深圳地铁黄贝岭站深基坑地下连续墙施工工艺及关键控制技术

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摘要：地下连续墙在城市地铁车站建设中为较常采用的围护结构形式, 其以刚度大、整体性强、位移控制效果好等优点得到了越来越多的应用。在深基坑工程施工中，地下连续墙维护结构不仅承担着保证基坑安全稳定的重任，还起着有效控制边土地层位移和深基坑地下水渗漏的作用，是保证基坑和周边建筑物、管线安全的关键。以深圳地铁黄贝岭站深基坑地下连续墙维护结构的施工为例，介绍了地下连续墙的主要施工工艺和关键控制技术，可供其他类似工程借鉴。

关键词：深基坑；地下连续墙；施工工艺；关键控制技术

Huangbeiling Shenzhen Metro station of underground continuous wall deep foundation construction technology and critical control technology

Zhang ChengLiang

中图分类号：U215.14 文献标识码：A

1 工程概况

黄贝岭站为5号线的终点站，东接怡景路站，西接2号线东门路站，与2号线平行换乘，远期规划与8号线换乘。车站呈一字型设置于北斗路与深南东路交叉路口处东侧的深南东路地下，呈东、西走向。

黄贝岭站设计为双岛四线地下两层车站，岛式站台宽度为12m。车站起讫里程为：YDK39+307.317～YDK39+904.717，总长度为597.40m，其中车站主体长度为244.27m，5号线站后折返线配线区域长280.47m，东端配线长为72.66m(2、5号线之间设2条渡线，5号线之间设置一条渡线，2、5号线各设一段故障列车防撞线)。车站设四个通道及出入口，三组风道及风亭。车站标准断面为两层三柱四跨矩形框架结构，西端折返区间为单层单跨矩形框架结构，设计采用明挖顺筑法施工。车站标准段基坑宽41.5m，折返段基坑宽10.9～14.4m，底板埋深约18m，顶板覆土约4.4m。车站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙（C30S8），附属工程围护结构采用Φ800@900mm钻孔灌注桩，桩间设Φ550旋喷桩止水；采用Φ609、t=16钢管内支撑，在大跨地段采用2×40C槽钢格构柱作为临时立柱，基坑内设管井降水。

2 主要施工工艺

本工程地下连续墙施工采用液压抓斗槽壁机＋冲孔钻成槽，泥浆护壁，钢筋笼吊装采用履带吊车，水下灌注商品混凝土。

2.1导墙施工工艺

施工流程：测量放线校核确认机械挖土铺设垫层钢筋绑扎模板安装混凝土浇筑拆模并设置对撑养护。

根据施工区域地质情况，导墙形式采用“”形现浇钢筋砼结构，导墙翼面宽度0.8m，墙体厚度0.3m，净空宽85cm，深1.5m，部分地质条件较差部位，适当加深导墙。导墙是控制地下连续墙各项指标的基准，它起着支护槽口土体，承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。对于地质情况比较好的地方，可以直接施作导墙，对于松散地层可通过地表注浆进行地基加固及防渗堵漏。

2.2泥浆制备工艺

对于本工程地下连续墙施工，根据地质详勘报告，泥浆将采用钙基膨润土进行预水化后加以制备。针对松散层及砂砾层的透水性及稳定情况，泥浆配合比如下（每立方米泥浆材料用量单位：kg）：

水：1000 膨润土：70纯碱：1.8 CMC：0.8

上述配合比在施工中根据试验槽段及实际情况再适当调整。

配浆采用螺旋浆式搅拌器和离心泵重复循环配置新鲜泥浆。在地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土滑润，其中护壁为最重要的功能。泥浆的正确使用，是保证挖槽成败的关键。泥浆质量的好坏直接关系到地下连续墙的质量和施工进度。

