城市复杂环境不良地质地铁车站基坑围护结构施工技术

王新强， 章邦超, 宋晓旭, 2， 黄 兴

(1. 中铁建华南建设有限公司， 广东广州 510000; 2.中国铁建大桥工程局集团有限公司, 天津 300000;3.西南交通大学土木工程学院, 四川成都 610031)

城市地铁明挖车站修建时，基坑围护结构的修建是后续明挖施工的重要保障。地下连续墙与钻孔灌注桩作为一种较为先进的地下工程施工工艺，是地铁车站基坑围护结构的常用形式[1-4]。近年来，随着软弱富水地层明挖车站的修建，基坑围护工程的施工也涌现出许多困难。为此，本文以广州地铁18号线沙溪站围护结构施工为背景，详细介绍淤泥质、砂质富水软土地层钻孔灌注桩及地下连续墙施工工艺，以期为类似工程提供参考。

1 工程概况

广州地铁18号线沙溪站位于沙溪大道后与华南快速路交叉路口东北侧，车站全长465 m，车站位置平面见图1。沙溪站及明挖区间地质纵剖面如图2所示，所处地层自上而下依次为：杂填土、素填土、粉质黏土、中粗砂、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。施工范围内浅部土体广泛分布淤泥、淤泥质土等软弱土，物理力学性质差，具有强度较低、压缩性较高等特点。场区综合液化严重，明挖基坑施工难度极高。

由于车站位置紧邻三枝香水道与珠江，地下水丰富，且场地存在较厚的砂层(最厚达8 m)和淤泥质地层(最厚达8 m)，二者叠加处最厚达15 m。砂层具有通水性强、易垮塌等特点，淤泥层具有厚度大、流动性强、不易加固固结等特点。基坑施工中，过度降水或对软土地基加固处理不当、地面超载等都可能导致地面沉降，致使围护结构施工质量控制极为不利，施工难度极大。

图1 沙溪站线路平面

图2 沙溪站地质纵剖面

2 钻孔灌注桩施工技术

(1)准备：测量放样、定出桩位、平整硬化场地、设置泥浆池、做好防排水、埋设护筒。

(2)护筒设置：钢护筒采用8 mm厚钢板加工制成；长度约为2～3 m，以钻孔施工不塌孔为准；内径比桩径大20 cm；上部设置1个溢浆孔。

(3)钻机就位：调整钻机桅杆角度，保证钻头中心与钻孔中心对准，调整钻机垂直度并稍微提升钻具，使钻杆垂直，钻头环刀自由浮动于孔内。

(4)护壁泥浆：根据地层情况及时调整泥浆性能指标，保证成孔速度和质量。随着孔深增加，施工中需及时、连续补浆，防止孔壁坍塌。

(5)成孔：起初低速钻进，护筒以下3 m后可高速钻进。钻头顺时针旋转时，切削板和筒体翻板后缘对齐。钻屑满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部开口后提升至地面卸土。

(6)终孔、清孔：钻孔至设计终孔标高后，向孔内注入处理过的泥浆，换出孔底沉渣及浓度较大的泥浆。清孔完毕后，检查成孔质量。

(7)钢筋笼安装及吊放：吊装时检查钢筋笼垂直度，不得碰损孔壁。确保上、下节钢筋笼中心线保持一致。就位后将中吊筋与钢护筒顶部焊接固定，防止混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮。钢筋笼露出桩顶长度不小于500 mm。

(8)安放导管：导管采用无缝钢管制成，吊放时应居中垂直，下口距孔底0.3～0.5 m，末节导管长度应大于4 m，导管接头用法兰连接。

(9)二次清孔：采用导管正循环工艺进行清孔。清孔完毕后及时进行灌注混凝土。

(10)水下混凝土浇筑：首批混凝土采用隔水栓(15 cm厚泡沫板制作)拔塞法施工。灌注成功后转入正常灌注阶段，直至整根桩浇筑完成。正常灌注保持导管埋深在2～3 m为宜，一次拔管不超过6 m。混凝土顶面标高应不小于设计桩顶标高0.5 m，灌注完成后及时拆除导管，停止灌注。

3 地下连续墙施工技术

沙溪站钻孔灌注桩的施工流程见图3。

(1)导墙施工：导墙形式为“T”型，对称浇筑施工。宽度比地连墙厚度宽50 mm，顶部高出地面100～200 mm。达到规定强度后拆模，纵向每隔2 m左右加设上、下木支撑2道。

(2)泥浆制备：采用膨润土泥浆，泥浆配合比根据试验槽段及现场试验确定。

(3)泥浆循环：边开挖边注入泥浆。泥浆液面距离导墙面0.3 m左右，高于地下水位0.5 m以上。清槽时采用泵吸反循环。灌注混凝土时，上部泥浆返回沉淀池，混凝土顶面以上一定范围内的泥浆排到废浆池。

(4)槽段划分及放样：“一”“L”型，一序槽、二序槽，交错布置。挖槽前，根据图纸在导墙上精确测划出分段标记线。

(5)槽壁机垂直度控制：成槽时利用槽壁机上的垂直度仪表及自动纠偏装置保证成槽垂直度。

(6)成槽：土层槽段采用“三序成槽”法施工。岩层槽段采用“冲孔成槽”法施工。

(7)槽深测量及控制：槽深采用测绳测量，每幅测2～3点，以保证地连墙的设计深度。

(8)清槽：采用刷壁器对槽段接头混凝土壁进行上下刷动清除壁上杂物。采用“撩抓法”清基，抓斗抓起槽底余土及沉渣，再用泵吸反循环吸取孔底沉渣。在灌注混凝土前，采取“泵吸反循环”法进行二次清底并不断置换泥浆。

(9)钢筋笼制作平台：根据成槽设备数量及施工场地的实际情况，搭设钢筋笼制作平台。

(10)钢筋笼吊装加固：钢筋笼整幅成型起吊入槽，笼内设置钢筋桁架和剪力筋进行加固。

(11)钢筋焊接及保护层设置：主筋搭接优先采用机械接头，其余采用单面焊接，同一连接区段的接头数量不大于50%，接头尽量布置在受力较小位置。

(12)钢筋笼吊放：钢筋笼吊点处安装加强钢板。一台150T履带吊作为主吊，一台80T履带吊作为副吊，直立后由主吊吊入槽内。

(13)水下混凝土浇筑：采用导管法施工，导管选用φ250 mm的圆形螺旋快速接头型，导管顶端安装方形漏斗。灌注时各导管处要同步进行，保持混凝土面呈水平状态上升。钢筋笼入槽6 h内应开始浇注混凝土，开始浇注时速度要快，使槽底沉渣随着混凝土表面一起上升，一次性保证连续浇注6 m以上的混凝土，上升速度宜控制在3～5 m/h，导管埋入混凝土中长度控制在2～4 m。

图3 地下连续墙施工流程

4 结束语

钻孔灌注桩和地下连续墙具有刚度大、整体性好、安全性高、对场地周围环境影响小的特点[5～7]，被广泛的用作基坑的围护结构，但由于其具有隐蔽性[8]，施工时每一环节都需要精细把控。本文详细介绍了淤泥质、砂质富水软土地层钻孔灌注桩及地下连续墙的施工工艺，施工结果表明钻孔灌注桩夹泥少、成桩质量好；地下连续墙槽壁塌方较少，接头防水性能好，围护结构整体施工效果达到预期要求,环保高效。