广州文化公园地铁站33m深地下连续墙施工技术[摘要]：广州文化公园地铁站在地下连续墙数量类型多、地层含岩量高、环保要求高及工期要求紧的情况下,结合工程难点,采用抓斗式成槽机开挖土层,冲击钻冲击钻进岩层的成槽工艺。通过严格控制泥浆配制、导墙施工、槽段开挖、地下连续墙钢筋笼及混凝土等施工阶段,并科学管理,施工过程历时339d,安全优质地完成了施工任务。[关键词]：地铁站;地下连续墙;成槽技术;施工技术1 工程概况 广州文化公园地铁站是广州地铁六号线与八号线的换乘站,车站六号线为地下3层车站,呈东西走向,车站八号线为地下4层车站,呈南北走向。本站主体结构基坑均采用1 000mm厚地下连续墙作为围护结构,六号线墙体平均深度为26.62m,八号线墙体平均深度为33.28m,墙体主要进入强风化、中风化及微风化岩层,六号线岩层平均深5~6m;八号线岩层平均深10~11m,地下连续墙的布置形式如图1所示。
本站折返线区间隧道两个竖井的围护结构采用1 000mm厚地下连续墙,左线竖井深约36.07m;右线竖井深约35.3m。地下连续墙体主要进入强风化、中风化及微风化岩层,岩层平均深10~12m。2 工程地质概况 车站场地为珠江三角洲冲积平原地貌,地势低平,地面标高7.60~8.30m。场内多为1~5层建筑物和公园的娱乐设施等。 本站位地层从上到下依次为:①人工填土,厚度约4.0m;②-1B淤泥层,厚度约3.0m;③-1陆相冲洪积粉砂层,厚约3.0m;⑥泥质粉砂岩全风化层(局部),厚度约1.2m;⑦泥质粉砂岩强风化层(六号线平均层厚8.5m;八号线平均层厚7.5m);⑧泥质粉砂岩中风化层(六、八号线平均层厚7.0m,八号线最大12.5m);⑨泥质粉砂岩微风化层(六号线局部存在;八号线平均层厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特点 本工程地质条件较为复杂,对成槽施工不利,主要表现在:①车站场地内冲积砂层分布较多,而且局部较厚,稳定性差,在动水情况下易产生流砂,地下连续墙成槽阶段极易产生坍塌和缩颈;②八号线地下连续墙进入较坚硬中风化岩层及微风化岩层,成槽深度较大,施工进度相对较慢,此层成槽采用冲击钻冲击作业,成槽机配合,以提高施工效率;③地下连续墙数量和类型较多,其施工进度直接影响总体施工进度和质量;④基坑开挖深度大,地下连续墙围护结构施工的质量关系到周围地表沉降、渗流及基坑开挖稳定等方面的问题;⑤工程环境保护等级高。4 施工工艺4.1 施工工艺流程(见图2)4.2 泥浆的配制 本工程在现场自配泥浆,主要由膨胀土、碱、CMC加水拌制而成,其各项性能指标经试验合格后才能使用。制备泥浆前,根据地层条件进行泥浆配合比设计。在施工过程中要勤测泥浆各项性能指标。对于不同地层、不同施工范围泥浆性能指标按表1执行。4.3 导墙施工 该车站所处地带的地层中有淤泥层,为保证导墙在施工过程中不变形、不移位,导用C20钢筋混凝土结构,断面如图3所示。不良地质情况下的导墙施工时,采用了加长墙趾、增加导墙高度及用灰土换填的方法进行处理。导墙开挖采用EX-300挖掘机,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的开挖 本工程槽段长度为5m,根据水文地质情况,车站围护结构地下连续墙入岩较深,因此采用抓斗式成槽机开挖土层、冲击钻冲击钻进岩层的施工方法。 1)液压抓斗成槽机成槽施工 对地下连续墙中的土层及砂层地段,采用HSWG液压抓斗成槽机成槽,并先施工距离已做墙体远的一段,成槽过程中运用成槽机上配备的自动纠偏系统确保槽壁垂直度在1/350以内,并始终保持槽内泥浆面不低于导墙顶面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)冲击钻成槽施工 地下连续墙穿过岩层,采用CZ-30型冲击钻排孔冲击成槽时,先用Φ1 000mm十字形钻头分序排孔冲击,捞渣筒排渣,冲击完后再用方形的冲锤整修槽段,期间液压成槽机配合冲击钻捞渣。冲孔时,及时调整泥浆指标,严防塌孔。冲击钻冲孔顺序如图4所示。 施工过程中每进尺0.5~1.0m测量一次钻孔垂直度,并随时纠偏。地层变化处采用低锤轻击、间断冲击的方法小心通过。Ⅲ序孔冲完后,用方锤修槽,之后用超声波测壁仪探测孔壁垂直度及冲孔间的尖角大小情况,根据测定情况,用方锤反复修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角长度在允许范围以内。