1.中天建设集团有限公司 浙江杭州 310020
摘要：城市发展中越是繁华城市越是急需开通地铁，但城市中繁华地段纵横交错地下管线就越多，因此在施工经常遇到邻近或横穿的管线地连墙旁边的情况，为了确保地铁建设及避免施工中对城市管线造成变形引起严重的破坏，所以必须采用有效的技术方法进行控制，杭州地铁3号线SG3-13标古荡新村站存车线围护结构地下连续墙紧邻城市大直径给水管道，施工风险高，为保证施工安全前提下确保工期，施工过程严格控制地下连续墙施工参数，有效降低地下连续墙施工对周边地层的扰动。本文详细介绍了紧邻大直径给水管道地下连续墙微扰动施工操作要点。
关键词：地下连续墙；大直径；给水管；成槽机
1 工程概况
古荡新村站存车线围护结构采用1000mm厚地下连续墙，墙深32.24～34.78m，施工主要土层为砂质土，墙趾入泥质粉砂岩，入岩深度为0～8m，插入比0.35~0.39。存车线基坑北侧临近地下连续墙存在一根东西走向DN1600的铸铁给水管，供水压力0.8MPa。与存车线地下连续墙施工紧邻并行范围长度约为144m，埋深约2.3m。
.png)
图1 给水管与地连墙位置关系图
2 工程重点和难点
1）重点：地下连续墙外边线与城市主给水管道距离 0.5 m，地下连续墙施工前管线无法完成割接，地连墙成槽施工过程中若管道变形及被破坏会严重影响到城市大片区域居民生活以及工商业活动的用水，因此该给水管道的宝华就成为施工过程保护控制的重中之重。
2）难点：本工程全场分布①1层杂填土，土质不均，具有较强的透水性，顶板标高3.55~5.11m，层厚一般0.35~5.90m，地连墙导墙深度2.35m，地下连续墙成槽深度32.24～34.78m，局部区域穿越杂填土层，塌孔等质量问题突发风险较高，地下连续墙成槽施工过程中，对护壁泥浆稳定性及比重合理性要求更高。所以控制紧邻给水管地连墙微扰动施工为本工程的难点。
3 槽壁稳定性分析
3.1地层分布及特性
1）地层分布
根据勘探孔揭露的地层结构、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，场地勘探深度以内可分为①、⑮、⑳3个大层，细划为7个亚层。场区孔潜水稳定水位埋深为0.90~5.10m，相应标高0.51~5.25m。水位受气候条件等影响，季节性变化明显，根据区域水文地质资料，孔隙潜水水位年变幅一般在1.0~2.0m。绘制地质剖面图及应力分布如图2所示。
2）地层特性
案例工程施工场区内各地层力学特性及各土层透水性特性表见表1、表2所示：
.png)
图2 地层分布及地应力分布图
表1 各土层力学特性表
.png)
表2各土层透水特性表
.png)
3.2 应力应变分析
为使地连墙施工时土体达到极限平衡状态，根据莫尔应力圆与朗肯状态关系图计算主动土压力，以便于施工控制。莫尔应力圆与朗肯状态关系如图3所示。
.png)
图3 莫尔应力圆与朗肯状态关系图
a.处于主动朗肯状态，σ1方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o-j/2；
b.处于被动朗肯状态，σ3方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为45o＋j/2；
c.槽壁在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到△a，墙后土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角45o＋j/2，水平应力降低到最低极限值；主动土压力关系图如图4所示。
.png)
图4主动土压力关系图
依照朗肯土压力理论，主动土压力计算式：
