武汉地区地下连续墙穿越富水砂层H型钢接头施工技术

李结元

武汉地区地下连续墙穿越富水砂层H型钢接头施工技术

李结元

随着我国地下工程建设的快速发展，在地铁、房地产等大型深基坑工程中越来越多地采用地下连续墙作为围护结构。而随着基坑开挖深度越来越深，基坑周边环境越来越复杂，地下连续墙施工质量的好坏将对工程安全产生重大影响。地下连续墙接头作为地下连续墙的薄弱环节，其处理的好坏直接影响整个地下连续墙防渗漏效果，进而影响整个基坑的安全。因此必须认真做好地下连续墙接头施工。

随着地下连续墙施工技术的发展，地下连续墙接头形式也呈现出多样化趋势。地下连续墙H型钢接头技术作为一种隔板式刚性接头，具有受力好等优点，因此得到越来越广泛的应用。本文以武汉市轨道交通七号线一期工程第十八标段地连墙施工为例，对地连墙H型钢接头穿越富水砂层防扰流及防水技术措施做简要分析，为武汉地区类似工程提供参考。

一、工程概况

武汉市轨道交通七号线一期工程第十八标段土建工程，为三阳路越江隧道武昌岸E公路匝道。匝道主体结构里程范围EK0+065～EK0+571.217，匝道基坑里程范围为EK0+060～EK0+562.246。E匝道采用明挖顺做法施工，基坑安全等级为一级，基坑深度约22.5m~0m，其中基坑深度为11.7m～22.5m段采用800/1000mm厚地连墙+内支撑的支护形式，地连墙深度分为28m、30.04m、32m、36m、55m。基坑开挖自上而下依次为土层（0～11.8m），砂层（11.8～53m）。施工场地位于长江一级阶地，地下水丰富，枯水期承压水位一般为11.6～15.0m，丰水期承压水位一般为20.4～22.8m。地下连续墙接头采用H型钢接头。地连墙H型钢接头大样图见图1。

图1　H型钢接头大样图

二、地下连续墙H型钢接头施工方案

地下连续墙接头位置作为地下连续墙防水的薄弱环节，其质量好坏将直接影响地连墙的防水效果，而接头渗漏水问题主要是因为地下连续墙施工过程中接头混凝土绕流导致的。因此，地下连续墙施工过程须严格做好接头防扰流措施。

1.地下连续墙接头绕流原因及危害

（1）地下连续墙H型钢接头绕流的原因主要有如下几个方面：

①地下连续墙钢筋笼保护层厚度为70mm，在钢筋笼入槽之后，保护层成为混凝土绕流的空隙，尤其是钢筋笼位置发生偏移后，混凝土绕流会更容易发生。

②武汉地铁七号线十八标施工场地位于长江一级阶地，地连墙穿越地层多为砂层，开挖过程中稳定性较差，再加之地下连续墙深度大，抓槽时间长，容易造成较大塌孔。

③钢筋笼入槽后，在H型钢壁后回填砂袋不够密实，留有的空隙为绕流混凝土提供空间，混凝土凝固后形成大的硬块，为后续槽段施工增加难度。

（2）地下连续墙H型钢接头绕流的危害主要体现在以下几方面：

①凸出的混凝土块如若不能处理干净，将影响到二期地下连续墙钢筋笼的入槽，使得钢筋笼的封口钢筋不能靠近已浇筑地下连续墙H型钢的腹板，影响接头的有效搭接宽度，且凸出的混凝土块下方会存在刷壁死角，死角位置会附着泥皮，导致两幅墙体浇筑后，中间存在贯通墙体的泥缝，在基坑开挖后，形成漏水孔，给基坑开挖埋下安全隐患。正常接头和绕流接头示意图见图2。

图2 正常接头与绕流接头示意图

②绕流混凝土使相邻两幅钢筋笼不能有效搭接。绕流混凝土使得封口筋与H型钢腹板间距太大，造成两幅钢筋笼间出现钢材的空白区，浇筑混凝土之后，这条夹缝区则成为素混凝土区，造成地下连续墙不能整体受力，成为围护结构受力的薄弱环节。当基坑开挖后，由于水土压力，两幅墙体间的素混凝土区极易开裂，出现漏水，为基坑安全开挖埋下隐患。

③混凝土绕流不仅会造成资源浪费，而且处理绕流混凝土过程中冲击钻产生的震动对槽壁稳定性不利，另外处理绕流需要耗费一定时间，增加槽壁暴露时间，这些都容易导致塌孔。

2.地下连续墙接头防绕流处理方案

地下连续墙接头防绕流处理主要采用 “以防为主”的方式。在综合考虑武汉地铁七号线十八标段实际情况及借鉴相邻标段先进施工经验后，采取在H型钢翼板焊接止浆铁皮和等边角钢、在H型钢腹板绑扎泡沫板、以及回填砂袋等组合措施预防混凝土绕流。最后根据设计要求在接头位置迎土侧增加3根高压旋喷桩，加强接头位置止水效果。地下连续墙型钢接头防扰流措施示意图见图3。