2.3成槽施工工艺

地下连续墙成槽采用冲孔钻冲击引孔，液压抓斗槽壁机进行挖槽，选用膨润土泥浆护壁，进行“分区、分段”施工。

本工程地下连续墙成槽施工主要配备的机械设备有：宝峨BS650液压抓斗槽壁机2台、HS843HD液压抓斗槽壁机2台、QV5冲击钻12台、3PNL泥浆泵12台等。

本工程地下连续墙根据设计图纸划分槽段，6m为标准槽段，在各转角处考虑成槽机的开口宽度及施工方便，另外划分一部分非标准槽段。根据总体施工区段划分，东段196.93m车站本体+18.2m明挖区间共80幅连续墙，由1台槽壁机挖槽，计划5.5个月施工完成；中段120m车站本体+150m折返区间共96幅连续墙，由2台槽壁机挖槽，计划3.5个月施工完成；西段130.47m折返区间共46幅连续墙，由1台槽壁机挖槽，计划3个月施工完成。

本工程地下连续墙施工采用跳槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直。单元槽段成槽时将按顺序开挖，标准段先挖两端后挖中间，使抓斗两侧受力均匀，确保成槽垂直度；转角型槽段采取先短边后长边抓法，以缩小槽段暴露时间，防止塌方。

2.4清底换浆

成槽完毕，采用底部抽吸、顶部补浆的方法进行置换和清淤，先用抓斗抓起槽底余土及沉渣，再用泵吸反循环吸取孔底沉渣，并用刷壁器清除已浇墙段砼接头处的凝胶物，在灌注砼前，利用导管采取泵吸反循环进行二次清底并不断置换泥浆，置换量不小于该槽段总体积的1/3，清槽后测定槽底以上0.2~1.0m处的泥浆比重应小于1.2，含砂率不大于8%，槽底沉渣厚度小于100毫米。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落低到导墙顶面以下30厘米。

2.5钢筋笼的制作与吊放

根据施工场地的实际情况，钢筋笼制作场地必须硬化，并搭设四个钢筋笼现场制作平台。由于钢筋笼尺寸较长且采用整幅吊装，因此，单个制作平台尺寸为6m×28ｍ，采用工字钢搭设。为便于钢筋放样布置和绑扎，在平台上根据设计的钢筋间距、预埋件的设计位置画出控制标记，以保证钢筋笼和各种预埋件的布设精度。

2.5.1钢筋笼的制作

连续墙的钢筋笼在现场用特制的I22a工字钢焊成平面框架结构的平台上进行的，钢筋笼按设计要求（包括钢筋笼厚度、长度、各种钢筋规格及配置方式等）加工，钢筋笼钢筋的连接方式采用点焊连接，接头位置相互错开，焊接接头的位置、数量和焊接质量按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）有关规定执行，钢筋笼制作完成（含预埋件安装）后由有关技术人员检验合格后绑上标签。地下连续墙钢筋笼制作的允许偏差见下表01。

2.5.2钢筋笼吊装加固

钢筋笼采用整幅起吊入槽，考虑到钢筋笼起吊时的刚度，在钢筋笼内布置4片桁架。钢筋吊点处用25mm圆钢加固，转角槽段增加14号槽钢支撑，每4m一根。平面用Φ20钢筋作剪刀撑以增加钢筋笼整体刚度。

2.5.3钢筋笼吊放

钢筋笼起吊时，顶部要用一根工字钢横梁，其长度要和钢筋笼尺寸相适应。钢丝绳须吊住四个角。为了不使钢筋笼在起吊时产生很大的弯曲变形，通常采用2台吊车同时操作，其中一钩吊住顶部，另一钩吊住中间部位。为了不使钢筋笼在空中晃动，钢筋笼下端可系绳索用人力控制。起吊时不允许使钢筋笼下端在地面上拖引，以防造成下端钢筋弯曲变形。

地下连续墙钢筋笼制作的允许偏差表 表01

项目 偏差(mm) 检查方法

钢筋笼长度 ±50 钢尺量，每片钢筋网检查上、中、下三处

钢筋笼宽度 ±20

钢筋笼厚度 0，－10

主筋间距 ±10mm 任取一断面，连续量取间距，取平均值作为一点，每片钢筋网上量测四点

分布筋间距 ±20mm

预埋件中心位置 ±10mm 抽查

本工程考虑采用80T履带式起重机为主、50T履带式起重机为辅进行双机抬吊，使钢筋笼缓慢吊离地面，并逐渐改变笼子的角度使之垂直，用主吊车将钢筋笼移到槽段边缘，对准槽段按设计要求位置缓缓入槽并控制其标高。钢筋笼放置到设计标高后，利用工字钢梁穿过钢筋笼搁置在导墙上。

