廣州文化公園地鐵站33m深地下連續(xù)墻施工技術(shù)[摘要]：廣州文化公園地鐵站在地下連續(xù)墻數(shù)量類型多、地層含巖量高、環(huán)保要求高及工期要求緊的情況下,結(jié)合工程難點,采用抓斗式成槽機開挖土層,沖擊鉆沖擊鉆進巖層的成槽工藝。通過嚴格控制泥漿配制、導(dǎo)墻施工、槽段開挖、地下連續(xù)墻鋼筋籠及混凝土等施工階段,并科學(xué)管理,施工過程歷時339d,安全優(yōu)質(zhì)地完成了施工任務(wù)。[關(guān)鍵詞]：地鐵站;地下連續(xù)墻;成槽技術(shù);施工技術(shù)1 工程概況 廣州文化公園地鐵站是廣州地鐵六號線與八號線的換乘站,車站六號線為地下3層車站,呈東西走向,車站八號線為地下4層車站,呈南北走向。本站主體結(jié)構(gòu)基坑均采用1 000mm厚地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu),六號線墻體平均深度為26.62m,八號線墻體平均深度為33.28m,墻體主要進入強風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層,六號線巖層平均深5~6m;八號線巖層平均深10~11m,地下連續(xù)墻的布置形式如圖1所示。
本站折返線區(qū)間隧道兩個豎井的圍護結(jié)構(gòu)采用1 000mm厚地下連續(xù)墻,左線豎井深約36.07m;右線豎井深約35.3m。地下連續(xù)墻體主要進入強風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層,巖層平均深10~12m。2 工程地質(zhì)概況 車站場地為珠江三角洲沖積平原地貌,地勢低平,地面標高7.60~8.30m。場內(nèi)多為1~5層建筑物和公園的娛樂設(shè)施等。 本站位地層從上到下依次為:①人工填土,厚度約4.0m;②-1B淤泥層,厚度約3.0m;③-1陸相沖洪積粉砂層,厚約3.0m;⑥泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化層(局部),厚度約1.2m;⑦泥質(zhì)粉砂巖強風(fēng)化層(六號線平均層厚8.5m;八號線平均層厚7.5m);⑧泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化層(六、八號線平均層厚7.0m,八號線最大12.5m);⑨泥質(zhì)粉砂巖微風(fēng)化層(六號線局部存在;八號線平均層厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特點 本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜,對成槽施工不利,主要表現(xiàn)在:①車站場地內(nèi)沖積砂層分布較多,而且局部較厚,穩(wěn)定性差,在動水情況下易產(chǎn)生流砂,地下連續(xù)墻成槽階段極易產(chǎn)生坍塌和縮頸;②八號線地下連續(xù)墻進入較堅硬中風(fēng)化巖層及微風(fēng)化巖層,成槽深度較大,施工進度相對較慢,此層成槽采用沖擊鉆沖擊作業(yè),成槽機配合,以提高施工效率;③地下連續(xù)墻數(shù)量和類型較多,其施工進度直接影響總體施工進度和質(zhì)量;④基坑開挖深度大,地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量關(guān)系到周圍地表沉降、滲流及基坑開挖穩(wěn)定等方面的問題;⑤工程環(huán)境保護等級高。4 施工工藝4.1 施工工藝流程(見圖2)4.2 泥漿的配制 本工程在現(xiàn)場自配泥漿,主要由膨脹土、堿、CMC加水拌制而成,其各項性能指標經(jīng)試驗合格后才能使用。制備泥漿前,根據(jù)地層條件進行泥漿配合比設(shè)計。在施工過程中要勤測泥漿各項性能指標。對于不同地層、不同施工范圍泥漿性能指標按表1執(zhí)行。4.3 導(dǎo)墻施工 該車站所處地帶的地層中有淤泥層,為保證導(dǎo)墻在施工過程中不變形、不移位,導(dǎo)用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),斷面如圖3所示。不良地質(zhì)情況下的導(dǎo)墻施工時,采用了加長墻趾、增加導(dǎo)墻高度及用灰土換填的方法進行處理。