地下连续墙在地铁车站施工中的应用分析
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关键词： 地铁车站 地下连续墙 构筑物 废泥浆
1前言
地下连续墙是通过专用的挖、冲槽设备，沿地下建筑物或构筑物的周边按预定的位置。开挖或冲钻出具有一定宽度与深度的沟槽，用泥浆护壁.并在槽内设置具有一定刚度的钢筋笼，然后用导管浇筑水下混凝土，分段施工，用特殊方式接头，使之成为连续的地下钢筋混凝土墙体。其主要用于：基坑开挖和地下建筑的临时或永久性挡土结构；地下水位以下的可作为止水帷幕；部分工程的墙体还承受上部建筑的永久荷载，兼有挡土墙和承重基础作用等”。
近年来随着城市建设和工业的发展，以及城市用地日趋紧张，要求更多地对地下空间开发和利用，同时高层建筑、地铁、港口、桥涵、重型厂房的地下构筑物的建设，要求基础深度越来越深，所承担的荷载也越来越大。特别是在旧城改造的建筑群中建造地下工程，往往需要在极狭窄的场地内施工，并且要求较少地影响周围建筑物及地下管线的安全和使用。传统的支护方法难以满足上述要求，而地下连续墙技术能有效地解决上述问题。因此，该项技术得到快速发展和大力推广，已逐步成为我国城市建设中的一项重要技术 。
2地下连续墙的优缺点和分类
地下连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的，地下连续墙具有以下一些优点：（1）施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。（2）墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故， 已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。（3）防渗性能好， 由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。（4）可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。（5）可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。（6）适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。（7）可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑维护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。（8）用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构，是非常安全和经济的。（9）占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。（10）工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。
但地下连续墙也存在一些不足：（1）在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。（2）如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。（3）地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些。（4）在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。
地下连续墙分类：
（1）按成墙方式可分为：① 桩排式；② 槽板式；③组合式。
（2）按墙的用途可分为：① 防渗墙；② 临时挡土墙；③永久挡土（承重）墙；④作为基础用的地下连续墙。
（3）按墙体材料可分为：①钢筋混凝土墙；② 塑性混凝土墙；⑧ 固化灰浆墙；④ 自硬泥浆墙；⑤ 预制墙；⑥ 泥浆槽墙（回填砾石、粘土和水泥三合土）；⑦ 后张预应力地下连续墙；⑧ 钢制地下连续墙。
（4）按开挖情况可分为：①地下连续墙（开挖）；②地下防渗墙（不开挖）。
3.1 导墙施工
导墙起着平面位置控制、垂直导向、挡土与稳定泥浆液面护槽的作用。槽段开挖前，应沿地下连续墙轴线两侧修筑导墙，以防止地面土坍塌，确保成槽顺利进行。导墙施工顺序：平整场地一测量定位一挖槽一浇筑垫层一绑扎钢筋一支模板一浇灌混凝土一拆模板并设置支撑一导墙外侧回填土。
在导墙施工全过程中，要保持导墙沟内不积水。靠近导墙沟的地铁出入口必须封堵密实，以免成为漏浆通道。导墙沟侧壁土体是导墙浇捣混凝土时的外侧土模，应防止导墙沟宽度超挖或土壁坍塌。
导墙施工时基底应和土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后面。现浇导墙分段施工时，水平钢筋应预留连接钢筋与邻接段导墙的水平钢筋相连接。导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物，必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直精度达到有关规范的要求，墙面与纵轴线距离的允许偏差1O mm，内外导墙间距允许偏差5 mm，导墙顶面保持水平，全长范围内应小于10 mm，局部高差应小于5 mm。
导墙混凝土浇筑完毕，拆除内模板之后，应在导墙沟内沿其纵向每隔1 m左右加设两道木支撑，将两片导墙支撑起来，并向导墙沟内回填土方，以免导墙产生位移。导墙混凝土自然养护到50%设计强度以上时，方可进行成槽作业。在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙，机械距导墙不小于3 m。