4.5 钢筋笼施工4.5.1 地下连续墙接头施工 地下连续墙采用工字形钢板接头形式(见图5)。施工方法如下: 1)槽段清底结束前,将工字形钢板接头与钢筋笼整体焊接,工字钢板长度比槽深短30cm,顶部与连续墙钢筋笼齐平。 2)钢板接头背侧设泡沫板,泡沫板必须绑扎固定牢靠。 3)钢筋笼与工字形钢板用一台50t履带吊配合一台100t履带吊整体吊入。应事先验算确定吊点位置,并在吊点2m范围内进行加固焊接。 吊入时,钢筋笼与接头工字形钢板整体吊入,吊入工作完成后,泡沫板背侧采用钢套箱填充或随着混凝土的浇筑高度在地下连续墙底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后开槽段开挖结束后,用刷壁器将附着在端头钢板上的泥砂清除干净,使附着在接缝处的土垢尽可能少,从而使地下连续墙接头部位防水效果和完整性好并下钢筋笼。4.5.2 钢筋笼制作及安装 钢筋笼以单元槽段为单位整体就近加工,加工平台由I10制作,工字钢顶面高差<5cm。制作前先将底层分布筋位置用红油漆预先画在工字钢顶面,再铺底层钢筋网,钢筋全部点焊后,设架立筋,之后再铺上层钢筋网。所有钢筋全部采用焊接,以提高钢筋笼的整体刚度。钢筋笼制作后对钢筋笼的钢筋尺寸、直径、配筋间距、预埋件等进行严格检查。4.6 地下连续墙混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,扩展度34~38cm,使用外加剂以减少水灰比和离析现象。水下混凝土应掺加缓凝剂,缓凝时间不小于4~6h。 钢筋笼安装后浇灌混凝土前,再测一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土导管进行二次清孔。浇筑采用漏斗导管法以2套Φ300mm导管对称浇筑。使用前进行水密试验,试压压力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的导管埋深在0.8m以上,导管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土浇筑连续进行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最长允许间隔时间20~30min。在浇筑过程中,采用测锤每隔30min或每2车混凝土测量一次混凝土面上升高度,以此保证槽内混凝土面的高差不大于30cm,准确适时拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及钢筋笼制作控制措施 本工程地下连续墙特殊形状槽段分别为L、Z、V、T形槽段,与一字形槽段相比,在施工中需采取相应的控制措施保证其施工质量要求。 1)导墙施工时,对于L、T和Z形槽段,拐角处应根据成槽安排顺序的情况考虑导墙外放量(见图6),外放量满足抓土要求和保证转角处地下连续墙断面的完整即可。由于转角幅有长边和短边之分,必须先挖短边再挖长边,这样才能确保墙体土壁稳定和转角处的土壁垂直度要求。 2)根据以往施工经验,特殊槽段比一字形槽段在成槽过程中易发生槽壁塌方,所以在槽段长度划分上尺寸不宜过大,满足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽进度,尽量缩短成槽时间和重型机械在该处的来回移动,以保护槽壁稳定,防止塌方。 3)在成槽机停机定位时,必须在成槽机履带下铺设4cm厚的钢板,减少成槽机对槽壁竖向应力,同时成槽机尽量一次定位就可以挖完一槽,减少成槽机的跑动而产生的动荷载对槽壁的扰动。 4)特殊地下连续墙成槽过程中,对槽壁的质量要求很高,所以护壁泥浆的质量要求较高。 5)为避免特殊槽段钢筋笼在起吊过程中受力变形,影响其入槽,起吊前对钢筋笼迎土面一侧进行加固处理,以增加起吊刚度,防止受力变形,加固采用[20,间隔3~4m在钢筋笼迎土面侧进行纵向焊接加固。 6)特殊槽段钢筋笼(主要为V形槽段)直线幅是一个平面,间距尺寸精度容易保证,而特殊槽段的钢筋笼有两个平面,所以对垂直于平面的那个面需在内侧每隔一定间距设一个斜角拉筋控制边线,保证两个面的夹角控制在一定角度。 在钢筋笼制作完成后,需每隔一定间距设置直角斜撑筋确保钢筋笼起吊时的整体刚度,不至于使钢筋笼变形角度变小。5 结语 广州文化公园地铁站由于地质条件复杂、工期紧等因素影响,地下连续墙施工难度很大,但是本工程通过选择合理的施工工艺、精心施工和科学管理,高效优质地完成了施工任务。参考文献:[1]北京城乡建设委员会.GB50299-2003地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,2003.[2]上海市基础工程公司. GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]王超峰,周彦军.上软下硬地层地下连续墙施工技术[J].现代隧道技术,2006,(8):39-43.