.png)
式中
.png)
-土的重度
.png)
-土体黏聚力
.png)
-土体内摩擦角
可得，极限状态下土体剪切破坏的条件为：
.png)
.png)
图5地层剪切破坏滑移面示意图
施工场区城市给水管主要埋设于①1层杂填土层，本土层成分复杂，结构松散，稳定性差，对围护结构的施工带来不利影响，地下连续墙导墙开挖易坍塌。
将①1杂填土层力学特性数值带入公式，可得本土层无支撑及防护措施的条件下开挖最大深度0.74m，施工场区地面以下0.9m范围内为城市主干道路面硬化层，为防范地下连续墙成槽施工过程中出现塌方从而危及城市给水主管道，护壁泥浆性能稳定的前提下，泥浆液面需保持在槽口标高以下0.5m范围内。
3.3 成槽风险分析
各地层对地连墙施工影响分析表如表3所述。
表3 各土层对地连墙施工的影响分析表
.png)
针对各地层施工中采取的主要措施有：导墙施工过程中严格控制钢筋工程施工质量，混凝土浇筑及养护质量控制，地下连续墙开挖槽段时，严格控制成槽机机身垂直度、抓斗速度及每斗抓土量，并将成槽设备安置于无管道侧施工；严格控制护壁泥浆比重及泥浆液面高度；吊装作业设备尽量远离沟槽，钢筋笼下放务必保持竖直。
4 施工控制措施
4.1 导墙施工控制措施
1）为保障地连墙孔口安全，地连墙导墙设计采用250mm厚“┓┏”型C20钢筋混凝土墙，两侧导墙净间距比地下连续墙厚度大5cm，导墙沟槽土方采用挖掘机开挖，人工配合。钢筋在加工场加工，现场进行绑扎。混凝土采用商品混凝土泵送入模浇注，分层捣固密实。模板采用木模板。导墙钢筋混凝土分段施工，每段长度≤30m。
2）导墙顶标高要高出地下水位2m，不足时加高导墙或采用降水措施。
3）转角处理 在导墙各转角处需向外延伸，满足成槽机的最小抓斗要求，转角处导墙需沿轴线外放不小于 0.3m。
.png)
图6导墙施工图
4.2 成槽施工控制措施
1）成槽机械操作要平稳，不能猛起猛落，防止槽内形成负压区，产生槽坍。
2）先挖槽段两端的孔，或采用挖好第一孔后，跳开一段距离再挖第二孔的方法，使两个孔之间留下未被挖掘过的隔墙，这就能使抓斗在挖单孔吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度施工时成槽机下垫 20 毫米厚钢板，起减压降震作用。
3）先挖单孔，后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套住隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度。
4）沿槽长方向套挖待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，这样可将因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。
.png)
图4连续墙槽段开挖顺序图
4.3 泥浆控制措施
1）使用振动筛和旋流器进行泥浆的再生处理，以便净化回收重复使用。通过振动筛强力振动除去较大土渣，余下的一定量的细小砂粒在旋流器的作用下，沉落排渣。净化后，用化学调浆法调整其性能指标，制成再生泥浆。
2）在挖槽过程中，泥浆由循环池注入开挖槽段，边开挖边注入，保持泥浆液面距离导墙面 0.5 米左右，并高于地下水位 1 米以上。
3）清槽过程中，采用泵吸反循环，泥浆由循环池泵入槽内，槽内泥浆抽到沉淀池，以物理处理后，返回循环池。
4）砼灌注过程中，上部泥浆返回沉淀池，而砼顶面以上 4 米内的泥浆排到废浆池，杜绝使用废弃泥浆。
5）在容易产生泥浆渗漏的土层中施工时，适当提高泥浆粘度（可掺入适量的羧甲基～纤维素），增加泥浆储备量，并备有堵漏材料。当发生泥浆渗漏时应及时堵漏和补浆，使槽内泥浆液面保持正常高度。
