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1、368深深厚厚砂砂層層超超深深地地下下連連續續墻墻施施工工工工法法1 1前前言言近年來，隨著地下空間的開發，以及城市地鐵工程興建，超深地連墻的運用越來越廣泛，特別對于地處長江 I 級階地的深基坑工程，其地連墻施工難度很大，質量不易控制，施工過程中對各工序的時間，成槽的質量、鋼筋籠制作和起吊、混凝土的澆筑等方面較一般地下連續墻有了更高的要求。武漢地鐵 21 號線后湖大道站、百步亭花園路站就是其中的一個代表。以后湖大道站為例，該工程基坑標準段深度 26.6m，盾構段基坑深度 27.9m，圍護結構地連墻厚 1m，墻深 47.8m53.8m，采用工字型鋼板接頭。該車站地處長江級階地，表層為人工雜填土，2、下部依次分布粉質粘土、粉土、粉砂互層，厚砂層，粘土夾礫卵石，泥巖，灰巖。砂層最厚位置達到 37m。深厚砂層中地連墻（尤其是異形幅的陰、陽角位置），成槽槽壁穩定性差，槽壁垂直度、槽底沉渣控制難度大；超長超重鋼筋籠吊裝難度大，角度控制、下放困難；接頭防繞流難度大，繞流混凝土不易清理。針對這種情況，通過施工過程中的不斷探索總結，同時參考其他工程經驗，成槽過程中采用了“三抓兩階段”方式，保證槽壁的穩定性；成槽后，“一”形鋼筋籠采取“雙機聯抬，十點起吊，整體入槽”的方式，減少吊裝時間，降低?？罪L險；而“Z”形幅鋼筋籠考慮其特殊性，采用分為兩個“L”形，“一槽雙籠、兩次吊裝、V 形接口、斜筋強化”的方式，3、解決鋼筋籠制作及吊裝下放難題；采用“砂袋+接頭箱”組合形式封堵槽壁端頭防繞流，保證接頭箱拔出；自制履帶式供送設備（發明專利，專利受理號 201610336837.2）裝填砂袋，提高施工效率，減少槽段靜置時間；自制刷壁裝置（實用新型專利，專利受理號 201620463110.6），解決了型鋼接頭處混凝土難以清理的難題；自創泥漿循環系統（實用新型專利，專利受理號 201620898628.2），解決了循環泥漿含沙量大、不易清渣的難題。該施工技術操作簡單、容易掌握，能有效縮短從成槽到混凝土澆注前各項工序的時間，減小了深厚砂層槽壁?？罪L險，保證了地連墻施工的順利進行，同時也為長江級階地進行類似超深異形4、地下連續墻施工提供了借鑒價值。2 2工工法法特特點點2.0.1 解決了深厚砂層成槽易坍塌、易繞流問題。2.0.2 提高了超深地連墻的成槽垂直精度。2.0.3 解決了超長超重及 Z 形復雜鋼筋籠制作與吊裝下放難題。2.0.4 解決了超深地連墻超長接頭箱難以下放到底以及難以拔起問題；解決了人工投擲砂袋效率偏低的問題。2.0.5 解決了工字鋼接頭位置繞流混凝土難以清理問題，降低了超深地連墻接頭滲漏風險。2.0.6 提高了砂層成槽中泥漿循環重復利用率及泥沙分離與清理效率。3 3適適用用范范圍圍本工法適用于深厚砂層超深地下連續墻施工。3694 4工藝原理工藝原理深厚砂層中地連墻采用三抓開挖，兩段成槽的技5、術，保證成槽過程中槽壁穩定性。將“一”形鋼筋籠整體起吊入槽，解決了超長超重鋼筋籠吊裝難題，將形狀復雜的“Z”形幅鋼筋籠分為兩個相對簡單的“L”形分別加工，兩次下籠，解決異形鋼筋籠轉角多、角度難以控制引起的下放難題。工字鋼板與槽壁端頭之間采用砂袋+接頭箱組合形式進行封堵，接頭箱下放至基底以下 3m，其下采用砂袋填筑，解決超深接頭箱難以下放到底以及混凝土澆注之后難以拔起的問題。由于人工投擲砂袋不經濟，功效低，因此采用自制履帶式供送設備配合人工裝填砂袋，提高施工效率，減少槽段澆砼前等待時間。