上海轨道交通8 号线地下连续墙施工技术.pdf

2 0 0 7 年 3 月第 3 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 6 1 上海轨道交通 8号线地下连续墙施工技术 卿 凇，邓 慧(上海 隧道工 程股 份有 限公 司，上 海市 2 0 0 0 3 2)摘 要：该文介绍了上海轨道交通 8 号线陆家浜站北施工区地下连续墙施工过程中所存在的困难，论述了解决这些困难 的方案的确定、采取的措施及取得的成效。关键词：地下连续墙；暗浜处理；小幅施工；十字止水钢板接头；高导墙；电缆保护 中图分 类号：T U 9 4 文献标 识码：A 文章 编号：1 0 0 9 7 7 1 6(2 0 0 7)0 3-0 0 6 1 0 6 1 工程 概况 上海轨道交通 8 号线陆家浜路站位于西藏南 路、陆家浜路路口，车站沿西藏南路布置，骑跨陆 家浜路，为地下二层岛式站台车站，在陆家浜路下 预留与 R 4 线车站换乘节点，换乘段结构为地下 三层。车站外包长 2 0 2 1 m，土建结构包括车站主 体结构和 1#4#出人 口、南北风井。车站主体 结构形式为二柱三跨，两端各设一座端头井，端头 井 平面 内净尺寸 为 1 2 5 X 2 3 4 m，最 大外 包 宽度 2 6 2 m，底板底埋深分别为 1 6 4 5 8 m、1 6 8 5 7 m，标 准段外包宽度 2 0 8 m。按照防水设计和施工筹划 的要求，将整个车站主体结构分为 3 个施工区域，共 9 段施工，由北向南分别为北施工区、换乘段、南施工区。其中南施工区结构施工已完成，换乘段 待第二次翻交才开始施工。北施工区围护结构采用地下连续墙，其中两 端头井地下墙厚度为 0 8 m，深度为 3 1 m；标准段 地下墙厚度 0 8 m，深度 2 9 m；南端封头墙厚度 0 8 m，深度 3 5 m。本车站端头井内为有内衬的双 层复合衬砌结构，标准段内为无内衬的单层衬砌 结构，内部结构均采用现浇钢筋混凝土。北施工区 地下墙施工，共计 5 4幅槽壁，浇筑混凝土 6 3 4 2 5 m 3n 2 工况条件 2 1 北施工区建址周边建筑物 北施工区建址基坑四周交通错综复杂，周 围 高层建筑密集，除了车站东南角外，几乎被高层 建筑包围，处于基坑外开挖深度范围内的主要建 筑物及其基础形式如下：(1)林荫大楼：1 6 层居民 楼，箱基+桩基，采用 4 5 0 m m X 4 5 0 m m的预制 打人桩，桩长 3 0 m，与基坑最小距离 2 1 m。(2)收稿 日期：2 0 0 6 1 2 1 7 作者简介：卿凇(1 9 7 7 一)，男，湖南人，工程师，从事地下工程 施工技术管理工作。陆家浜路 1 2 2 1弄：1 4层居民楼，箱基+桩基，采用 4 0 0 m m X 4 0 0 ra in预制打人桩，桩长 2 5 m，与基坑最小距离 1 2 3 m。(3)大林路 1 9 0号：1 7 层居 民楼，箱基+桩基，采用 4 5 0 m m X 4 5 0 m m 的预 制 打 人 桩，桩 长 3 0 m，与基 坑 最 小 距 离 1 3 7 m。上述建筑物中林荫大厦距离基坑最近，虽然 有桩基，但桩基较浅，小于地下墙深度，而且桩断 面较小，抵抗水平变形能力差，如果围护施工不 当，非常可能造成桩基位移，导致上部结构产生倾 斜，因此，将林荫大楼附近 1 8 m长度的基坑定为 一级保护基坑，从地下墙施工阶段即逐步采取针 对性措施加以保护。