表4 泥浆比重表
.png)
4.4钢筋笼起吊施工控制措施
1）钢筋笼起吊前应首先根据钢筋笼及履带吊重量进行地连墙施工区域地基承载力计算。
.png)
图6地基承载力示意图
2）根据集中受力情况和实际施工经验，地面承受压力最大时为219t主吊把钢筋笼吊直时。此时最大钢筋笼总重量（包含扁担等附件）为49t，吊车自重为170。
地面最大承重为F合=49+170=219t。
单履带受力面积S=8.565*1.2=10.28m2
地面单位负荷 =219t/（2*10.28m²）=10.654kPa,
地面负荷=10.65×1.5=15.98kPa
3）对施工区域进行地基承载力检测，确定路面是否满足以上要求。由于场地内施工便道较窄，吊装区域紧邻导墙，因此在钢筋笼吊装作业时，靠近导墙一侧铺设钢板，一方面可以保证地面承载力满足吊装要求，另一方面也控制邻近给水管的扰动性。
4.5砼浇筑控制措施
为了减少地下连续墙墙底的竖直沉降，需要在地下连续墙内布置注浆管，插入墙底下 0.5m，每幅墙体布置 2 根注浆管，每根注浆管的注浆量为 2m3。注浆管采用直径为 20mm 的钢管，管底设单向橡皮阀，在钢筋笼制作时，将注浆管固定在纵向主筋上，与钢筋笼一同吊放。当连续墙施工完毕，待混凝土达到 70%强度时，用注浆机注入水泥浆液。浆液配方根据每段连续墙的地层情况进行设计，并通过注浆试验进行调整。初步设计注浆液采用 1:1 的水泥单液浆一次性注浆。当每根注浆管注浆量达到 2m3,或注浆压力超过 2MPa，或地下墙因注浆隆起达到
10mm 时，停止注浆。
4.6微扰动控制效果
4.6.1 地表沉降监测分析
根据图7微扰动控制前后监测统计图可知，通过导墙施工控制、成槽方法控制、泥浆配比控制在地连墙施工中可以有效控制邻近给水管微扰动施工，下图可看出微扰动控制技术实施前地面沉降量最大值达到28mm,平均值也达到了25.7mm,而通过以上控制措施后，沉降量由原来的最大值28mm降为8.5mm，平均值也下降到6.58mm，通过对比可知，我部采取的以上控制措施是可行的，并且在实际施工中控制了临近给水管地连墙的微扰动行，此措施不仅控制地连墙施工时对给水管的微扰动，而且也提升了地连墙施工的总体质量要求，为后续基坑开挖奠定坚实的基础。
.png)
图7微扰动控制前后监测测统计图
4.6.2 成槽
根据超声波检测可知，通过导墙施工控制、成槽方法控制、泥浆配比控制及钢筋笼吊装控制在地连墙施工中可以有效控制邻近给水管微扰动施工，图8为微扰动控制技术实施前超声波检测图，可看出未采取以上措施前地连墙成槽有明显的土体滑落，说明扰动较大，并影响了管线周围的土体，图9为微扰动控制技术实施后超声波检测图，可看出槽壁垂直且光滑，无土体滑落现象，通过对比可知，我部采取的以上控制措施是可行的，并且在实际施工中控制了临近给水管地连墙的微扰动性，此措施不仅控制地连墙施工时对给水管的微扰动，而且也提升了地连墙施工的总体质量要求，为后续基坑开挖奠定坚实的基础。
.png)
图8 控制前超声波检测图
.png)
图9 控制后超声波检测图
5 结束语
古荡新村站存车线紧邻给水管地连墙从最基本的工艺流程进行了微扰动控制，此技术不仅满足施工质量、安全、进度的要求，而且施工操作难度较低、施工成本也相对可控，达到了紧邻给水管地连墙微扰动施工控制效果，微扰动控制技术有效解决一切埋深浅、未割接、紧邻地连墙的城市管道因地铁施工扰动造成变形及破坏的难题，为紧邻城市管道地连墙微扰动施工控制提供了参考。
参考文献：
[1]谢生勇，姚志安，中交一航局第一工程有限公司， 地下连续墙成槽施工泥浆使用技术研究。
[2]高学春，地下连续墙施工技术应用探讨[J]；中国住宅建设；2010年01期