3.2 泥浆配制及使用
工程中采用的配制护壁泥浆材料为膨润土、自来水、纯碱。泥浆按配合比进行配制，配好后储存在半埋式砖砌泥浆池中。泥浆循环采用泥浆泵输送、回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。在地下墙施工过程中，因为泥浆要与地下水、泥土、砂石、混凝土接触，其中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子，必然会使泥浆受到污染而变质。因此，泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，尽可能提高泥浆的重复使用率。循环泥浆经过分离净化之后，虽然清除了许多混入其间的土渣，但并未恢复其原有的护壁性能，因为泥浆在使用过程中，要与地基土、地下水接触，并在槽壁表面形成泥皮，这就会消耗泥浆中的膨润土、纯碱和CMC等成分，并受混凝土中水泥成分与有害离子的污染而削弱了护壁性能，因此，循环泥浆经过分离净化之后，还需调整其性能指标，恢复其原有的护壁性能，这就是泥浆的再生处理。施工中要经常测试泥浆的性能指标 发现不符合指标要求时要及时调整处理。以保证施工安全。
3.3 槽段开挖
工程采用意大利进口的BH一12型液压抓斗和KH180履带式起重机、50 t汽车吊配套的槽壁挖掘机。
抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。不论使用何种机具挖槽，在挖槽机具挖土时，悬吊机具的钢索不能松驰，要使钢索呈垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必须做好的关键动作。挖槽作业中，要时刻关注侧斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差。单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段。
3.4 钢筋笼吊装
在工程中吊装钢筋笼配备了KH180履带式起重机、50 t履带式起重机。起吊时，主副吊钩同时起吊，在钢筋笼以水平状态提升到一定高度后，继续提升主吊钩，并缓慢放松副吊钩，使钢筋笼由水平转成垂直悬吊状态，拆去副吊钩，再对位沉放入槽中。
钢筋笼吊点的布置和起吊方式要防止钢筋笼产生不可恢复的变形，起吊时不能使钢筋笼下端在地面上拖拉。为防止钢筋笼吊起后在空中摇摆，在钢筋笼的下端系拽引绳用人力操纵。起吊钢筋笼时，先用主吊和副吊双机抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将钢筋笼凌空吊直。吊运钢筋笼必须单独使用主吊，必须使钢筋笼呈垂直悬吊状态。
吊运钢筋笼入槽后，用吊梁穿入钢筋笼最终吊环内，搁置在导墙顶面上。校核钢筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。
在现场采样捣制和养护混凝土试块，及时将达到养护龄期的试块送交试验室作抗压与抗渗试验。
4 工程实例
某地铁一期工程车站全长215.6米， 车站主体总宽度20.3m，覆土深度为4m，最大埋深为17.2m。根据工程地质条件和环境条件，主体围护结构为地下连续墙，厚度为80cm，深度为20.9―23.9m，基底以下入土深度为9.Om。最大入岩深度6.Om，部分墙段进入中风化、微风化花岗岩层。连续墙穿过人工堆积层、海冲积层、残积层、嵌入不同程度的风化花岗岩中。主体结构底板置于砂砾层或砂质粘性残积层上。地下水埋深1.2～7.76m，为空隙潜水及少量基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水。水温28℃ 左右。地下水对砼结构具有弱酸性腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋、钢结构具有中等腐蚀。车站标准段为单柱双跨双层箱体结构，车站采用600mm厚地下连续墙+400mm厚内衬墙的侧墙结构形式，即双墙结构。基坑开挖深度14.7m，地下连续墙深度26.5m，入土l1.8m，入土比为0.8，地下连续墙墙体接头采用圆形柔性接头。从基坑开挖后情况来看，坑底以上地下连续墙总体成槽质量良好，偶有坍孔鼓包现象，槽壁垂直度、墙体混凝土质量均还可以，但大部分墙体接缝均有渗漏现象，且有个别渗流之处。后采用坑外注浆结合内侧漏点往浆封堵处理，效果良好。本站地下连续墙围护结构满足了受力要求，但由于地下墙设计入土比相对较小，使其变形较大，加上柔性接头防水不严，渗漏较多，对地面建筑物和周边环境造成了较大影响。
5 结束语
经过几十年的发展，地下连续墙技术已经相当成熟，广泛地应甩于各种深基坑作业中，北京、天津、广州、深圳、杭州等城市近几年地铁发展比较迅速，各种深基坑作业就相应比较多，深基坑支护问题就不可避免。地铁部分车站支护结构大多采用钻孔灌注桩支撑，搅拌桩做止水帷幕工艺，防水效果普遍不理想，考虑到地下连续墙的各种优点，地铁工程普遍采用地下连续墙作为支护结构。由施工过程可以看出，地下连续墙施工速度快，支护效果好，防水效果好，具有很好的经济效益。随着一些新工艺、新材料在地下连续墙中的应用，使得地下连续墙具有更好的发展前途，在各种深基坑的施工作业得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册[K].北京：中国建筑出版社，1997.
[2] 王卫东，王建华.深基坑支护结构与主体结构相结合的设计、分析与实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.