2 2北施工区周边管线 北施工区周边管线主要有：(1)北端头井与幸 运府邸围墙 7 m范围内，安置上水 1 0 0 0、煤气 3 0 0、05 0 0(紧贴小 区围墙排 明管)、通信管 2 4 孔、雨水 1 2 0 0等 5根管道。(2)大林路西侧上 管线紧贴北端头井西侧、绕过北端头井与西藏南 路老管接通，其安置上水 3 0 0、煤气 3 0 0、03 0 0、通信管 2 4 孔、雨水 08 0 0等 5根管道。(3)站体西侧道路安置上水 3 0 0、煤气 03 0 0，南北 接通。(4)站体北区基坑范围内遗留两根 1 0 0 0 0 V 电缆，呈东西分布(需采取措施在施工全过程中给 予保护)，位置见图 1。(5)北施工区南端封头墙外 侧陆家浜路站分布煤气 07 0 0、03 0 0、雨水 1 6 5 0、通信管 4 8 孔、上水 1 0 0 0、电力 1 1 万 V 等。上述管线距离基坑近，基坑四面沿管线走向，最内侧管线距基坑距离最近只有 1 0 m，最远也不 过 3 0 m。2 3 地质情况 陆 家 浜 路 站 为 地下 二层 车 站，埋 深 在 1 4 7 2 2 6 m之间，北施工区地下墙最深槽段端部 在第 层粉质粘土内。陆家浜路站的工程地质状况，见表 1。维普资讯 http:/ 6 2 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 0 7 年 3 月第 3 期 螳 一 一一 瓢一 硒 函 一IS 耋 翌 西藏南路 北施工区场地 m一 zM t l逝#南 施 工 区场 地 =Il5 Il7 =一 一 l _ l一“一 一 层序 地层名称 层厚(m)层底标高(m)含水量()孔隙比 液限()粘聚力 内摩擦角 。填土 1 3 0 3 2 0 2 6 6 I 1 0 粉质粘土 0 6 0 2 I3 0 0 8 1 0 3 1 3 2 3 0 9 3 3 6 1 7 2 0 6 2 0 5 淤泥质粉质粘土 3 5 0 4 4 0 2 8 7 3 7 4 3 9 0 1 1 2 3 5 0 1 2 2 0 5 淤泥质粘土8 5 0 1 0 1 0 1 1 6 7 1 3 1 7 5 5 1 4 4 44 3 1 4 1 1 0 。粘土 9 4 J D 一1 0 5 0 2 1 1 7 2 2 9 0 3 5 6 1 0 5 3 8 9 1 8 1 7 0 3 粉质粘土 1 1 7 0 1 3 4 0 3 3 6 7 3 6 0 9 3 3 3 0 9 8 3 7 0 1 8 1 9 0 。粉质粘土 2 2 0 3 2 0 3 5 9 7 3 8 8 9 2 1 2 0 6 4 3 1 5 5 0 1 6 5 ：粉细土 未钻穿 未钻穿 2 6 1 0 7 5 0 3 1 5 工程场地浅部地下水属潜水类型，潜水水位 埋深一般为 0 5 0 7 m。第 层粉细砂为第一承 压含水层，其承压水头呈周期性变化，埋深为 4 1 2 m。地下水对混凝土无侵蚀性。原陆家浜及“丁字形”暗浜需进行补勘，搞清楚范围、深度、填 土情况等，并据此采取相应的施工措施。3施工需解决的问题 根据以上的工况条件及地质情况，地下墙施 工时需解决 以下几个 问题：(1)解决好暗浜土质对地下墙施工的影响问题。(2)解决好标准段内无内衬的单层衬砌结构 止水 问题。(3)解决好地下墙施工时对基坑内两根 1 0 0 0 0 V电缆保护问题。(4)解决好地下墙施工阶段对周边环境的影 响问题。4 解决方案的确定及实施效果 4 1解决好暗浜土质对地下墙施工的影响问题 根据地质勘探资料，陆家浜与西藏南路十字 路口存在“丁字形”暗浜，采取措施如下。