自制刷壁裝置，與成槽機配合使用，簡單方便，省時省力，效果顯著，解決了型鋼接頭處混凝土難以清理的難題。自創泥漿循6、環系統，經過二次分離，針對性解決了深厚砂層循環泥漿含沙量大，不易清渣的難題，提高了泥漿的利用率。5 5施工工藝流程及操作要點施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程施工工藝流程超深地下連續墻施工工藝流程如圖 5.1 所示。測量放樣導墻制作槽段挖掘成槽檢測清沉渣換漿施工準備砂袋填筑灌注墻體砼吊裝鋼筋籠 成槽機新鮮泥漿制作泥漿系統設置泥土外運泥漿貯存供應泥漿復制再生加工鋼筋籠回收槽內泥漿劣化泥漿處理商品砼供應泥漿分離凈化圖 5.1-1 超深地下連續墻施工工藝流程5.2 操作要點操作要點5.2.1 導墻施工導墻采用“”形，高度不小于 1.5m，墻腳必須座落于密實的老土上。實際導墻寬度應大于墻體設計7、厚度 4060mm。同時，異形導墻制作要預留成槽施工的機械操作有效長度，保證轉角位置槽壁斷面完整，外放尺寸一般超過設計寬度 300500mm。鋼筋籠下放完成后，該部分可采用膠合板或其他材料隔離后采用袋裝泥土填筑，避免成墻后在坑內形成鼓包。具體見圖 5.2.1-1。370圖 5.2.1-1 轉角位置導墻施工尺寸示意圖5.2.2 成槽根據現場經驗，地連墻成槽過程中，要達到槽壁垂直度，必須確保開挖時抓斗兩側受力平衡。因此采用三抓成槽，施工時，一般應先開挖位于兩側位置的土體(第一抓、第二抓)，最后開挖位于中間連接位置的土體(第三抓)，這樣才能確保斗體施工時受力均衡，不致產生傾斜，能有效保證槽孔的垂直度8、。施工同一幅墻時，成槽抓土可以考慮分兩個階段，第一階段 1、2、3 抓均先抓墻體上部 1/2，然后進行第二階段施工，整個槽段在第二階段完成，而不是每一抓都一次性開挖到墻底標高。抓斗必須慢降、慢升，裝滿土的抓斗提升到導墻頂后應將泥漿瀝去,防止泥漿污染場地。數字表示成槽順序132泥漿液面單元槽段成槽順序示意圖圖 5.2.2-1 成槽示意圖5.2.3 接頭型鋼清理地連墻工字鋼接頭往往存在泥土和少量繞流混凝土，影響接頭質量。采用成槽機搭載接頭鏟土裝置，利用成槽機的自重及鏟土器的剛性清理側壁，對地下連續墻接頭型鋼上的渣土和繞流混凝土進行清除，每側刷 34 次即可清除干凈。371圖 5.2.3-1 接頭鏟9、土裝置示意示意圖5.2.4 槽段檢測刷壁完成后，利用超聲波側壁儀對槽段的壁面垂直度、端面垂直度進行檢測。在槽段內左、右兩個位置分別掃描槽壁壁面，掃描記錄中壁面最大凸出量或凹進量（以導墻面為掃描基準面）與槽段深度之比即為壁面垂直度，二個位置的平均值即為槽段壁面平均垂直度。如下圖 5.2.4-1 所示。圖 5.2.4-1 超聲波測壁5.2.5 清底換漿清除槽底沉渣采用氣舉反循環置換法，導管的出漿管底下放深度距沉淤面 300400mm，開始送風時先向孔內送漿，停止清孔時先關氣后斷漿，清孔后要求槽底沉渣厚度小于 100mm，槽內泥漿各項性能指標滿足要求。成槽過程中產生的泥漿通過自創泥漿循環系統進行二次10、處理。第一次是通過慮砂機進行，泥沙直接分離至渣土池，第二次是泥漿在送漿槽中自主沉淀凈化，沉淀下來的泥砂人工隨時清理，沉淀分離之后的清水重新攪拌新泥漿。使用自創泥漿循環系統對泥漿統一回收與輸送，新漿與檢測合格的回收泥漿可按需直接從相應泥漿箱外送而不需要互相倒運。