市域铁路车站超深地下连续墙施工技术

张飞寅

摘要：市域铁路机场联络线三林南站，设计为超深地墙作为围护结构，墙底穿越砂层，介绍了对本工程的施工技术及重难点应对措施，对成槽、吊装、浇筑等进行关键工艺总结。目前现场施工质量良好，得到较满意效果。

关键词：地下连续墙；铣槽；钢筋笼吊装；检测

1 工程概况

上海首条市域铁路机场联络线三林南站，为地下四层双岛车站。车站内净总长663m，标准段宽42.4m，标准段基坑深36.02m，端头井最宽62.4m，端头井基坑深41.16m~42.46m，总建筑面积约90474m²。为目前上海超长超宽超深车站之一。与规划地铁19号线、远期市域铁路奉贤线换乘，同时也是上海南支线接入站。

2 工程地质条件

场地为古河道沉积区，主要为粉质的黏土层、淤泥质的粉黏土层、粉黏土夹粉砂层、粉砂层等，地连墙底位于⑦2、⑨层粉细砂层中。

3 地墙设计概况

三林南站围护结构采用地墙，厚1200mm，7种墙型共371幅，墙宽2.8m~6.8m,墙长75.6m~84.1m。接头形式为套铣接头，一期槽采用成槽与铣槽相结合的工艺；二期槽采用“套铣”工艺。设计混凝土强度水下C35P10，施工采用C40P10。现场自然地坪标高+4.47m。

图1 三林南站基坑平面图

4 施工重难点及针对性措施

4.1超深成槽难度大

1. 本工程地下连续墙墙深达 84.1m，厚度 1.2m，超深超厚地下连续墙接缝处理不当易出现裂缝导致渗漏、流砂等现象的发生。

2. 垂直度精度高，达1/800，控制难度大。

3. 场地地质条件复杂，地墙穿过 13个地层，设计地勘报告显示，⑤1-1、⑤33-1层软粘性土有触流变特性，土体极易坍塌。另外，⑥、⑧层缺失及⑦2粉性土层高强度、高含水、易渗透，其中⑦2层标准贯入度值 N 平均达到50以上，地层较硬。

针对性措施：

（1）地墙内外侧用21m深三轴搅拌桩作为槽壁加固，以防上部土层坍塌。

（2）设备选用SG70成槽机及宝峨BC40铣槽机，铣槽深度可达100m~120m，以适合本工程。

（3）采用套铣接头工艺，增加墙缝抗渗能力。

（4）选用优质人造泥浆护壁施工。清底时槽段内100%换新浆、采用特制刷壁器刷壁保障墙缝质量。

（5）及时对设备采取纠偏措施，保持垂直度精度达到要求。根据现场实际情况，目前可达到1/900。

4.2泥浆指标控制难

常规的地墙泥浆采用复合膨润土，加入一定比例的水调制而成，在超深地墙的工况下缺少对各土层的针对性，并会造成携渣性能较差的现象。

针对性措施：在本工程配置超深地下墙专用泥浆，选用纯膨润土+增黏剂（CMC）+纯碱（Na₂CO₃）配制；增黏剂（CMC）应预先水化，水化时间不应少于24h；采用纯膨润土配置泥浆可针对粘性、砂性土层调配出更具针对性的泥浆，同时提高泥浆的携渣能力。

4.3吊装技术难度大

地下连续墙最重的钢筋笼，笼长82.7m，笼宽6m，重约158t，采用整幅成型、分节吊装。上节47.48m，重约122t，下节35.22m，重约36t。钢筋笼吊装难度大，钢筋笼对接要求高。

针对性措施：上节笼选用中联重科500t主吊及徐工300t副吊，下节笼选用徐工300t主吊及中联重科200t副吊。合理布置现场吊机行走路线，尽量减少来回吊运。

5 成槽施工

5.1一期槽施工

根据设计要求，在导墙上定出分幅位置，标记每抓点位，21m及以上深度采用成槽机成槽，其余均为铣槽机铣槽。成槽时利用纠偏装置对垂直度进行控制，按《市域铁路质量验评标准》规定符合1/800精度，接头处相邻槽段任一深度偏差不大于60mm。

槽段以三铣方式为主，先左右两侧、后中间部分，中间留宽不少于60cm。成槽时用导向架控制，并保持抓铣设备速度15m/h左右。对于一期槽，现场主要以控制垂直度为主，20m、40m、60m以及至底深度分别进行超声检测，并委托第三方进行复测。

图2 成槽示意图

5.2二期槽施工

二期槽宽度一般为2.8m，正好为铣槽机抓斗最大宽度，可进行一次成槽。由于铣接头工艺，须铣削一期槽砼30cm，并保证留有15cm保护层厚度，二期槽成槽时间较一期槽较缓，并受铣槽工艺、设备性能、一期砼龄期等多方面影响。

