地下连续墙施工中的GXJ接头应用研究

吴晓皓

上海公路桥梁（集团）有限公司 上海 200433

1 地下连续墙常用接头研究的进展

在地下水位高、土层软弱地区，基坑开挖防渗便体现的尤为重要。撇开施工质量影响不谈，地下连续墙防渗的弱点主要集中于接缝的处理。因此地下连续墙所采用的接头形式对其防渗性能影响非常显著。受施工特点影响，常规锁口管接头防渗性能较差，因此需要在地下连续墙接缝外围打高压旋喷桩来止水[1]。十字钢板、H形钢结构防水性能较为理想，但是其造价高昂，并且施工时还存在绕流影响[2-3]。预制混凝土接头质量太大，使用不便[3]。II型接头是目前由国内某建筑企业新发明出的一种接头，虽然有不少优点，但是用钢量也不少[4]。CWS接头是法国发明的一种接头，具有自带模板和增加止水带的作用，属于一种新型接头，该接头自重大，对吊装能力要求较高[5]。地下连续墙橡胶止水带防水接头（简称GXJ接头）发展时间不长，是一种新型的箱式接头，2013年4月，上海虹梅南路隧道第3阶段地下连续墙正式采用了GXJ接头施工工艺，这是我国首次成功应用该接头[6]。随后GXJ接头在上海沿江通道越江隧道新建工程、上海轨道交通17号线盈港路站中均有应用[1,7]，并且都取得了成功，为GXJ接头的应用推广提供了一定的施工经验。但由于地下连续墙应用GXJ接头的案例不多，该接头的优缺点尚未完全显示，为此，本文介绍上海轨道交通13号线张江路站GXJ接头的工程应用情况，以期进一步优化和完善。

2 应用工程概况

上海轨道交通13号线张江路站主体围护结构采用地下连续墙形式，根据工程需要共分6个基坑分别开挖（图1）。其中1#、3#西、3#东、5#基坑及封堵墙接头采用GXJ接头，2#、4#基坑采用锁口管接头。

图1 张江路站基坑分布

车站位于上海浦东未来规划交通主干道中科路之下。1#基坑南北两侧为居民区川杨新苑1期；3#西基坑北侧为张江市民中心大楼，南侧为浦电幼儿园，施工期间浦电幼儿园正常上课，因此对施工提出了较高要求；3#东基坑横穿横沔港河道；5#基坑南侧为川杨新苑3期居民楼。

张江路站所在地层属于滨海沉积地层，地层主要以淤泥、淤泥质土层为主。根据地质勘探资料，地层土层主要由填土、粉质黏土、黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土等组成。地下水位较高，一般位于地下2 m左右。

地下连续墙深度40 m，墙体插入比1.2，厚度0.8 m。主体结构地下连续墙分幅共124幅，封堵墙17幅，东西端头17幅，所有地下连续墙共计158幅。

3 GXJ接头施工方案

3.1 GXJ接头构造

GXJ接头由接头箱、橡胶止水带组成。接头箱由横竖多块钢板焊接而成，接头箱的一面为厚度较大的平滑钢板所形成的平滑平面；另一面为数组钢板焊接而成的折线状曲面，并且在此曲面中间设置了用于安装橡胶止水带的凹槽，凹槽宽度为20 mm，深度在15 cm左右。

该接头可以循环使用，由于地下连续墙一般都较大，故使用该接头时需要若干段标准接头组合成为一个完整接头。

标准段接头长度一般在12 m左右，其一端设置1个榫头，另一端对应设有连接凹槽，并且预留连接孔。使用时，除将所有标准段安装成为一个整体之外，还需要在榫卯接缝处用厚2 cm的钢板焊接牢固，以增加接头刚度，焊接时一定要注意接头的整体垂直度，不得使整个接头出现曲折缺陷。

3.2 GXJ接头施工方法

GXJ接头地下连续墙施工流程为：

开挖地下连续墙槽段→下放GXJ接头并且在GXJ接头内安装橡胶止水带→下放钢筋笼→浇筑混凝土，并且在接头箱背后同步填土→开挖相邻槽段→剥离接头箱→下放相邻槽段钢筋笼，浇筑混凝土（图2）。

图2 GXJ接头施工流程

3.3 施工分幅和施工流程

由于GXJ接头属于柔性接头，不适合连续成槽施工，因此在施工组织中选择跳孔成槽法施工。通常基坑的地下连续墙围护是连续的，因此整个施工过程中必然会出现首开幅、闭合幅和连续幅。其中首开幅、闭合幅至少各出现一次。为提高施工效率，一般单台成槽机开2个首开幅。