372圖 5.2.5-1 自制泥漿循環裝置構造示意圖5.2.6 鋼筋籠制作“一”型鋼筋籠主要由上下層縱向主筋，上下層水平分布筋組成，同時為了保證鋼筋籠吊裝過程中的整體性和穩定性，需根據實際情況增設縱向桁架筋、水平桁架筋和面層的 X 形剪力筋。對于更為復雜的“Z”型鋼筋籠，由于轉角多、易變形，制作時應沿中部對稱分為兩個“L”形加工，接口處 11、V 形處理，V 形口角度 135。，并設置縱向加強筋保證 V 型不變形，兩個“L”形鋼筋籠間距控制在 150mm 以內，此外，必須結合現場實際對關鍵部位進行加固，確保起吊后垂直、平整，整體剛度良好。鋼筋籠縱向桁架數量根據網片幅寬來確定，一般間距 1.0 1.5 m，橫向桁架間距 6 m 較為合適。水平分布筋與主筋應全部點焊牢固。為保證鋼筋籠有足夠的起吊剛度，制作時還須在異形拐角部位加焊斜拉鋼筋(內部斜拉鋼筋間距一般為 0.2 0.5 m，外部斜拉鋼筋間距一般為 2 3 m，鋼筋直徑 20 mm 左右)，吊裝下放時再將其氧割。鋼筋籠構造見圖 5.2.3-1。圖 5.2.6-1Z 型鋼筋籠整幅、分12、部加工示意圖5.2.7 鋼筋籠吊裝根據鋼筋籠的規格、形狀、總質量，以及本身施工場地的影響進行吊裝方案的制定。通常選用 2 臺履帶式起重設備抬吊。起吊時設置主、副兩吊共 10 點，主吊設置 2 排吊點，副吊設置 3 排吊點，相鄰吊點間距以15m 左右為宜（必須經計算與試吊之后確定），最大不超過 17m，吊點必須焊接在縱向桁架筋與水平桁架筋相交位置。吊裝鋼絲繩與鋼筋籠角度在 3090為宜。鋼筋籠下放完畢后用全站儀測量吊筋頂面標高，如標高不滿足設計要求或者兩吊點標高不一致導致鋼筋籠出現傾斜，可在扁擔下部增加薄鋼片墊塊調整墻身垂直度。373150006030601501200012000120001013、0020006090圖 5.2.7-154m 長鋼筋籠吊點布置圖5.2.8 接頭砂袋填筑及接頭箱下放鋼筋籠兩端接頭填筑封頭砂包，砂包采用沙土作為原料，砂袋為小號普通編織袋。封頭砂包采用 5 點對稱填筑，每填筑 2 米左右，用方形沖擊錘輕夯擊 3-4 次。砂袋采用自制履帶式供送設備配合人工裝填（2 名工人裝砂平臺配合裝砂，傳送帶將其傳送至指定位置進行填充）。為了進一步提高施工效率，砂袋填筑至基底以下 3 米后，上部采用接頭箱進行封堵。圖 5.2.8-1封頭砂袋五點填筑示意1砂罐，2砂出口開關，3裝砂平臺，4傳送帶圖 5.2.8-2自制履帶式供送設備構造示意圖5.2.9 砼澆筑墻體混凝土采用水下導14、管法灌注，導管插入距離槽底 300500mm，導管必須做氣密性試驗，灌注時，導管內必須下置球膽隔水塞，并檢查混凝土配合比、坍落度后方可進行澆注。澆注過程中導管埋入混凝土深度應保持在 3 米左右，導管間水平距離一般為 1.5 m，距槽段端部不大于 1.5m?；炷翝沧⑦^程中，不得將路面灑落的混凝土掃入槽內，污染泥漿。混凝土泛漿高度 300500mm。5.2.10 接頭箱頂拔采用千斤頂與反力架結合進行頂拔作業，接頭箱頂拔與混凝土灌注相結合，混凝土灌注記錄作為頂拔接頭箱時間的控制依據。根據水下混凝土凝固速度及施工中試驗數據，混凝土灌注開始后 45h 左右開始拔動，以后每隔 30 分鐘提升一次，其幅度15、不大于 50100mm，待混凝土澆注結束 79h，即混凝土達到終凝后，將接頭箱拔出。374圖 5.2.10-1接頭箱頂拔5.2.11 勞動力組織涉及工種主要有機械操作工、混凝土工、電工、泥漿工、鋼筋工、回填砂包工、輔助工等，如表 5.3-1 所示。