垂直度对二期槽很关键，为了保证精度，应在成槽过程中不断进行观测，保证成槽质量。

墙深84m，按1/800控制，下部最多应偏离10.5cm，并小于一期槽保护层厚度15cm，使之不会触碰及钢筋笼。位于一期钢筋笼旁放置Φ250mmPVC管，若二期铣削过程中切削管片，能第一时间发现并纠偏。成槽后对两侧壁进行往返2~3次洗刷，直至刷壁器上无泥。

6泥浆系统

本工程设置2个泥浆池平台，容量共计6100m

³满足现场同时施工的槽段，并配备除砂机和泥浆固化设备。泥浆的制作流程为：试验原料→称量投料→膨润土加水（CMC和纯碱加水）→混合搅拌→性能测定→溶胀后备用。泥浆理论配比为膨润土：纯碱：CMC：水=70kg:1.8kg：0.8kg：1000kg。在施工过程中不定时对泥浆进行检测、并按实际情况予以调整。泥浆循环过程中剔除杂质使之净化并重复使用，一般可达50%左右。气举反循环带出墙底沉渣，新浆置换率为100%，保证地墙成槽质量。

7 钢筋笼制作、吊装与对接

7.1 钢筋笼制作

计划采用6个长77m~85m制作平台，平整度误差不大于1cm，为了确保工期进度及焊接质量，其中采用2个机器人焊接平台，每台机器人设备共6个机械臂，3~5s可完成一个焊点。钢筋笼应严控焊接质量，尤其吊点附近逐个进行检查，保证焊缝质量。根据图纸要求，每幅钢筋笼设3~4榀架立桁架，桁架斜杆采用Φ32mm，采用质量保证措施对桁架筋“W”加固成“X”，主吊点处加强钢筋采用φ40mm圆钢，保证吊装过程中钢筋笼的整体稳定性，使之满足起吊安全，不发生散架、变形现象。

图3 焊接机器人

对于异型幅钢筋笼，L型在吊装时增设了斜拉杆，T型钢筋笼增加斜拉杆以及“X”型桁架，保证吊装时不会脱落。每幅钢筋笼设置了不少于4道横向桁架，以便满足吊装时吊索栓绑的需要。

图4 异型幅钢筋笼加固

7.2 钢筋笼吊装

本工程钢筋笼最重为158t，分两节吊装，采用主副吊共10点吊装。由于每节钢筋笼长度长，重量大，主要控制吊装安全。钢筋笼首先吊离地面10cm处并检查其稳定性，随后起钩主吊，副吊配合。主吊不断提升钢筋笼，复吊主钩向主吊方向旋转，主吊收紧钢丝绳直至钢筋笼竖直。副吊退回，主吊缓行至槽段前钢筋笼准备入槽。入槽应缓慢进行，对准槽中心。整个过程应有专人指挥并配合。

7.3钢筋笼对接

卸下卡环，主吊吊装上节笼至槽口对准下节笼，由于制作偏差原因，现场实际很难全部对拢。应在钢筋笼平台预制时在位置方面进行预对接，吊装时两节钢筋笼保持相同垂直精度；制作时可令套筒连接处钢筋丝牙适当增长，以留有对接焊割空间并满足规范要求。先用工具拧紧可对拢的套筒连接，剩余可借助焊割机具切割钢筋使之连接。

8 混凝土浇筑

8.1 搅拌站管理

本工程由于施工区域大、浇筑点分布广，选定两家混凝土拌站进行供料，并选择第三家进行备用。结合规范，对配比进行设计，并对三家拌站配比进行验证。根据建设单位要求，砂石骨料专仓专用，运输距离不超过20km，目前均满足。在施工过程中，每月抽检拌站原材料及质保资料，第三方检测单位每月不少于一次全性能检测。要求混凝土供应能力为60m³/h，二期槽须在5h内浇完，保证供应连续性。

8.2 浇筑施工

为了保证强度与施工质量，实际使用C40P10进行浇筑地墙，坍落度为200~240mm。对进场不合格混凝土进行清退处理。按抗压试块100m³一组，抗渗试块5幅一组在浇筑地点取样混凝土。导管使用前做严密性试验，保证接头处无漏水现象。导管初次距墙底50cm,埋置混凝土内2m~6m，可用测绳校对深度，严禁连续拔导管4根及以上。

9 地墙检测

（1）成槽中沿深度方向每隔20m超声检测槽宽、垂直度等。

（2）测斜管沿基坑长度方向每10m放置于地墙内一道，用于监测地墙位移、变形等。

（3）地墙内埋置40%声测管用于日后质量检测。

10 总结

本文通过超深地下连续墙实例，地质复杂条件下的成槽、泥浆、制笼、吊装、浇筑等施工技术，在实际施工中取得了不错的质量效果，可为同类超深地墙作为借鉴与参考。随着地下空间的拓展，今后超深地墙是一个发展方向，前景将愈加广阔。

参考文献：

1、祝强；沈伟梁，深层高承压水粉砂地层超深地下连续墙成槽坍塌机理分析，《施工技术》2021年4月49-53页。

2、熊辛洋；刘鹏；李金珂；韦玉琼；李欣，地下连续墙施工方法总结，《2020年全国土木工程施工技术交流会论文集（中册）》，2020年12月225-228页。