王建朋

(1.同濟大學 土木工程學院，上海 200092；2.寧波市軌道交通集團有限公司,浙江 寧波 315101)

地下車站圍護結構施工采用地下連續(xù)墻加內(nèi)部支撐體系,橫穿基坑的地下通道范圍內(nèi)的地下連續(xù)墻需在頂板及底板破除施作深導墻后進行施工,且由于橫穿基坑的地下通道區(qū)域底板位置較原地面距離大(約8.6 m)。該區(qū)域頂板以上地下間隙水位在+1.2 m左右,且水量較大,底板底為淤泥②2a土質,水量豐富,進而導致底板承壓較大。

為避免不均勻的水壓差導致底板破除后(地墻范圍)的通道內(nèi)水壓突涌,同時防止頂板破除后間隙水流的流動性阻隔深導墻與通道頂板的有效連接,保證深導墻與咬合樁在通道側墻切除后形成有效的整體并順利成槽,保證地下連續(xù)墻的順利跨通道施工,因此采取了一系列有效的措施,使其有實踐性的借鑒意義。

1 工程概況

寧波市軌道交通3號線一期工程南部商務區(qū)站主體結構跨既有過街通道施工,過街通道位于車站結構至軸之間,與車站主體斜交,交角約為10°；通道內(nèi)凈寬20.14 m,內(nèi)部凈空4.2 m,長度為21.3 m,通道內(nèi)部結構為雙柱三跨鋼筋混凝土框架結構；底板厚度東西兩段不同,東半幅底板厚0.9 m,西半幅底板厚1.6 m；側墻厚0.45 m,頂板厚0.35 m；頂板頂部覆土厚度約為4 m。過街通道主體結構與圍護樁之間間距為1.68 m,此范圍內(nèi)原施工時用建筑垃圾回填。基坑平面布置圖見圖1。

場地屬典型的軟土地區(qū),廣泛分布厚層狀軟土,其具“天然含水量高、壓縮性高、靈敏度高、觸變性高、流變性高、強度低,透水性弱”等特點。場地軟土層由①3b層灰色淤泥質黏土、②2b層灰色質黏土、②2c層灰色質粉質黏土和④2a層灰色黏土組成,第I1層孔隙承壓水主要賦存于⑤3b層粉砂、⑥2T層粉土和⑥3b層粉土中,含水層厚2.8～19.2 m。⑥2T、⑥3b層粉土滲透系數(shù)約1.11×10-5cm/s左右,屬微透水,涌水量小,單井涌水量一般小于50 m3/d,水位埋深在3.0 m左右[1]。地質剖面圖見圖2，過街通道與地下連續(xù)墻相對位置圖見圖3。

圖1 過街通道與基坑平面布置圖

圖2 過街通道位置地質剖面圖

圖3 過街通道與地下連續(xù)墻相對位置圖

按照設計要求,基坑地下連續(xù)墻范圍與原有地下通道斜交,地下連續(xù)墻施工過程中,成槽機須穿過既有地下通道頂板、底板位置且兩側通道內(nèi)處于懸空狀態(tài)下施工,一方面地墻位置施作深導墻位置水頭高度直接影響成槽質量,另一方面整個通道內(nèi)區(qū)域懸空狀態(tài)地墻施工過程中止水效果直接關系到通道外側地下車庫的安全,因而采取了一系列通道止水探索。

2 通道內(nèi)止水

2.1 通道內(nèi)原擋水墻止水方案

通道內(nèi)部,分別在車站A出入口和F出入口施工范圍以外3 m處各施工一道擋水墻,該擋水墻主要起擋水、隔音、防塵、防污染作用。擋水墻結構為鋼筋混凝土,尺寸為20.14 m(長)×0.3 m(寬)×3.2 m(高),高出原通道頂板梁底0.2 m,高出0.2 m部分緊靠原頂板梁側面。形成全封閉,擋水墻混凝土采用C25[2]。兩側擋水墻設置在原立柱靠近車站主體一側,利用原立柱起到支撐作用。擋水墻與原通道底板、側墻、頂板梁之間鑿毛后植筋連接以防止水滲漏。

必要性：通過擋水墻的設置,將地下通道基坑范圍內(nèi)與基坑外側通道完全隔開,避免因通道破除承壓水流流入通道車庫,減少干擾。

問題：擋水墻作為封閉體系與通道外相互隔開,但施作深導墻過程中若將擋水墻全部封閉,則導致深導墻支架立模后與擋水墻形成閉合區(qū)域,導致施工人員無法進出,更不可能實現(xiàn),因而原方案須根據(jù)現(xiàn)場實際進行修改。

通過對底板下水量勘察及設計資料的整理,經(jīng)過多方專家的論證,在原有方案的基礎上進行改進,同時將機械性強排水納入方案施工的關鍵性一步,在擋水墻的上方預留1.5 m(寬)×1 m(高)的洞口方便施工人員進出,在洞口架設強排水泵,避免因內(nèi)部水流過大而通過洞口流入地下通道車庫,經(jīng)實踐證明改進方案完全可行。見圖4。

圖4 擋水墻平面布置方案改進圖

2.2 通道內(nèi)底板下止水方案

考慮底板底為淤泥②2a土質,水量豐富,進而導致底板承壓較大。在破除底板(深導墻位置)之前,綜合考慮地下間隙水及底板下承壓水的影響,需做止水處理。經(jīng)過各專家組給出的意見設計兩種止水方案,一種為通道內(nèi)高壓旋噴樁止水,另一種為通道外側周邊范圍內(nèi)深層攪拌樁止水帷幕。