表 5.3-1 主要施工人員配備投入表（以后湖大道站工程為例）序號序號類類別別人數人數工工作作內內容容1泥漿工12泥漿配制操作2吊車司機6機械操作3成槽機司機6機械操作4司索工6機械指揮5自卸反斗車司機6機械操作6挖土機司機4機械操作7電焊工40鋼筋電焊操作8鋼筋工30鋼筋加工9修理、電工4機械維修、用電操作10卷揚機工16砼澆筑6 6材料與設備材料16、與設備本工法無需特別說明的材料，機具設備可依據工程量、工期、地質條件，結合經濟效益配備，詳見表 6-1。表 6-1 主要施工人員配備投入表（以后湖大道站工程為例）序號序號名名稱稱型號型號單位單位數量數量用電量用電量(kw)1成槽機SG60臺32電焊機AX-500臺2020*20=4003鋼筋切斷機GJ5-40臺22.2*2=4.44鋼筋彎曲機GJ7-40臺24*2=83755鋼筋調直機/臺22*5.5=116車絲機UN-150臺103*10=307泥漿攪拌機/臺22*7.5=158泥漿泵BW-850臺2020*15=3009排污泵3NWL臺63*6=1810泥砂分離器/臺22*48=9611履17、帶吊300t臺1/12履帶吊180t臺1/13汽車吊50t臺1/14室外施工照明/套1010*2=2015空壓機0.9m3臺2/7 7質量控制質量控制7.0.1 地連墻施工質量執行地下鐵道設計施工及驗收規范(GB50299-2003)、混凝土結構工程施工質量驗收規范GB50204-2002（2011 年版），各項指標見表 7.1-17.1-4。表 7.0.1-1 導墻質量控制標準序號序號項項目目單單 位位允允 許許 偏偏 差差1軸線距離mm102導墻頂面整體mm10局部mm103內外導墻凈距mm104墻面不平整度mm3表 7.0.1-2 泥漿質量控制標準泥漿性能泥漿性能新配置泥漿新配置泥漿循環18、泥漿循環泥漿廢棄泥漿廢棄泥漿檢測方法檢測方法粘性土粘性土砂性土砂性土粘性土粘性土砂性土砂性土粘性土粘性土砂性土砂性土比重（g/cm3）1.041.051.061.081.101.251.35比重計粘度（s）20242530255060漏斗計含砂率（%）344811洗砂瓶PH 值8989881414PH 試紙表 7.0.1-3 鋼筋籠質量控制標準項目項目偏差偏差檢查方法檢查方法鋼筋籠長度50鋼尺量，每片鋼筋網檢查上、中、下三處鋼筋籠寬度20鋼筋籠厚度10主筋間距10任取一斷面，連續量取間距，取平均值作為一點每片鋼筋網上測四點分布筋間距10預埋件中心位置20抽查376表 7.0.1-4 地下連續墻19、各部位允許偏差表項目項目類別類別序號序號檢查項目檢查項目允許偏差或允許偏差或允許（允許（mm）檢驗方法檢驗方法主控項目1墻體強度設計要求查試塊記錄或取芯試壓2垂直度1/300測聲波測槽儀或成槽機上的監測系統測定一般項目1導墻尺寸寬度W+40鋼尺量，w 為地下連續墻設計厚度墻面乎整度5鋼尺量檢查導墻平面位置10鋼尺量檢查2沉渣厚度100重錘測或沉積物測定儀測3槽深+100重錘測4混凝土坍落度180220用坍落度測定器檢查5鋼筋籠尺寸主筋間距10鋼尺量檢查長度100鋼尺量檢查箍筋間距20鋼尺量檢查直徑10鋼尺量檢查6地下連續墻表面平整度100此為均勻粘土層，松散及易坍土層由設計決定150插入式結構20、207永久結構時的預埋件位置水平方向10鋼尺量檢查垂直方向10用水準儀檢查7.0.2 質量保證措施1 鋼筋籠加工平臺平整度要求小于 8mm，并具有足夠的強度、剛度、穩定性。2 鋼筋籠加工尺寸嚴格按照設計尺寸加工，兩個“L”形鋼筋籠距離必須控制不大于 150mm。3 鋼筋籠設置縱向抗彎桁架、臨時斜拉桿，防止鋼筋籠在吊裝過程中產生不可復原的變形，見圖 7.0.2-1。