本站折返线区间隧道两个竖井的围护结构采用1 000mm厚地下连续墙,左线竖井深约36.07m;右线竖井深约35.3m。地下连续墙体主要进入强风化、中风化及微风化岩层,岩层平均深10~12m。2 工程地质概况 车站场地为珠江三角洲冲积平原地貌,地势低平,地面标高7.60~8.30m。场内多为1~5层建筑物和公园的娱乐设施等。 本站位地层从上到下依次为:①人工填土,厚度约4.0m;②-1B淤泥层,厚度约3.0m;③-1陆相冲洪积粉砂层,厚约3.0m;⑥泥质粉砂岩全风化层(局部),厚度约1.2m;⑦泥质粉砂岩强风化层(六号线平均层厚8.5m;八号线平均层厚7.5m);⑧泥质粉砂岩中风化层(六、八号线平均层厚7.0m,八号线最大12.5m);⑨泥质粉砂岩微风化层(六号线局部存在;八号线平均层厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特点 本工程地质条件较为复杂,对成槽施工不利,主要表现在:①车站场地内冲积砂层分布较多,而且局部较厚,稳定性差,在动水情况下易产生流砂,地下连续墙成槽阶段极易产生坍塌和缩颈;②八号线地下连续墙进入较坚硬中风化岩层及微风化岩层,成槽深度较大,施工进度相对较慢,此层成槽采用冲击钻冲击作业,成槽机配合,以提高施工效率;③地下连续墙数量和类型较多,其施工进度直接影响总体施工进度和质量;④基坑开挖深度大,地下连续墙围护结构施工的质量关系到周围地表沉降、渗流及基坑开挖稳定等方面的问题;⑤工程环境保护等级高。4 施工工艺4.1 施工工艺流程(见图2)4.2 泥浆的配制 本工程在现场自配泥浆,主要由膨胀土、碱、CMC加水拌制而成,其各项性能指标经试验合格后才能使用。制备泥浆前,根据地层条件进行泥浆配合比设计。在施工过程中要勤测泥浆各项性能指标。对于不同地层、不同施工范围泥浆性能指标按表1执行。4.3 导墙施工 该车站所处地带的地层中有淤泥层,为保证导墙在施工过程中不变形、不移位,导用C20钢筋混凝土结构,断面如图3所示。不良地质情况下的导墙施工时,采用了加长墙趾、增加导墙高度及用灰土换填的方法进行处理。导墙开挖采用EX-300挖掘机,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的开挖 本工程槽段长度为5m,根据水文地质情况,车站围护结构地下连续墙入岩较深,因此采用抓斗式成槽机开挖土层、冲击钻冲击钻进岩层的施工方法。 1)液压抓斗成槽机成槽施工 对地下连续墙中的土层及砂层地段,采用HSWG液压抓斗成槽机成槽,并先施工距离已做墙体远的一段,成槽过程中运用成槽机上配备的自动纠偏系统确保槽壁垂直度在1/350以内,并始终保持槽内泥浆面不低于导墙顶面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)冲击钻成槽施工 地下连续墙穿过岩层,采用CZ-30型冲击钻排孔冲击成槽时,先用Φ1 000mm十字形钻头分序排孔冲击,捞渣筒排渣,冲击完后再用方形的冲锤整修槽段,期间液压成槽机配合冲击钻捞渣。冲孔时,及时调整泥浆指标,严防塌孔。冲击钻冲孔顺序如图4所示。 施工过程中每进尺0.5~1.0m测量一次钻孔垂直度,并随时纠偏。地层变化处采用低锤轻击、间断冲击的方法小心通过。Ⅲ序孔冲完后,用方锤修槽,之后用超声波测壁仪探测孔壁垂直度及冲孔间的尖角大小情况,根据测定情况,用方锤反复修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角长度在允许范围以内。4.5 钢筋笼施工4.5.1 地下连续墙接头施工 地下连续墙采用工字形钢板接头形式(见图5)。施工方法如下: 1)槽段清底结束前,将工字形钢板接头与钢筋笼整体焊接,工字钢板长度比槽深短30cm,顶部与连续墙钢筋笼齐平。 2)钢板接头背侧设泡沫板,泡沫板必须绑扎固定牢靠。 3)钢筋笼与工字形钢板用一台50t履带吊配合一台100t履带吊整体吊入。应事先验算确定吊点位置,并在吊点2m范围内进行加固焊接。 