邻近并行高铁高渗压地下连续墙施工技术

蒋树磊 杨世锋 杨令航 师文明 邹福青 单清红

(1.中铁十四局集团大盾构工程有限公司，江苏 南京 210000； 2.青岛地铁集团有限公司，山东 青岛 266000)

0 引言

在地下连续墙施工中，经常会遇到槽壁坍塌这一工程问题，地下连续墙槽壁的稳定性直接关系到地下连续墙是否能够顺利施作。实际工程中因槽壁坍塌而导致围护结构侵界、地下压力管线爆裂、临近建(构)筑物产生不可逆破坏等质量安全事故时有发生[1]。本文以小间距并行京沪高速铁路，同时穿越湖相深厚软土地层的苏州市某快速路工程阳澄西湖隧道湖东段基坑为工程背景，总结强渗地层高渗压条件下地下连续墙成墙技术，为以后类似工程难题提供借鉴。

1 工程概况

苏州市中环城市快速路工程阳澄西湖隧道湖东段位于苏州旅游度假区，下穿阳澄西湖，隧道全长1.17 km，采用明挖法施工。本工程处于太湖冲湖及泻湖相沉积平原区，场区内各土层上部水平向分布较稳定，下部土层稳定性较差。据区域地质资料，隧道沿线60.30 m浅土层以黏性土为主，间夹粉(砂)性土。

沿线地表水主要为阳澄湖水，勘查施工期间测得水位标高为1.20 m。工程区域潜水主要赋存于浅部黏性土层中，勘察期间测得潜水位水头标高在1.14 m～1.93 m之间。微承压水主要赋存于③3粉土、④2粉砂夹粉土层中，其水头标高为-0.67 m。

隧道北侧与京沪高速铁路丹阳至昆山段小间距并行，两者最小间距为43.4 m，京沪高铁丹昆特大桥主要以简支梁桥跨为主，桥高13 m～20 m，桥梁基础为钻孔桩基础，桩长48 m～62 m不等。两者相对位置关系如图1所示。

地下连续墙成槽完成后，频频出现槽壁坍塌的问题，严重影响了施工进度。

2 高渗压地下连续墙成槽技术

在地下连续墙成槽过程中，连续出现槽壁坍塌的问题，结合现场实测及超声波成孔检测仪结果可以发现：槽壁坍塌处位于③-3粉土层和④-2粉砂层，现场成槽过程中挖出的土为粉砂土，呈灰色、黄色，土体具有较强的流塑性。参考借鉴相关研究成果[3-5]，采取了加大泥浆比重的应对措施，但塌槽现象仍然无法避免，见图2。

2.1 槽壁坍塌原因分析

槽壁坍塌前，施工区域各水头标高如下：阳澄西湖：+1.40 m；微承压水：-0.548 m；槽段内泥浆：-2.00 m。水力连通前，槽段内渗透水头约为1.5 m。根据施工记录记载，围堰施工时采用湖底取土的方式，推断可能是因为湖底取土导致土层缺失，进而导致微承压水层与湖水连通，渗透水头上升为3.4 m，上升了1.9 m，当成槽至微承压水层时，巨大的渗透压力破坏了附着于槽壁上的护壁泥膜，体系稳定性被打破，周边地层中的粉土、粉砂不断流入槽段内，引发槽壁坍塌。

2.2 槽壁加固技术

根据前人研究成果[3-5]，首先采取了增大泥浆比重的措施[6-8]，但槽壁坍塌问题依旧存在，而后采用三轴搅拌桩对槽段侧壁进行加固[9]，以维持槽段侧壁的稳定，基本参数如下。

沿地下连续墙两侧槽壁各打设一排三轴搅拌加固桩，规格为φ650@450，桩体搭接不小于0.2 m，加固桩桩底嵌入下方黏土层1.2 m，以隔断粉土粉砂层并切断水流通道。

但通过后续施工发现前期打设的三轴搅拌桩出现断裂、破坏的现象(见图3)，进而发生槽壁坍塌，分析认为较高的内外水头差导致三轴搅拌桩断裂。为确保三轴搅拌桩施工质量，在施作三轴搅拌桩之前，辅以小区域井点降水技术。