導(dǎo)墻開挖采用EX-300挖掘機,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的開挖 本工程槽段長度為5m,根據(jù)水文地質(zhì)情況,車站圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻入巖較深,因此采用抓斗式成槽機開挖土層、沖擊鉆沖擊鉆進巖層的施工方法。 1)液壓抓斗成槽機成槽施工 對地下連續(xù)墻中的土層及砂層地段,采用HSWG液壓抓斗成槽機成槽,并先施工距離已做墻體遠的一段,成槽過程中運用成槽機上配備的自動糾偏系統(tǒng)確保槽壁垂直度在1/350以內(nèi),并始終保持槽內(nèi)泥漿面不低于導(dǎo)墻頂面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)沖擊鉆成槽施工 地下連續(xù)墻穿過巖層,采用CZ-30型沖擊鉆排孔沖擊成槽時,先用Φ1 000mm十字形鉆頭分序排孔沖擊,撈渣筒排渣,沖擊完后再用方形的沖錘整修槽段,期間液壓成槽機配合沖擊鉆撈渣。沖孔時,及時調(diào)整泥漿指標,嚴防塌孔。沖擊鉆沖孔順序如圖4所示。 施工過程中每進尺0.5~1.0m測量一次鉆孔垂直度,并隨時糾偏。地層變化處采用低錘輕擊、間斷沖擊的方法小心通過。Ⅲ序孔沖完后,用方錘修槽,之后用超聲波測壁儀探測孔壁垂直度及沖孔間的尖角大小情況,根據(jù)測定情況,用方錘反復(fù)修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角長度在允許范圍以內(nèi)。4.5 鋼筋籠施工4.5.1 地下連續(xù)墻接頭施工 地下連續(xù)墻采用工字形鋼板接頭形式(見圖5)。施工方法如下: 1)槽段清底結(jié)束前,將工字形鋼板接頭與鋼筋籠整體焊接,工字鋼板長度比槽深短30cm,頂部與連續(xù)墻鋼筋籠齊平。 2)鋼板接頭背側(cè)設(shè)泡沫板,泡沫板必須綁扎固定牢靠。 3)鋼筋籠與工字形鋼板用一臺50t履帶吊配合一臺100t履帶吊整體吊入。應(yīng)事先驗算確定吊點位置,并在吊點2m范圍內(nèi)進行加固焊接。 吊入時,鋼筋籠與接頭工字形鋼板整體吊入,吊入工作完成后,泡沫板背側(cè)采用鋼套箱填充或隨著混凝土的澆筑高度在地下連續(xù)墻底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后開槽段開挖結(jié)束后,用刷壁器將附著在端頭鋼板上的泥砂清除干凈,使附著在接縫處的土垢盡可能少,從而使地下連續(xù)墻接頭部位防水效果和完整性好并下鋼筋籠。4.5.2 鋼筋籠制作及安裝 鋼筋籠以單元槽段為單位整體就近加工,加工平臺由I10制作,工字鋼頂面高差<5cm。制作前先將底層分布筋位置用紅油漆預(yù)先畫在工字鋼頂面,再鋪底層鋼筋網(wǎng),鋼筋全部點焊后,設(shè)架立筋,之后再鋪上層鋼筋網(wǎng)。所有鋼筋全部采用焊接,以提高鋼筋籠的整體剛度。鋼筋籠制作后對鋼筋籠的鋼筋尺寸、直徑、配筋間距、預(yù)埋件等進行嚴格檢查。4.6 地下連續(xù)墻混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,擴展度34~38cm,使用外加劑以減少水灰比和離析現(xiàn)象。水下混凝土應(yīng)摻加緩凝劑,緩凝時間不小于4~6h。 鋼筋籠安裝后澆灌混凝土前,再測一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土導(dǎo)管進行二次清孔。澆筑采用漏斗導(dǎo)管法以2套Φ300mm導(dǎo)管對稱澆筑。使用前進行水密試驗,試壓壓力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的導(dǎo)管埋深在0.8m以上,導(dǎo)管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土澆筑連續(xù)進行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最長允許間隔時間20~30min。在澆筑過程中,采用測錘每隔30min或每2車混凝土測量一次混凝土面上升高度,以此保證槽內(nèi)混凝土面的高差不大于30cm,準確適時拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及鋼筋籠制作控制措施 本工程地下連續(xù)墻特殊形狀槽段分別為L、Z、V、T形槽段,與一字形槽段相比,在施工中需采取相應(yīng)的控制措施保證其施工質(zhì)量要求。 