2.6墙体水下砼灌注

本工程采用商品砼，碎石级配5~25毫米，选用中粗砂，掺减水剂和UEA膨胀剂，坍落度控制在18～22厘米，墙体混凝土采用高于设计强度一个等级的商品混凝土。

灌注水下混凝土是地下连续墙施工的最后一道工序，也是最关健的一道工序，因此，必须充分作好准备工作，加强工序管理，确保成墙工程优质、快速、顺利实施。如果水下混凝土浇筑不正常，势必影响整个墙体的施工质量。

2.7地下连续墙验收标准

基坑开挖后应进行地下连续墙验收，并符合下列规定：

⑴砼抗压强度和抗渗压力应符合设计要求，墙面无露筋、露石和夹泥现象；

⑵墙体结构允许偏差见表02：

地下连续墙各部位允许偏差值（㎜）表02

允许偏差

项目 复合墙体

平面位置 +30，0

平整度 30

垂直度（‰） 3

预留孔洞 30

预埋件 30

预埋连接钢筋 30

变形缝 ±20

2.8环境监测

施工监测的内容包括:地下连续墙顶位移、沉降;地面、管线及周边建筑物的变形;坑底隆起;围护墙的变形;土体分层沉降;支撑轴力;围护墙钢筋应力;地下水位观测;孔隙水压力观测;土压力观测;工具桩垂直沉降观测。

监测工作根据各个施工阶段进行动态同步监测,施工期间监测频率为1次/ｄ～2次/ｄ;施工后期,每间隔1ｄ～3ｄ进行1次后期变化监测。根据每日监测情况,及时对基坑开挖的速度和深度、降水的速度和降水量、支撑安装的及时性和施加预应力情况等进行调整,使深基坑施工在监控信息指导下,正确、合理地进行。

3关键控制技术

3.1接头选型与施工

本工程连续墙接头形式采用冀缘宽400mm的“工”字钢接头。

首先施工首开幅，开挖时考虑外放尺寸及接头箱厚度，施工前在工字钢背后采用50吨履带吊下放接头箱，接头箱分段起吊入槽，在槽口逐段拼接成设计长度后，下放到槽底。接头箱后回填粘土，砼浇注结束后起拔接头箱。连接幅槽段钢筋笼端头向内收10cm，便于二槽段与一期槽段端头相互嵌套，形成整体。闭合幅与连接幅相同，仅在施工时把钢筋笼两头均向内收10cm，使连续墙相互嵌套。

3.2接头夹泥的处理

      采用强制刷壁器清理接头处的泥污，往复刷壁次数≥10次，直到刷净为止，该关键性工序必须旁站监督，对重要部位还要进行超声波检测。如果安装的锁口管向钢筋笼一侧倾斜，会导致刷壁作业无法有效进行，需在基坑外侧采取加固止水措施。

3.3混凝土内泥夹层处理（混凝土灌注后，地下连续墙混凝土内存在泥夹层）

每槽段设两根导管同时灌注；导管埋入混凝土深度一般为2～6m；导管接头连接严密并在使用前进行试压；首批灌入混凝土量要足够充分，使其有一定的冲击量，并使混凝土面一次性超过底口0.8m以上；做好灌注前的准备工作，中途停歇时间不超过15min，槽段内混凝土上升速度不应低于2m/h。遇坍塌可将沉积在混凝土上的泥土吸出，继续灌注同时应采取加大水头压力等措施；如混凝土凝固，可将导管提出，将混凝土面清出，重新下导管灌注混凝土；混凝土已凝固出现夹层，应在开挖后清除泥土后采取压浆补强办法处理。