2.3 小区域井点降水技术

基本参数如下：地下连续墙内侧降水井深15 m，井管为钢管，直径273 mm、壁厚3 mm[10]，包括钢实管段(0 m～4 m)、钢滤管段(4 m到底部1 m)及沉淀管段(底部1 m)，井孔投放的滤料为中粗砂，在平面上，以梅花形方式布孔，井孔间距15 m，地下连续墙外侧回灌井深度15 m，0 m～3 m为与降水井点管相同的钢实管，3 m～15 m为外包80密目滤网的无砂混凝土管，混凝土管直径500 mm，回灌井管中投放的滤料为中粗砂，3 m以上回填粘土。降水运行时采用1寸硬质塑料管，每小时降水3.5 m3。

在降水施工前须开展原位井点降水试验，试验中水泵功率均设为0.75 kW，井点位置关系见图4。

2.3.1第一次降水试验

启动远离高铁侧SY01，SY03井进行降水，并对SY02，G03进行水位观测，各降水井点位置关系见图4，推断出本次降水梯度曲线如图5所示。

由本次试验可知，采用多个井点将微承压水头降至-4.35 m时，地下连续墙槽壁稳定，未出现坍塌。

2.3.2第二次降水试验

本次试验验证隧道近高铁侧降水施工参数，考虑到京沪高铁结构的重要性，利用隧道北侧距离高铁约60 m的降水井G02，#N-3开展降水试验，将微承压水水头试探性的控制在-3.2 m～-3.5 m，位于围堰外高铁侧的WYGC#1号观测井微承压水水位标高降低1.25 m，推算得知，高铁处微承压水降低0.5 m，出于高铁安全性考虑，暂停降水，并以隧道远离高铁侧降水试验代替，近高铁区域不得直接进行区域降水。降水井点位置关系见图6。

2.3.3第三次降水试验

启动G03，#S-5，#S4-1降水井进行降水试验，对SY03，SY02，SY01，#S-2，GC#27进行水位观测，推断出本次降水梯度曲线如图7所示。

通过降水试验可知：降水井微承压水头降至-3.5 m时，地下连续墙能顺利成槽，GC#27号井(为观测井，距离降水井71.81 m)处的微承压水水位标高降低0.51 m，此处可作为近高铁侧降水水位变化情况。

2.3.4降水试验结论

通过上述降水试验可知：1)基坑外同时启动2眼～3眼降水井，以0.75 kW的功率将降水井处微承压水头降低至-3.5 m，即可满足地下连续墙施工要求；2)直接降水对京沪高铁高架桥影响较大，因此近高铁区域需采取一定的隔离措施，隔断小区域井点降水对京沪高速铁路高架桥的影响。在该侧降水井与高铁桥墩之间打设一道止水帷幕，止水帷幕采用直径650 mm、间距450 mm的水泥土搅拌桩形式，止水帷幕桩底嵌入下方不透水土层3 m以上，控制桩体搭接量在0.2 m以上，止水帷幕内施作确保槽壁稳定的措施。

2.4 其他技术要点

地下连续墙施工中，须严格把控泥浆质量，并结合土质状况动态调整泥浆比重与黏度，根据相关规定[11]，结合现场试验，采用如下泥浆参数：泥浆比重最大为1.19 g/cm3、最小为1.14 g/cm3；泥浆黏度最大为23.5 s、最小为20.5 s。

在开展小区域井点降水的同时，需要密切关注基坑外侧高铁桥墩附近观测井水位变化情况，若观测井水位出现较大波动，须立即停止降水并分析原因与处理措施，防止地下水位下降给京沪高铁带来附加沉降。

3 结语

本文基于苏州市某快速路工程阳澄西湖隧道湖东段地下连续墙的施作，总结了邻近并行高铁桥墩高渗压地下连续墙成墙技术，具体包括如下：1)沿两侧槽壁各打设一排三轴搅拌桩，三轴搅拌桩施工前采取小区域井点降水技术降低施工区地下水头；2)在工程靠近高铁侧实施降水施工前需将待降水区域进行隔断；3)降水施工期间加强相关监控量测，实时监测并反馈高速铁路及围堰的情况。