北区围场完成后，根据地质勘探资料上暗浜 存在的位置，在其位置处先制作导墙，清理部分路 面障碍物(主要在北端头井、北区东侧导墙及林荫 大楼附近的导墙)，对原陆家浜及“丁字形”暗浜 进行了布点和补勘，搞清楚范围、深度和填土情况 等。共布置 3 0 个点，勘察结果为 0 2、0 8、0 5#点存 在暗浜迹象(分布在林荫大楼附近一级保护基坑 处)，根据小螺纹孔补充勘察报告有关说明及附 图，除上述三个点外，其他点位无明显暗浜痕迹，暗浜的深度为 4 0 4 5 m，范围为沿林荫大楼附近 导墙 3 2 m左右。据补勘报告 中暗浜的深度和范 围进行地基处 理，处 理 的方 法有 以下 三种：(1)换 填 法，此 法将 其暗浜土挖出，回填好土或水泥土。(2)做深导墙。(3)在其暗浜处进行压密注浆。根据实际情况，经过上述三种方法 比较，采用 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年 3 月第 3 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 6 3 压密注浆加固，注浆孑 L 位布置导墙内外两侧，加固 区域：靠近林荫大楼附近 3 2 m，具体见注浆孑 L 位 布置及注浆孑 L 剖面，见图2。(1)注浆压力控制在 0 1 0 2 M P a，设计浆液 初凝时间为 2 0 m in，单孑 L 注浆扩散半径为 0 7 5 m。(2)注浆采取 自下而上分层注浆方法，分层注 浆提升速度控制在 2 0 I J m i n，分层提升的高度在 4 0 e m左右，每层注浆量为 4 5 L左右。(3)注浆时采用间隔跳打法施工，以防互相穿 孑 L 而影响施 工质量。经过对暗浜 的处理，暗浜处 的地下墙施工几 无塌方及漏浆现象。4 2 解决好标准段 内无内衬 的单层衬砌结构止水 问题 标准段内为无内衬的单层衬砌结构，保证车 站防水质量的关键在于提高地下墙防水质量，主 要从两个方面考虑：(1)提高地下墙接头的止水效 果；(2)减少地下墙预埋接驳器的薄弱部位的渗漏 水。4 2 1 提高地下墙接 头的止水效果 无内衬的单层衬砌结构对地下墙接头止水要 求极高，为此根据以往无内衬的地铁施工经验，采 用十字止水钢板接头。在实际操作的过程中，对止 水接头作了改良，将反力箱改为二块拼装结构，对 基坑开挖面以上止水部分宽度进行了加长，对基 坑开挖面以下部分，在保证抗剪的前提下进行了 优化，接头断面形状更为简洁，利于刷壁，在更好 的保证防水效果的基础上节约施工成本，见图 3。垩 O 7 4 2 1 o o o r U U 地 一 _-1 l 面 ,J一 l 墙 量 管 图 2注浆 孔位布 置及 注浆 孔剖 面I 单位：mm)H+5 0 o 钢 筋 笼 橱 d r r r 一 1一 1 L 一 一 l Q Q Ad z 构造 图3 十字止水钢板接头构造图及接头箱示意图f 单位：mm)薹 维普资讯 http:/ 6 4 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 0 7 年 3 月第 3 期 4 2 2 减少地下墙预埋接驳器的薄弱部位的渗漏水 无内衬的单层衬砌结构工程地下墙接驳器设 置 比有 内衬 的双层衬砌结构，每层板要多一层钢 筋接驳器，根据接驳器的渗漏水途径，一般沿着接 驳器的锚固钢筋，从迎土面向开挖面渗漏，即采取 在 接驳器 密集 区域拟设 置迎 土面防水薄钢 板，提 高次薄弱部位的防水能力，大大减少了接驳器渗 漏水现象(见图 4)。