1）首开幅施工流程：成槽→清孔→两端下放接头箱加止水带→下放钢筋笼→浇筑混凝土→完成。

2）连续幅施工流程：成槽→清孔→下放接头箱加止水带→剥离另一侧接头箱→下放钢筋笼→浇筑混凝土→完成。

3）闭合幅施工流程：成槽→清孔→剥离两侧接头箱→下放钢筋笼→浇筑混凝土→完成。

在GXJ接头下放过程中，应依靠其自身质量来保持垂直度，并且在下放之前严格检查接头箱的变形情况。

4 GXJ接头防渗和处理混凝土绕流措施

地下连续墙除了有抵抗基坑外土体压力的作用外，其另一个重要作用便是防渗功能。地下连续墙渗漏的原因多种多样，渗漏点分布在接缝、墙面中心等各处，但是主要集中在接缝处，而且一些影响施工等重大的渗漏绝大部分都出在接缝处。而采用GXJ接头的地下连续墙在接缝处具有橡胶止水带，因此可大大降低渗漏发生的概率。

从不加任何止水措施的地下连续墙渗漏情况中（图3）可见，地下连续墙渗漏点并不是只有接缝的位置，同时还可以看出接缝渗漏占据的比重较大，这是因为地下连续墙接缝是一个天然薄弱点，其渗漏必然要比地下连续墙其他部位严重。不过调查显示，使用GXJ接头的地下连续墙接缝渗漏仅仅表现为地下连续墙表面渗水，从未出现线流、流砂等较为严重的渗漏现象，由此可见GXJ接头的防渗能力比较强大。

图3 应用GXJ接头的地下连续墙渗漏情况

在浇筑混凝土时，GXJ接头与土体空隙之间需要填土，通常填土顶标高大于已浇筑的混凝土顶标高3～5 m。但是填土的作用仅仅是为了平衡混凝土浇筑时接头的两侧压力，其并没有考虑如何阻止混凝土绕流的问题。应用GXJ接头的地下连续墙也不需要进行刷壁工序，在GXJ接头背后成槽后，槽段通常能满足钢筋笼下放要求，即使有绕流而来的混凝土也会同土体混合而被挖走。成槽后GXJ接头采用侧向剥离的方式离开原来地下连续墙幅段，因为GXJ接头宽度与地下连续墙宽度基本相同，因此即使GXJ接头背后有绕流混凝土，也会随着GXJ接头的剥离而一并被带出槽段。不过刷壁机也需要备着，以备不时之需。

除此之外，施工过程中地下连续墙成槽、清孔后才可剥离GXJ接头，泥浆和土体对接缝混凝土表面污染较小，使得地下连续墙接缝比较干净，增强了地下连续墙的防水性能。

5 GXJ接头优缺点

5.1 GXJ接头优点

1）GXJ接头能够在地下连续墙接缝处增设橡胶止水带，大大增强了地下连续墙整体防渗性能。

2）GXJ接头采用侧向剥离拔除方式，剥离时，与其相接触的混凝土已经有足够的强度，接缝界面平整，不夹泥，保证了地下连续墙接缝的工程质量。

3）GXJ接头无需考虑混凝土绕流问题，简化了地下连续墙施工工序，提高了效率。

4）GXJ接头可循环使用，相比性能相对较好的十字钢板、H型钢接头，大大降低了造价。

5.2 GXJ接头缺点

1）接头构造复杂。

2）接头下放时，需要将所有接头箱分段焊接成为一个整体才可以下放，因此其自重较大，并且长度较长，需要占用较大场地，对起吊提出较高要求。

3）由于GXJ接头较长，故在起吊、浇筑混凝土、剥离过程中容易发生弯曲变形。

4）GXJ接头为柔性接头，与其他柔性接头一样都不能传递剪力和弯矩，地下连续墙整体受力性能较差。

6 结语

地下连续墙橡胶止水带防水接头是典型的柔性接头，其继承了锁口管柔性接头的优点，施工便捷、造价低廉。在此之上，GXJ接头可以在地下连续墙中间埋设橡胶止水带，大大增强了地下连续墙接缝的防渗性能。同时该接头解决了混凝土绕流问题，使得地下连续墙接缝界面受到泥浆、土体污染的时间更短，不仅提升了接缝自身的防渗性能，而且也大大简化了施工工艺，提高了施工效率。