1)導(dǎo)墻施工時,對于L、T和Z形槽段,拐角處應(yīng)根據(jù)成槽安排順序的情況考慮導(dǎo)墻外放量(見圖6),外放量滿足抓土要求和保證轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻斷面的完整即可。由于轉(zhuǎn)角幅有長邊和短邊之分,必須先挖短邊再挖長邊,這樣才能確保墻體土壁穩(wěn)定和轉(zhuǎn)角處的土壁垂直度要求。 2)根據(jù)以往施工經(jīng)驗,特殊槽段比一字形槽段在成槽過程中易發(fā)生槽壁塌方,所以在槽段長度劃分上尺寸不宜過大,滿足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽進度,盡量縮短成槽時間和重型機械在該處的來回移動,以保護槽壁穩(wěn)定,防止塌方。 3)在成槽機停機定位時,必須在成槽機履帶下鋪設(shè)4cm厚的鋼板,減少成槽機對槽壁豎向應(yīng)力,同時成槽機盡量一次定位就可以挖完一槽,減少成槽機的跑動而產(chǎn)生的動荷載對槽壁的擾動。 4)特殊地下連續(xù)墻成槽過程中,對槽壁的質(zhì)量要求很高,所以護壁泥漿的質(zhì)量要求較高。 5)為避免特殊槽段鋼筋籠在起吊過程中受力變形,影響其入槽,起吊前對鋼筋籠迎土面一側(cè)進行加固處理,以增加起吊剛度,防止受力變形,加固采用[20,間隔3~4m在鋼筋籠迎土面?zhèn)冗M行縱向焊接加固。 6)特殊槽段鋼筋籠(主要為V形槽段)直線幅是一個平面,間距尺寸精度容易保證,而特殊槽段的鋼筋籠有兩個平面,所以對垂直于平面的那個面需在內(nèi)側(cè)每隔一定間距設(shè)一個斜角拉筋控制邊線,保證兩個面的夾角控制在一定角度。 在鋼筋籠制作完成后,需每隔一定間距設(shè)置直角斜撐筋確保鋼筋籠起吊時的整體剛度,不至于使鋼筋籠變形角度變小。5 結(jié)語 廣州文化公園地鐵站由于地質(zhì)條件復(fù)雜、工期緊等因素影響,地下連續(xù)墻施工難度很大,但是本工程通過選擇合理的施工工藝、精心施工和科學(xué)管理,高效優(yōu)質(zhì)地完成了施工任務(wù)。參考文獻:[1]北京城鄉(xiāng)建設(shè)委員會.GB50299-2003地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2003.[2]上海市基礎(chǔ)工程公司. GB50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.[3]王超峰,周彥軍.上軟下硬地層地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2006,(8):39-43.
本站折返線區(qū)間隧道兩個豎井的圍護結(jié)構(gòu)采用1 000mm厚地下連續(xù)墻,左線豎井深約36.07m;右線豎井深約35.3m。地下連續(xù)墻體主要進入強風(fēng)化、中風(fēng)化及微風(fēng)化巖層,巖層平均深10~12m。2 工程地質(zhì)概況 車站場地為珠江三角洲沖積平原地貌,地勢低平,地面標高7.60~8.30m。場內(nèi)多為1~5層建筑物和公園的娛樂設(shè)施等。 本站位地層從上到下依次為:①人工填土,厚度約4.0m;②-1B淤泥層,厚度約3.0m;③-1陸相沖洪積粉砂層,厚約3.0m;⑥泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化層(局部),厚度約1.2m;⑦泥質(zhì)粉砂巖強風(fēng)化層(六號線平均層厚8.5m;八號線平均層厚7.5m);⑧泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化層(六、八號線平均層厚7.0m,八號線最大12.5m);⑨泥質(zhì)粉砂巖微風(fēng)化層(六號線局部存在;八號線平均層厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特點 