高壓旋噴樁止水：在通道內(nèi)底板放出地連墻中心線,同時,在地連墻兩側2 m部位定出向通道底板下方壓漿止水高壓旋噴樁樁位,用吊車從天窗口吊運旋噴樁機至通道內(nèi),機器就位后根據(jù)上述工序進行壓漿止水施工。首先采用引孔機對通道底板進行引孔,兩側各三排,梅花形布置；引孔完成后進行高壓旋噴樁施工,樁徑0.8 m,間距0.6 m,樁長10 m,漿液噴射壓力25 MPa,流量為120 L/min,水泥強度42.5的普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.0,水泥用量為40%。提升速度為0.25 m/min。

深層攪拌樁止水帷幕：在通道外側范圍內(nèi)測量邊界線后外擴一定的尺寸后,將原有路面破除,施作深層攪拌樁,采用深層攪拌機預攪下沉同時,后臺拌制水泥漿液。選用水泥標號425#普通硅酸水泥拌制漿液,水灰比控制在0.45～0.50范圍[3],提升攪拌速度每分鐘不超過500 mm。

過街通道處理方案對比見表1，通過差價對比,選擇旋噴樁止水方案。

表1 過街通道處理方案對比

通過方案實踐,在充分準備各條件下按方案組織施工,在旋噴樁引孔穿過底板后,因底板下水壓過大在引孔鉆頭拔出后水頭噴出2 m多高,導致通道內(nèi)積水,水位上升,同時迅速采用緣木將孔口閉塞,但因水壓過大而將底板上面層沖頂開裂,旋噴樁止水失敗。

圖5 底板下水頭及截水溝

采取的措施：1)由于水頭過大而導致旋噴樁止水無法施工,采取疏導、引流后強排措施,進而達到降壓的目的,即在水頭區(qū)域磚砌截水溝,將水引入通道內(nèi)集水坑，采用2臺15 kW水泵通過天窗口排入原地面水溝內(nèi)。

2)通過降壓措施,每天記錄其水頭高度,分析水頭下降趨勢,待水頭趨于穩(wěn)定且低于臨界水頭高度后方可進行底板深導墻范圍內(nèi)的鑿除。

3)在底板鑿除過程中底板下側間隙水流的涌入,選用南段基坑內(nèi)未加固的淤泥質黏土建立圍堰，中間鑿除段采用機械性強排措施,對于底板縫隙采用高速凝堵漏王配以注漿的方式圍堵,將鑿除區(qū)域約束在閉合框內(nèi)施以底板鑿除,鑿除過程中尋求高效率,在周邊涌水較大的條件下完成深導墻的植筋。見圖6。

圖6 深導墻區(qū)域強排及鑿除示意圖

3 通道外止水

為隔斷原通道圍護樁與通道之間的縫隙水,防止鑿除地連墻部位通道側墻時,縫隙水流進通道內(nèi),同時將深導墻側墻以及圍護樁連為整體,保證成槽過程中的側墻外側土體不被擾動,防止泥漿流失。在地連墻與原通道側墻交匯處進行咬合樁施工,地連墻與通道側墻交匯處共4處,每處咬合樁共10根,地連墻兩側各5根(3根鋼筋混凝土,2根素混凝土),直徑均為1.0 m,樁與樁之間間距為0.75 m。采用全回旋鉆加套筒進行鉆孔施工。

咬合樁樁長由原地面往下均為15 m,拔樁部位咬合樁澆筑至原鉆孔樁底,以防止地連墻成槽時塌孔，同時起到槽壁加固的作用。由于地連墻外側通道永久保留并采用,為防止破壞通道側墻,基坑外側咬合樁緊貼通道側墻。其縫隙采用高壓旋噴樁加固止水,加固形式為6根正三角形布置,樁徑0.8 m,間距0.6 m,樁長10 m,漿液噴射壓力25 MPa,流量為120 L/min,水泥強度42.5的普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.0,水泥用量為40%[4]。提升速度為0.25 m/min；基坑內(nèi)側咬合樁距通道側墻250 mm,以便更好地起到止水效果,更有利于形成整體。

圖7 咬合樁及旋噴樁止水平面布置圖

咬合樁施工是基于通道外側雜填土、淤泥土質中成孔,再者通道內(nèi)的減壓引流導致底板下淤泥與通道外側間隙水形成連通體,外側土體擾動導致通道外側地面下沉,進而在咬合樁施工過程中出現(xiàn)管底突涌現(xiàn)象,咬合樁施工難度加大。

加壓護筒深度,將護筒壓至擾動土體以下范圍,抓斗取土成孔,測試隔時量測樁底至原地面距離,待樁底穩(wěn)定后下放鋼筋籠及混凝土導管灌注,灌注過程要在最短時間內(nèi)完成,以防止混凝土初凝而影響護筒的拔出。經(jīng)過護筒加深灌注,完成了咬合樁的施工,達到了預期效果。

4 結 語

綜上所述,在通道施工過程中,水作為影響跨通道地連墻施工的重要因素,選擇合適的止水方案是最為根本的措施。不容忽視的客觀因素和不可預見因素在止水過程中的影響,旋噴止水、咬合樁止水是最為常見的止水方法而非唯一方法,文中提出截水引流降壓在通道施工中的新思路,克服了旋噴止水在因通道水頭過大而無法施工的弊端,在最低投入的條件下促進了技術問題的解決。