3.4成槽垂直度的控制

      施工中往往容易忽略成槽垂直度对墙体渗漏的影响，规范中规定的垂直度控制标准一般为≤1/150，若相邻的2幅地下连续墙分别向坑内、外倾斜，相对偏差的最大限制值为1/75。相邻2幅地下连续墙“劈叉”将大大缩短接缝处的渗水路径，增加渗漏发生的可能性。控制成槽垂直度的主要措施包括：保证场地承载力满足重型设备施工需要，防止因成槽机倾斜引起孔壁垂直度的偏差；在导墙施工时应注意控制导墙的垂直度和净宽，为确保地下连续墙的施工精度创造有利条件；合理安排挖槽顺序，使位于成槽抓斗两侧的土体阻力保持均衡，挖土时一定要使悬吊机具的钢索保持垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必要的关键性动作。在本工程地下连续墙的成槽施工中，液压抓斗成槽机配有GCS测量系统，能自动记录、显示和打印输出开挖成槽过程中的深度和斜度数据，做到“随挖随纠偏”，实现了对成槽垂直度和成槽质量的实时监控。

3.5泥浆质量的控制

      地下连续墙开挖槽壁的稳定性影响到邻近建筑物的安全，因此，泥浆需具备比较稳定的物理和化学性质、合适的质量密度和流动性，既要保证泥浆在长时间静置时不产生离析沉淀，又要保证泥浆有良好的触变性。根据本工程的地质情况和以往地下连续墙的施工经验，制备泥浆时选用200目粒径的钙基膨润土，以工业碳酸氢钠为分散剂，并适当添加CMC。施工过程中要随时监测泥浆指标，发现泥浆性能指标不能满足要求时，需及时加以调整。地下连续墙施工用护壁泥浆的性能指标。泥浆的性能指标见表03。

3.6槽壁坍塌处理（槽段内局部孔壁坍塌出现水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出土量增加而不见明显进尺，机械负荷显著增加等现象）

在砂土层施工时采取慢速抓土，适当加大泥浆比重；控制泥浆液面高度；成槽时根据土质情况选用合格泥浆，并通过试验确定泥浆比重；泥浆必须采用膨润土配制，并使其充分溶胀，储存时间满足要求；水质必须满足要求；单元槽段长度一般不超过6m,并注意控制槽段附近的地面荷载。局部坍塌可加大泥浆比重，已塌土体可搅成碎块抽出；如发现大面积坍塌，应将抓斗提出地面，用优质粘土（掺入20%水泥）回填坍塌处以上1～2m，待沉积密实后再进行施工。

泥浆配制、管理性能指标 表03

泥浆性能 新配制 循环泥浆 废弃泥浆 检验

方法

粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土

比 重（g/㎝2） 1.04～1.05 1.06～1.08 ＜1.10 ＜1.15 ＞1.25 ＞1.35 比重计

粘度（s） 20～24 25～30 ＜25 ＜35 ＞50 ＞60 漏斗计

含砂率（%） ＜3 ＜4 ＜4 ＜7 ＞8 ＞11 洗砂瓶

PH值 8～9 8～9 ＞8 ＞8 ＞14 ＞14 试纸

3.7钢筋笼难以放入槽内或上浮处理（成槽后，吊放钢筋笼被卡住，难以全部放入槽内，混凝土灌注时钢筋笼被托出槽面出现上浮现象）

成孔要保护钻孔垂直度，保证槽壁面平整；严格控制钢筋笼外形尺寸；钢筋笼上下两节对正，并保持垂直状态。如因槽壁面弯曲而使钢筋笼不能放入，应修整槽壁后再吊放钢筋笼。控制好成槽深度及钢筋笼的吊放标高，必要时在导墙下设锚固点固定钢筋笼。

4 结语

深圳地铁黄贝岭站深基坑地下连续墙的施工经验表明，在复杂地质环境下进行深基坑施工时，只有全面领会设计要求，细致掌握现场的工程地质和水文地质条件以及建（构）筑物分布等情况，合理且有针对性地选择施工工艺、设备和机具，抓住工程的重点与难点，注重各施工环节的细节管理，采取了科学合理的技术措施和严格的施工管理，确保关键工序施工质量，达到了“无渗水安全深基坑”的目标，降低深基坑施工的风险，周围地表沉降也控制在允许范围内,周围建筑物未发生过量下沉及开裂、破损的现象。

参考文献

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