图 4 接 驳器密 集处 迎土 面防水 钢板 止水 示意 图 4 3 解决好地下墙施工时对基坑内两根 1 0 0 0 0 V 电缆保护问题 北施工区地下连续墙施工过程中，在靠近封 头墙一侧遇到两根与地下墙斜交 的 1 0 0 0 0 V地 下电缆，走向与陆家浜路平行，横穿基坑成东西走 向，埋深 0 5 m左右，如图 3，需采取措施在不影 响地下墙施工的同时保护好电缆，处理方案如下：(1)对地下墙分幅进行适当调整，确保 电缆 位 于先行 幅地下墙 E 2 3和 W2 2的中央，E 2 3和 W2 2的幅宽为 4 _ 3 m，使得管线两侧各能满足开 挖一孔 2 8 m的宽度要求，分幅调整，见图 5。图 5 电缆位 置槽段 划分 图(单位：mm)(2)导墙制作过程 中用橡胶将两根电缆尽量 绑在一起 然后在 电缆 四周用厚度为 2 0 c m 的钢 板制作一个长度为 1 5 m管线保护套，外形尺寸 见图 6，混凝土浇捣结束后，保护钢套将与导墙连 成一体，可以防止槽段开挖过程中液压抓斗直接 碰到管线。(3)开挖完成管线两侧槽段超过设计深度后，用厚度为 2 0 e m的钢板制作一把割刀，外形尺寸 见图 7，焊接到液压抓斗上。液压抓斗先闭合着放 入挖好的槽段内，再打开抓斗，使割刀能够清除管 线下 方的土体。(4)该幅地下墙钢筋笼制作完成后分成两个 小钢笼，每个小钢笼分别有一个十字止水钢板接 头和一个普通柔性接头，两个普通柔性接头分为 雌雄，可以铰合，其中带雄头的小钢笼顶部 l m左 右的包角筋不放形成缺口。先将带雌头的小钢笼 靠近管线保护套放入槽底，接着向管线移动使缺 口紧贴保护钢套。然后放入锁口管固定钢筋笼，再 对带雄头的小钢笼进行类似处理，等到钢笼全部 就位，测量各项位置数据，符合设计要求后就可以 浇捣混凝土 了，流程见 图 7。(5)由于这 两 幅地 下墙 没有 内衬，基 坑开 挖 时，在 E 2 3、W2 2的迎土面各布置两根旋喷桩防止 漏水，确保基坑开挖顺利完成。4 4 解决好地下墙施工阶段对周边环境的影响问题 对周边环境的影响主要分两个方面：一是对 周边建筑物的影响；二是对周边道路及管线的影 响。陆家浜路北施工区地下墙施工阶段，根据上 述工况条件，对周边环境的控制要求很高，难点 主要是防止地下墙成槽坍方，造成路面沉降过 大，以致周边管线损坏及对林荫大楼(距离地下墙 结构最近处 1 5 m)和陆家浜路 l 2 2 1 弄高层住宅 产生扰动。除合理设置施工堆场，临时堆土场、钢 筋堆场等重载堆场远离槽段。制作重型便道分散 成槽机具重量，减轻槽段超载。成槽作业时要求 注意垂直度，避免多次修整垂直度，减小对壁面 的扰动外，主要针对性的保护措施从 以下两个方 面着手。(1)合理调整设计分幅，减小槽段长度。北 区在一级基坑处 的槽段划 分时，将 通常分 成 6 m一 幅的槽段缩短 为 4 4 5 m一 幅，变小幅 施工，优点一是减少成槽时对土体的影响范围，二 是减少泥浆护壁的时间(减少成槽时间、清孔时 间、浇筑混凝土时间等)。(2)泥浆护壁：一是泥浆比重；二是泥浆的液 面高度(高导墙)。维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年3 月第 3 期 城市道桥与防洪 管理施工 6 5 01 2 2 0 0 。