吊入时,钢筋笼与接头工字形钢板整体吊入,吊入工作完成后,泡沫板背侧采用钢套箱填充或随着混凝土的浇筑高度在地下连续墙底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后开槽段开挖结束后,用刷壁器将附着在端头钢板上的泥砂清除干净,使附着在接缝处的土垢尽可能少,从而使地下连续墙接头部位防水效果和完整性好并下钢筋笼。4.5.2 钢筋笼制作及安装 钢筋笼以单元槽段为单位整体就近加工,加工平台由I10制作,工字钢顶面高差<5cm。制作前先将底层分布筋位置用红油漆预先画在工字钢顶面,再铺底层钢筋网,钢筋全部点焊后,设架立筋,之后再铺上层钢筋网。所有钢筋全部采用焊接,以提高钢筋笼的整体刚度。钢筋笼制作后对钢筋笼的钢筋尺寸、直径、配筋间距、预埋件等进行严格检查。4.6 地下连续墙混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,扩展度34~38cm,使用外加剂以减少水灰比和离析现象。水下混凝土应掺加缓凝剂,缓凝时间不小于4~6h。 钢筋笼安装后浇灌混凝土前,再测一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土导管进行二次清孔。浇筑采用漏斗导管法以2套Φ300mm导管对称浇筑。使用前进行水密试验,试压压力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的导管埋深在0.8m以上,导管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土浇筑连续进行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最长允许间隔时间20~30min。在浇筑过程中,采用测锤每隔30min或每2车混凝土测量一次混凝土面上升高度,以此保证槽内混凝土面的高差不大于30cm,准确适时拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及钢筋笼制作控制措施 本工程地下连续墙特殊形状槽段分别为L、Z、V、T形槽段,与一字形槽段相比,在施工中需采取相应的控制措施保证其施工质量要求。 1)导墙施工时,对于L、T和Z形槽段,拐角处应根据成槽安排顺序的情况考虑导墙外放量(见图6),外放量满足抓土要求和保证转角处地下连续墙断面的完整即可。由于转角幅有长边和短边之分,必须先挖短边再挖长边,这样才能确保墙体土壁稳定和转角处的土壁垂直度要求。 2)根据以往施工经验,特殊槽段比一字形槽段在成槽过程中易发生槽壁塌方,所以在槽段长度划分上尺寸不宜过大,满足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽进度,尽量缩短成槽时间和重型机械在该处的来回移动,以保护槽壁稳定,防止塌方。 3)在成槽机停机定位时,必须在成槽机履带下铺设4cm厚的钢板,减少成槽机对槽壁竖向应力,同时成槽机尽量一次定位就可以挖完一槽,减少成槽机的跑动而产生的动荷载对槽壁的扰动。 4)特殊地下连续墙成槽过程中,对槽壁的质量要求很高,所以护壁泥浆的质量要求较高。 5)为避免特殊槽段钢筋笼在起吊过程中受力变形,影响其入槽,起吊前对钢筋笼迎土面一侧进行加固处理,以增加起吊刚度,防止受力变形,加固采用[20,间隔3~4m在钢筋笼迎土面侧进行纵向焊接加固。 6)特殊槽段钢筋笼(主要为V形槽段)直线幅是一个平面,间距尺寸精度容易保证,而特殊槽段的钢筋笼有两个平面,所以对垂直于平面的那个面需在内侧每隔一定间距设一个斜角拉筋控制边线,保证两个面的夹角控制在一定角度。 在钢筋笼制作完成后,需每隔一定间距设置直角斜撑筋确保钢筋笼起吊时的整体刚度,不至于使钢筋笼变形角度变小。5 结语 广州文化公园地铁站由于地质条件复杂、工期紧等因素影响,地下连续墙施工难度很大,但是本工程通过选择合理的施工工艺、精心施工和科学管理,高效优质地完成了施工任务。参考文献:[1]北京城乡建设委员会.GB50299-2003地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,2003.[2]上海市基础工程公司. GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]王超峰,周彦军.上软下硬地层地下连续墙施工技术[J].现代隧道技术,2006,(8):39-43.
