地铁车站基坑地下连续墙不同接头形式分析

曹志豪

（华设设计集团股份有限公司，南京 210014）

1 引言

现代城市建设中，地铁是一种常见的交通形式，通过地铁工程建设，能够有效缓解城市交通拥堵问题，方便人们日常出行，同时，也可以在一定程度上对城市地区的生态环境进行改善。地铁车站通常设置在地下，需要开挖的基坑面积和深度较大，从保证施工安全的角度，需要做好基坑支护体系设置，可以采用的支护结构有很多，如锚索支护、排桩支护、地下连续墙支护等，而考虑地铁车站本身的功能特点，一般采用地下连续墙支护[1]。

2 工程概况

某城市地铁车站位于新区附近，是非常重要的交通枢纽站，采用地下双层车站结构，全长238.4 m，结构标准段的宽度为25.7 m，底板最大埋深为24.56 m。车站内部大里程端预留有相应的盾构过站点。车站设置有2组风亭和3个出入口，主体结构采用地下连续墙+内支撑支护的形式，地下连续墙的厚度为1.0 m。车站施工中，基坑安全等级为一级，周边环境简单，不存在建筑和地下市政管线。

3 施工措施

考虑到车站所处区域地质水文条件的影响，在地下连续墙施工中，采用了2种不同的接头形式，分别是工字钢接头和锁口管接头[2]，以下分别对这2种接头的施工措施进行简单分析。

3.1 工字钢接头施工

将钢筋笼与工字钢翼板内侧钢筋焊接，混凝土灌注前，需要在工字钢外侧做好接头管的安装，接头管一端设置成平面，确保能够与工字钢实现顺接。槽段开挖环节，开挖厚度应较连续墙厚度超出40~50 mm，大于钢筋笼及工字钢外径至少100 mm[3]。在对混凝土进行浇筑的过程中，可能会出现绕流的情况，即混凝土绕过工字钢在其外侧堆积，从而对一幅的接头产生影响。针对上述问题，需要采取相应的防范措施：（1）可以在工字钢翼缘板上焊接厚0.5 mm，宽1.0 m的薄铁皮（见图1），混凝土绕流问题发生时，在铁皮与工字钢两侧钢筋和注浆管的共同作用下，可实现对混凝土的包裹，避免其流向工字钢外侧；（2）可以在工字钢外侧安装相应的接头管，利用黏土或沙袋对空隙位置进行填充，并做好压实工作，确保混凝土不会进入后施工槽段。而为了确保能够对接头管进行顺利起拔回收，接头管的长度应该在30 m以内，对于深度超过30 m的部分，可以使用碎石和沙袋进行填充密实，等到地下连续墙混凝土完成终凝后，将接头管回收[4]。

图1 工字钢与薄铁皮连接

接头管安装完成后，需要使用黏土或沙袋对接头管外侧孔隙进行回填（见图2），且必须保证回填的密实性，确保混凝土浇筑环节接头位置不会出现较大侧弯现象，避免因绕流而引发的接头装置顶拔困难问题。

图2 接头管安装

在针对接头管进行顶拔的过程中，应结合混凝土凝固情况把握接头管松动和顶拔时机，在顶拔锁口管时，混凝土构件的初凝时间就是接头管开始松动的时间。当接头管松动后，应以每5~10 min为间隔，将接头管松动1次，每次顶拔的高度不能超过5 cm，否则可能导致管脚位置尚未完成初凝的混凝土出现坍塌。

3.2 锁口管接头施工

进行锁口管沉放时，应确保接头装置密实，尽量减少摩擦力，为起拔提供方便。接头装置安放完成后，需要使用黏土或砂石对外侧孔隙进行回填，回填必须做到密实，确保在混凝土浇筑过程中，接头装置不会发生大的侧弯，避免混凝土绕流抱牢接头装置，影响其顶拔。回填工作应与混凝土浇筑工作同步进行，这样可以保证回填高度超过混凝土面上升高度约2 m，同时，需要在接头装置底部两侧，涂抹脱模剂，尽量减少接头管装置和混凝土之间的摩擦力。锁口管顶拔的操作及注意事项与接头箱类似。

4 接头形式分析

2种接头形式有着各自的优势，本工程选择一侧已经施工完成，另一侧尚未开挖的地下连续墙槽段（深度30 m，幅宽6 m），从施工难度、成本造价和止水效果3个方面对这2种接头形式进行对比分析。

4.1 施工难度

1）钢筋笼加工与安装。锁口管接头施工中，钢筋笼的加工只需要焊接钢筋，工字钢接头施工中钢筋笼的加工还需要进行工字钢焊接作业，其采用地面拼装焊接的方式，施工相对复杂。工字钢的质量为183.5 kg/m，30 m长度工字钢的质量为5.5 t，在同样的地下连续墙槽段，工字钢接头的钢筋笼的质量比锁口管接头的钢筋笼质量至少大5.5 t，这个质量会导致钢筋笼吊装难度增大，而且大吨位起吊设备的使用也会增加施工成本。

2）接头处理难度。不管是工字钢接头还是锁口管接头，采用的都是黏土或砂石回填的方式，接头起拔的原理也一样，因此，处理难度相同[5]。

4.2 成本造价

工字钢接头处理中，工字钢是主要的成本来源，其包含了原材料成本和加工费用，该工程中，钢材的价格为3 500元/t，加工费用则是400元/t，单幅地下连续墙接头的成本造价约为2.15万元。锁口管接头处理中，为了能够达到最佳的止水效果，在地下连续墙接缝外侧设置了2根φ800 mm旋喷桩，距离为450 mm。采用双重管施工工艺，加固体积约为0.525 m3/m，依照市场价格650元/m3计算，单幅地下连续墙接头的成本造价为1.02万元。对比可知，锁口管接头成本造价明显低于工字钢接头。

4.3 止水效果

基坑开挖后，相应施工统计结果显示，采用工字钢接头形式的地下连续墙渗漏率约为10%，采用锁口管接头形式的地下连续墙在开挖3个月内，渗漏率同样为10%，但3个月之后，在其接缝位置出现了大面积渗漏，渗漏率超过80%。锁口管接头配合旋喷桩止水措施，基坑围护结构施工工期增加了10 d。

通过上述对比可以看出，在地下连续墙施工中，工字钢接头的施工难度和成本造价有所增长，但是，可以有效节约工期，止水效果也更好，2种接头对比结果具体见表1。

表1 2种接头对比结果

5 结语

在地铁车站基坑施工中，地下连续墙是一种常见的支护结构形式，能够发挥良好的支护效果，而在不断的发展过程中，地下连续墙的接头类型变得多种多样。选择能够适应地质水文条件和支护接口需求的接头类型，关系着工程的施工效果。经对比，工字钢接头成本投入较大，但工期短，止水效果好，适用于富水地层，锁口管接头成本低廉，适用于地下水位不高，对止水效果要求不高的结构。在实际应用中，需要施工技术人员充分考虑各方面影响因素，将其各自优势切实发挥出来。