图3　地下连续墙H型钢接头防绕流措施示意图

三、地下连续墙H型钢接头施工工艺及质量保证措施

结合武汉地铁七号线十八标段实际情况，综合考量各种施工因素，采取以下几种措施相结合的方式预防地下连续墙H型钢接头混凝土绕流，保证接头位置的止水效果，为后期基坑安全开挖提供有力保证。

1.止浆铁皮措施

在地下连续墙H型钢翼板外侧焊接止浆铁皮。在加工地下连续墙钢筋笼时，在H型钢翼板上焊接0.3mm厚镀锌铁皮，沿H型钢两翼板外侧通长布置，宽度为1m，镀锌铁皮与钢筋笼面平行。因镀锌铁皮厚度较薄，直接与H型钢焊接难度较大，采用Φ16钢筋进行辅助焊接，焊点间距200mm，止浆镀锌铁皮另一侧采用扎丝按500mm间距与钢筋笼进行固定。地下连续墙进行水下混凝土浇筑时，随着混凝土面不断升高，侧压力不断增大，将绑扎在钢筋笼一侧止浆铁皮撑开，直至贴在槽壁上，起到阻止绕流的作用。为保证止浆铁皮的防扰流效果，须严格控制焊接过程，避免因焊接导致铁皮破坏；另外，砼浇筑过程严格控制混凝土面上升速度，避免因混凝土浇筑速度过快，导致止浆铁皮与H型钢翼板脱焊进而失效。

2.止浆角钢措施

在地下连续墙H型钢翼板外侧焊接50mm×50mm等边角钢。地下连续墙钢筋笼加工时，将等边角钢焊接在止浆铁皮的边缘，等边角钢沿H型钢通长布置。一方面，等边角钢能减小H型钢与槽壁间的缝隙，辅助止浆铁皮防止混凝土绕流；另一方面，焊接等边角钢能够防止因混凝土面上升过快导致止浆铁皮脱焊。为保证等边角钢能够充分发挥其作用，其须与H型钢通长焊接，焊缝质量严格按相关标准执行。

3.绑扎泡沫板措施

在H型钢后侧空腔内绑扎泡沫板。将泡沫板绑扎在H型钢后侧空腔内，泡沫板宽度等于H型钢腹板宽度、厚度等于250mm，沿H型钢通长布置。泡沫板采用钢带与H型钢绑扎牢固，并每隔1m采用竹条对泡沫板进行加固。泡沫板能避免绕流过来的混凝土粘接在H型钢上，降低后期刷壁难度。为防止钢筋笼入槽过程中泡沫板因浮力过大崩开钢带上浮而失效，必须严格把控泡沫板绑扎过程，保证其绑扎质量。

4.冲实填充砂袋措施

冲实填充砂袋。在回填H型钢接头位置超挖部分的砂袋时，采用重力夯（重力夯尺寸为9m×0.55m×0.3m）将砂袋分段砸压密实。为保证砂袋回填质量，砂袋采用小型化砂袋，夯实过程按照底部16m夯一次，然后每填5m夯一次，如此循环，直至砂袋填充到浇筑面以上为止。

5.超前开挖二期槽段措施

超前开挖二期槽段。等地下连续墙混凝土初凝之后，即可开始开挖地下连续墙二期槽段的土方，此时绕流混凝土与H型钢腹板黏结强度还未达到最大，很容易处理掉。超前开挖是对前述防绕流措施出现意外的弥补措施，是最后一道防线，也是很关键的一道防线。

6.接头高压旋喷桩加强止水措施

在地下连续墙施工结束后，为进一步加强地下连续墙接头位置的止水效果，根据设计要求在接头位置外侧增加3根高压旋喷桩，加固深度同地连墙。墙外止水高压旋喷桩施工应在地下连续墙混凝土强度达到80%后、基坑土体开挖施工两周前进行，以保证其施工过程不对地下连续墙产生扰动损坏，并为高压旋喷桩保留适当的养护时间，从而达到最佳的止水效果。高压旋喷桩作为地下连续墙接头位置补充止水措施，施工时必须保证其位置准确性。施工前，先人工找出接头位置H型钢并做好标记，桩位放样误差小于50mm。注浆时，应严格按照试桩参数进行施工。高压旋喷桩施工过程中将产生大量废弃泥浆，因此高压旋喷桩施工前，在施工位置处开挖泥浆储存沟槽，对施工过程中返出的废浆进行收集并及时清出场外，以保持施工场地的整洁。地下连续墙接头位置高压旋喷桩布置图见图4。

图4　地下连续墙接头位置止水高压旋喷桩布置图

四、结语

武汉市轨道交通七号线一期工程第十八标段地处长江一级阶地，工程地质条件复杂，地下连续墙最深达55m，穿越富水砂层约40m，接头止水及防扰流技术难度大。施工中在严格落实上述技术措施后，后续深基坑开挖施工表明，地下连续墙接头止水及绕流情况得到了有效控制，满足施工要求。在后期基坑开挖过程中没有出现绕流、漏水、涌水涌砂现象，整个开挖过程处于安全可控状态。此案例为地下连续墙H型钢接头防扰流及防水施工积累了一定施工经验，希望能为其他工程在处理类似问题时提供参考。

（作者单位：武汉地铁集团有限公司）