本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜,對成槽施工不利,主要表現(xiàn)在:①車站場地內(nèi)沖積砂層分布較多,而且局部較厚,穩(wěn)定性差,在動水情況下易產(chǎn)生流砂,地下連續(xù)墻成槽階段極易產(chǎn)生坍塌和縮頸;②八號線地下連續(xù)墻進入較堅硬中風(fēng)化巖層及微風(fēng)化巖層,成槽深度較大,施工進度相對較慢,此層成槽采用沖擊鉆沖擊作業(yè),成槽機配合,以提高施工效率;③地下連續(xù)墻數(shù)量和類型較多,其施工進度直接影響總體施工進度和質(zhì)量;④基坑開挖深度大,地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量關(guān)系到周圍地表沉降、滲流及基坑開挖穩(wěn)定等方面的問題;⑤工程環(huán)境保護等級高。4 施工工藝4.1 施工工藝流程(見圖2)4.2 泥漿的配制 本工程在現(xiàn)場自配泥漿,主要由膨脹土、堿、CMC加水拌制而成,其各項性能指標經(jīng)試驗合格后才能使用。制備泥漿前,根據(jù)地層條件進行泥漿配合比設(shè)計。在施工過程中要勤測泥漿各項性能指標。對于不同地層、不同施工范圍泥漿性能指標按表1執(zhí)行。4.3 導(dǎo)墻施工 該車站所處地帶的地層中有淤泥層,為保證導(dǎo)墻在施工過程中不變形、不移位,導(dǎo)用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),斷面如圖3所示。不良地質(zhì)情況下的導(dǎo)墻施工時,采用了加長墻趾、增加導(dǎo)墻高度及用灰土換填的方法進行處理。導(dǎo)墻開挖采用EX-300挖掘機,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的開挖 本工程槽段長度為5m,根據(jù)水文地質(zhì)情況,車站圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻入巖較深,因此采用抓斗式成槽機開挖土層、沖擊鉆沖擊鉆進巖層的施工方法。 1)液壓抓斗成槽機成槽施工 對地下連續(xù)墻中的土層及砂層地段,采用HSWG液壓抓斗成槽機成槽,并先施工距離已做墻體遠的一段,成槽過程中運用成槽機上配備的自動糾偏系統(tǒng)確保槽壁垂直度在1/350以內(nèi),并始終保持槽內(nèi)泥漿面不低于導(dǎo)墻頂面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)沖擊鉆成槽施工 地下連續(xù)墻穿過巖層,采用CZ-30型沖擊鉆排孔沖擊成槽時,先用Φ1 000mm十字形鉆頭分序排孔沖擊,撈渣筒排渣,沖擊完后再用方形的沖錘整修槽段,期間液壓成槽機配合沖擊鉆撈渣。沖孔時,及時調(diào)整泥漿指標,嚴防塌孔。沖擊鉆沖孔順序如圖4所示。 施工過程中每進尺0.5~1.0m測量一次鉆孔垂直度,并隨時糾偏。地層變化處采用低錘輕擊、間斷沖擊的方法小心通過。Ⅲ序孔沖完后,用方錘修槽,之后用超聲波測壁儀探測孔壁垂直度及沖孔間的尖角大小情況,根據(jù)測定情況,用方錘反復(fù)修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角長度在允許范圍以內(nèi)。4.5 鋼筋籠施工4.5.1 地下連續(xù)墻接頭施工 地下連續(xù)墻采用工字形鋼板接頭形式(見圖5)。施工方法如下: 1)槽段清底結(jié)束前,將工字形鋼板接頭與鋼筋籠整體焊接,工字鋼板長度比槽深短30cm,頂部與連續(xù)墻鋼筋籠齊平。 2)鋼板接頭背側(cè)設(shè)泡沫板,泡沫板必須綁扎固定牢靠。 3)鋼筋籠與工字形鋼板用一臺50t履帶吊配合一臺100t履帶吊整體吊入。應(yīng)事先驗算確定吊點位置,并在吊點2m范圍內(nèi)進行加固焊接。 吊入時,鋼筋籠與接頭工字形鋼板整體吊入,吊入工作完成后,泡沫板背側(cè)采用鋼套箱填充或隨著混凝土的澆筑高度在地下連續(xù)墻底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后開槽段開挖結(jié)束后,用刷壁器將附著在端頭鋼板上的泥砂清除干凈,使附著在接縫處的土垢盡可能少,從而使地下連續(xù)墻接頭部位防水效果和完整性好并下鋼筋籠。4.5.2 鋼筋籠制作及安裝 鋼筋籠以單元槽段為單位整體就近加工,加工平臺由I10制作,工字鋼頂面高差<5cm。制作前先將底層分布筋位置用紅油漆預(yù)先畫在工字鋼頂面,再鋪底層鋼筋網(wǎng),鋼筋全部點焊后,設(shè)架立筋,之后再鋪上層鋼筋網(wǎng)。