、保 护 钢 套 、一 l 厂 一 、地 下 管 线 3 o o ，h，一、1 2 1 外 包 橡 胶 、堡 塑 奎 内 侧导墙 、外侧导墙 1 6 0 0 2 0 0 厂一 、地下管线 、3 0 0 ，2 0 0 8 4 0 2 0 0 图 6 电缆保护好后的示意图(单位：m m)_ _ 图 7 地 下连续 墙穿 越地 下 管线施 工流 程图 a 泥浆 比重 北区地下墙施工邻近高层建筑物是有桩基 的，因此，考虑桩基对成槽稳定影响非常重要，但 是目前尚无关于桩基周围土体附加应力的权威论 述，为此引用美国 J o s e p h E B o w l e s 教授推导的弹 性 力学公式。o r=寺 寺 m：寺 F 2=m 肘 A ：凡 2+(m一 1)B ：凡 2+(m+1)南 2(2 )(m一 1)2(2-z)+2(1 2 ,)m几(m几+)【。一半+2+4m 2-4(1+*)(m)2m 2 F 。m 。F 4 m(1 )(肼 1)(r凡n+)一(4 m )+。一 6 (孚)6 m (+L J 其中：一土体附加应力，K P a；竖向荷载，k N；D 桩基深度，m；r 计算距离，m；z计算深度，m。经计算：深度 7 m处，or=3 1 K P a；深度 1 0 m处，or_-：5 5 K P a；深度 1 2 m处，or=7 1 7 K P a。为设计泥浆比重要求，采用考虑土拱效应的 坍落体平衡公式。附加应力作用在坍落体底部和 顶板的效应相同计算，附加荷载采用施工荷载 2 0 维普资讯 http:/ 6 6 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 0 7 年 3 月第 3 期 预埋螺栓固定 橡胶密封垫 钢结构 0 C 2 5 混凝 土 钢 筋 混 凝 土 道 面 g|厂一 。、：一 一 一 一 I 壁 互 垫 星 。0 0 I n 方木框架 一 g ，一 1 2 2 0 0 2 0 0-=I、v Y 。一 ：。一 一 l l 5 o o g e 方木支撑 ：I f r 1 J ，圈 8 装配式高导墙结构示意图 盯 代人下式。a )y z (一 )+8 +P-争 一 c (a )+1 一 (一)y 2 y。其中：假想坍落面土体内摩擦角，。；r。土体平均容重，。；设计槽段长，；计算坍落深度，；a 计算坍落角度，。；地下水位距地面，m；口 地面超载，；C。坍落面土体内聚力，；c 2坍落面以上土体平均内聚力，；水容重，。；广一 泥浆比重。经过对各种成槽情况下、反复取值试算，确定 深处在地面超载 2 5 前提下，。时地下 墙稳定 所须 泥浆 比重最 大，为 o 出 于安 全 考 虑，设 计 新 鲜 泥 浆 比重 为 1 制作高导墙施工 在林荫大楼一级基坑附近及管线距离基坑比 较近的槽段，在地下墙施工时采用 高的预 制钢高导墙，作为进一步防止槽段坍方措施，高导 墙结构见图 8。北 施工区地下墙在施工时通过采取一 系列 的 施工措施，塌方现象很少，几乎无混凝土绕管现 象，周边路面、管线及周边建筑物沉降量极小，以 下为北施工区地下墙施工结束后的最为代表性监 测 数据：当北施工区槽壁施工时，临近建筑物沉降最 大的林荫大楼的 点为 一 ，周边建筑物 未发现明显的裂缝，地面沉降最大点为 一3 ，路面未发现明显的沉降，管线最大沉降点为 一 1 5 ，管线未发 生破坏。5 结语 由于上海轨道交通 8 号线陆家浜路站北施工 区地下墙施 工时，采取多项施工措施及先进 的施 工工艺，使得工程在复杂的周边环境条件下，能在 较短的工期内得以完成，很好地控制了基坑周边 环境的影响，确保了西藏南路交通畅通及林荫大 楼等临边建筑的安全，同时确保了工程质量。维普资讯 http:/