圖 7.0.2-1 鋼筋籠加強筋布置示意圖4 封頭砂袋必須填筑密實。每次砂包填筑 23m 后，采用方形沖擊錘夯實 34 下，一般控制下沉深度 600800mm。3778 8安全措施安全措施8.0.1 按國家建筑安裝工程安全技術規程和有21、關規定做好制度化管理，讓安全工作有章可循。8.0.2 員工的技術培訓和安全教育并重，設專人管理，落到實處。8.0.3 定期做安全檢查，把安全與經濟持鉤，充分調動員工積極性。8.0.4 臨時用電布設嚴格做到“一箱、一機、一閘、一漏”，“三相五線制”，確保用電安全。8.0.5 孔口設圍欄.蓋板雙重防護，地面設防滑裝置。8.0.6 吊放物品時，設專人指揮，重物下、吊臂側嚴禁站人。9 9環保措施環保措施9.0.1 嚴格按防汛要求，設置連續通暢的排水設施和其他應急設施，防止場內泥漿、污水外流。9.0.2 現場工人按照要求穿戴整齊，持證上崗，各司其職。9.0.3 泥漿排放采用密封槽罐車，運輸車輛進出要清洗22、干凈，不得帶泥上路，并運送至指定場地排放。9.0.4 施工場地干凈整潔、及時清理溢出的泥漿，及時回填已施工槽段，及時清理導管等設備。1010效益分析效益分析本工法總結了深厚砂層超深地連墻槽段成槽方法，在槽段本身質量上保證鋼筋籠能下放入槽。在鋼筋籠處理上有創新、突破，“一”型鋼筋籠采用整體加工，一次吊裝，“Z”型鋼筋籠則分為兩個“L”形的鋼筋籠分別加工、下放。該工法操作簡便，成本低，技術難度不大，容易掌握，能顯著縮短工期，降低鋼筋籠下放難度及風險，提高墻體整體施工質量，減小地連墻混凝土繞流、鼓包等情況發生，減小滲漏風險。通過簡化工序、降低施工難度，累計可節約費用 129 余萬元。1111應用實例23、應用實例11.1 武漢市軌道交通武漢市軌道交通 21 號線號線 BT 項目第一標段工程項目第一標段工程11.1.1 工程概況工程位于武漢市江岸區,車站全長 416m，地下連續墻厚 1000，地下連續墻深度為 47.8m54.18m，標準段幅寬為 6m，異形段幅寬為 4.3m6.35m 不等，連續墻共劃分槽段 152 幅，形式有“一”、“T”、“Z”字型，“Z”字型幅段 8 幅,采用工字型鋼板接頭。該地區表層分布人工填土層，其下依次為第四系全新統，下伏基巖為白堊古近系東湖群（KEdn）和二疊系下統棲霞組（P1q）。場區內地下水類型分上層滯水和孔隙承壓水兩種類型。(1)上層滯水：主要賦存于人工填土24、層中，含水與透水性不一，地下水位不連續，無統一的自由水面，水位埋深為 0.5m2.0m。(2)承壓水：含水層頂板為微弱透水的粘性土，頂板埋深 4.8m16.1m，含水層厚度一般29.4m43.7m，勘察期間實測承壓水位標高 12.1m13.6m，變化范圍約 1.5m。11.1.2 施工情況地連墻自 2015 年 10 月 3 日開挖，2016 年 2 月 5 日施工完畢，地連墻成槽過程中采用了“三抓兩階段”方式；泥漿通過循環系統重復利用，“一”型鋼筋籠采用整體吊裝、“Z”型鋼筋籠采用“一槽雙籠”的方式，接頭采用了“砂袋+接頭箱”等一系列防繞流措施，施工順利，取得良378好工期效益、質量效益。11.1.3 結果評價按本工法施工，地連墻施工過程處于安全、穩定、快速、優質的可控范圍，施工中未發生安全事故，未發生鋼筋籠無法下放、混凝土繞流等問題，順利完成了節點工期目標。土方開挖后墻面情況良好，為類似工程提供了較高的借鑒價值。圖 11.1-1 自制接頭刷壁裝置圖 11.1-2 自創泥漿循環系統