所有鋼筋全部采用焊接,以提高鋼筋籠的整體剛度。鋼筋籠制作后對鋼筋籠的鋼筋尺寸、直徑、配筋間距、預(yù)埋件等進行嚴格檢查。4.6 地下連續(xù)墻混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,擴展度34~38cm,使用外加劑以減少水灰比和離析現(xiàn)象。水下混凝土應(yīng)摻加緩凝劑,緩凝時間不小于4~6h。 鋼筋籠安裝后澆灌混凝土前,再測一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土導(dǎo)管進行二次清孔。澆筑采用漏斗導(dǎo)管法以2套Φ300mm導(dǎo)管對稱澆筑。使用前進行水密試驗,試壓壓力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的導(dǎo)管埋深在0.8m以上,導(dǎo)管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土澆筑連續(xù)進行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最長允許間隔時間20~30min。在澆筑過程中,采用測錘每隔30min或每2車混凝土測量一次混凝土面上升高度,以此保證槽內(nèi)混凝土面的高差不大于30cm,準確適時拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及鋼筋籠制作控制措施 本工程地下連續(xù)墻特殊形狀槽段分別為L、Z、V、T形槽段,與一字形槽段相比,在施工中需采取相應(yīng)的控制措施保證其施工質(zhì)量要求。 1)導(dǎo)墻施工時,對于L、T和Z形槽段,拐角處應(yīng)根據(jù)成槽安排順序的情況考慮導(dǎo)墻外放量(見圖6),外放量滿足抓土要求和保證轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻斷面的完整即可。由于轉(zhuǎn)角幅有長邊和短邊之分,必須先挖短邊再挖長邊,這樣才能確保墻體土壁穩(wěn)定和轉(zhuǎn)角處的土壁垂直度要求。 2)根據(jù)以往施工經(jīng)驗,特殊槽段比一字形槽段在成槽過程中易發(fā)生槽壁塌方,所以在槽段長度劃分上尺寸不宜過大,滿足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽進度,盡量縮短成槽時間和重型機械在該處的來回移動,以保護槽壁穩(wěn)定,防止塌方。 3)在成槽機停機定位時,必須在成槽機履帶下鋪設(shè)4cm厚的鋼板,減少成槽機對槽壁豎向應(yīng)力,同時成槽機盡量一次定位就可以挖完一槽,減少成槽機的跑動而產(chǎn)生的動荷載對槽壁的擾動。 4)特殊地下連續(xù)墻成槽過程中,對槽壁的質(zhì)量要求很高,所以護壁泥漿的質(zhì)量要求較高。 5)為避免特殊槽段鋼筋籠在起吊過程中受力變形,影響其入槽,起吊前對鋼筋籠迎土面一側(cè)進行加固處理,以增加起吊剛度,防止受力變形,加固采用[20,間隔3~4m在鋼筋籠迎土面?zhèn)冗M行縱向焊接加固。 6)特殊槽段鋼筋籠(主要為V形槽段)直線幅是一個平面,間距尺寸精度容易保證,而特殊槽段的鋼筋籠有兩個平面,所以對垂直于平面的那個面需在內(nèi)側(cè)每隔一定間距設(shè)一個斜角拉筋控制邊線,保證兩個面的夾角控制在一定角度。 在鋼筋籠制作完成后,需每隔一定間距設(shè)置直角斜撐筋確保鋼筋籠起吊時的整體剛度,不至于使鋼筋籠變形角度變小。5 結(jié)語 廣州文化公園地鐵站由于地質(zhì)條件復(fù)雜、工期緊等因素影響,地下連續(xù)墻施工難度很大,但是本工程通過選擇合理的施工工藝、精心施工和科學(xué)管理,高效優(yōu)質(zhì)地完成了施工任務(wù)。參考文獻:[1]北京城鄉(xiāng)建設(shè)委員會.GB50299-2003地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2003.[2]上海市基礎(chǔ)工程公司. GB50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.[3]王超峰,周彥軍.上軟下硬地層地下連續(xù)墻施工技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2006,(8):39-43.
