处理了废泥浆的问题。泥浆循环系统如图1所示。
　　
　　3．2．3基槽施工
　　图2成槽方法示意
　　根据BH-12地下围护墙成槽机液压抓斗的张开尺寸和设计槽段的宽度,采取同一槽段内先挖两边,后挖中间的成槽方法施工,槽段接头采用单圆接头形式,如图2所示。
　　
　　在成槽的过程中,要不断的测量槽段深度,当接近槽底标高时,放慢成槽速度,仔细测量槽深,进行有效的控制,防止超挖和欠挖。由超声波对槽宽、槽深和垂直度进行检测,合格后进行下道工序。
　　3．2．4清底
　　在挖槽结束后,要清除的主要是槽底的沉淀物,为了更好的清除沉渣,本工程采用抓斗直接将槽底的渣土撩抓出槽,再用空气吸泥法清底。槽段接头处的土渣会显著降低其抗渗性,故使用专门的接头刷,接头刷高2m,宽度分别为580、780mm,钢丝长度12cm,间距15cm一排,用吊车将钢丝刷吊入槽内,紧贴接头处混凝土面进行清刷,以刷至钢丝上无淤泥为标准。
　　3．2．5钢筋笼制作与吊放
　　钢筋笼制作以单元槽段为单元,严格按图施工,钢筋笼四周钢筋交点及纵横向受力钢筋交点采用全部点焊,其余交点采用50%交错焊接。钢筋笼采用整体制作,笼宽体重,最重钢筋笼达
　　25•5t,最宽为6•3m,笼厚为0•76m,长度29•8m。为了不使钢筋笼在起吊的时候产生扭曲变形,采用150t和50t的2台履带吊车同时起吊,其中150t吊车作为主吊,50t作为副吊,空中扬起伸直后,副吊掉挂钩,主吊整体吊放入槽。
　　3．2．6混凝土浇筑
　　成槽清底后,由于钢筋笼下入工序之间的时间间隔和钢筋笼下入时对槽壁的影响,会造成一定的泥浆沉淀和泥皮的脱落,从而造成一定的沉淀。为了保证槽底沉渣小于设计规定值100mm,采用空气吸泥法再次清底,达到设计要求后方可进行下道工序的施工。

　　本工程采用双导管灌注法,两导管之间的间距保持在3•00m左右,导管直径250mm,采用螺纹接头连接,导管下入至距离槽底0•5m,同时为了保证灌注时有一定的压差,导管高出地面1•5m左右。混凝土浇筑过程中,及时测量混凝土面上升高度,测量时应分左、中、右3个部分进行,保证导管下端平均插入混凝土深度达2~6m。
　　4关键工序控制要点
　　车站深基础地下围护墙共计完成混凝土灌注量11630m3,经施工过程中检测和基坑开挖后检测,墙面无缺陷,墙体刚度大,槽体无变形,整体槽段连接处紧密结合,无渗漏现象;经过超声波检测成槽垂直度完全满足设计要求,如表2所示。
　　
　　4．1导墙制作
　　导墙作为地下围护墙施工中不可缺少的构筑物,起到地面挡土,防止槽口松散土层的塌方,控制施工质量等作用;施工中其导墙顶面可以作为钢筋笼、混凝土浇筑支架的基础,承受施工机械的静动荷载。导墙形式的选择必须结合地区的地层情况、周边环境和设计要求。一般采用强度等级不低于C20的混凝土,浇筑厚度应<20cm,导墙内侧净距比设计围护墙厚度大40mm左右,并高出地面100mm左右,导墙深度一般为1500~2000mm,地层差取大值,反之取小值,导墙外侧地面加宽500~1500mm,以利于承受作用在导墙上的有关施工荷载。
　　4．2泥浆制作
　　泥浆在制作中必须符合密度、粘度、失水量、稳定性、泥皮厚度、含砂率、pH值等技术指标,配置的泥浆通过水泵压入泥浆箱内,充分水化24h后才能投入使用。使用过程中,应该经常测试泥浆的各项性能,并设置大小不等的泥浆循环池和废泥浆池,及时排运废泥浆,补充新鲜、符合要求的泥浆,保证施工顺利进行。
　　4．3垂直度控制
　　墙体垂直度是评价地下围护墙施工质量的主要指标,特别对于本“两墙合一”的工程,要求更高。首先应该分析和了解场区内的地层情况,选择合理的成槽机械设备;其次在成槽起始时,要加强观测,发现偏斜及时控制,随时开挖随时纠偏;同时保证成槽机施工便道场地平整、牢固,设备安装垂直、稳定性好。
　　4．4防止成槽坍塌
　　成槽开挖过程中,应该严格按照施工规程,制定针对本工程的具体措施,施工中严格控制槽段附近的堆载和施工机械产生的荷载,其荷载不得大于20kN/m2在施工过程中,应该及时向槽段内补充技术性能合格的泥浆,保证较高的水头压力,防止因泥浆补充不及时造成压力不平衡而引起槽壁松散土层的坍塌。在软弱地层或易液化的砂土层中,成槽时应适当加大泥浆密度,提高泥浆粘度,必要时减少单元开挖长度。成槽后及时进行下道工序的施工,尽量缩短槽段停待时间。
　　4．5清底
　　在挖槽结束后,槽底的沉淀物必须认真清除。槽段接头处的土渣会显著降低其防渗性,使用专门的接头刷进行清理。成槽清底后,由于钢筋笼下入工序之间的时间间隔和钢筋笼下入时对槽壁的影响,会造成一定的泥浆沉淀和泥皮的脱落,从而造成一定的沉淀需要再次清底,达到设计要求后方可进行下道工序的施工。
　　5结语
　　通过此地铁车站深基础地下围护墙施工的工程实例证明,此项技术适用于华东地区软土地层条件。不过，在施工中应该注意以下几点：
　　1)施工中导墙的设计应该安全合理、保证制作质量,确保对成槽质量起到良好的导正作用及承受有关的施工荷载。
　　2)泥浆制备是保证地下围护墙施工中挖槽成败的关键,对泥浆的各项指标必须严格控制。
　　3)墙体垂直度控制做为施工质量的关键,必须从设备选择、导墙制作、加强观测、规范施工等方面严格控制。
　　4)槽底的沉淀物、槽段接头处的土渣必须认真清除,以保证地下围护墙的施工质量。
　　
　　参考文献：
　　（1）陈仲颐、叶书麟《基础工程学》
　　（2）苏宏阳、郦锁林《基础工程手册》

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