有限空間下地下連續(xù)墻施工技術(shù)

張懷鵬

(中鐵十六局集團軌道公司，北京通州 101100)

傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻采用成槽機配合履帶吊整體的施工工藝，這種方法適用于場地空曠，車站上空無障礙物的施工條件。但對于在有限的空間下，進行地下連續(xù)墻施工，往往需要綜合多種施工方法和大型施工設(shè)備，施工難度大、安全風(fēng)險高、速度慢、施工質(zhì)量難以把控。

本文結(jié)合地鐵8號線河景路站面110kV高壓架空線橫跨基坑影響。地下連續(xù)墻鋼筋籠整體加工，采用折臂吊分段吊裝，與此同時為了確保施工時高壓線安全狀態(tài)，采用限高架主動防護結(jié)合紅外線報警及非接觸智能預(yù)警設(shè)施，形成了全方位立體監(jiān)控系統(tǒng)的施工工法，成功地解決了有限空間下低凈空近距離條件下深基坑地下連續(xù)墻施工難題，使施工工期大大縮短，于此同時減少了高額的管線改遷費用，提出了質(zhì)量控制的建議及措施。對有限空間下類似地鐵工程具有指導(dǎo)作用。

1 工程概況

中鐵十六局集團有限公司承建的杭州地鐵8號線河景路站位于杭州市蕭山區(qū)規(guī)劃西青三路上，為地下2層島式站臺車站。車站全長229.96m，標準段基坑寬度21.7m，開挖深度約15.2m，端頭井基坑寬度25.8m，開挖深度約17.1m。車站主體結(jié)構(gòu)采用雙層雙柱三跨現(xiàn)澆混凝土箱型結(jié)構(gòu)。車站上空有一條110kV架空高壓電力裸線橫跨基坑，呈東北、西南走向與車站斜交，杭州電力局工作人員測得導(dǎo)線弧垂最低點為16.06m，光纜10.6m；。在圍護結(jié)構(gòu)施工階段，共有10幅地下連續(xù)墻受到高壓線的直接影響(圖1)。

圖1 高壓線橫跨車站基坑

2 施工設(shè)備選型

由于車站上方110kV高壓線的存在，要求所選用的機械設(shè)備能夠滿足低凈空條件下施工，本工程原計劃采用臥式成槽機(金泰SGL40)、低凈空銑槽機(寶峨MBC30)、沖擊鉆機。其中低凈空銑槽機成本費用高，維修和維護要求專業(yè)技術(shù)高，需要專門技術(shù)人員操作，不利于項目實施；沖擊鉆機設(shè)備簡單，操作方便，機械故障率低，孔壁穩(wěn)定，泥漿用量少，但是對于原狀土層擾動較大，成槽較慢，無自動糾偏裝置，槽壁垂直度難以保證；并且常規(guī)的成槽機工作狀態(tài)機械高度約15m左右，無法滿足低凈空下施工要求。臥式成槽機(金泰SGL40)成本費用低，維修維護要求低，且具備自動糾偏裝置，槽壁垂直度能得到可靠保證。

鋼筋籠分節(jié)吊裝作業(yè)預(yù)案中對門式架吊裝、折臂吊(俗稱：鷹嘴吊)吊裝進行比選，門式架施工雖能滿足施工要求，但需要預(yù)先鋪軌，靈活性差，鋼筋籠對接難度大，耗時耗力，進度緩慢，且手動葫蘆無法滿足起重要求，必須安裝電動葫蘆進行起重作業(yè)，安全系數(shù)低；折臂吊(俗稱：鷹嘴吊)不僅能滿足低凈空下的施工要求，而且施工靈活，經(jīng)濟效益好，大大提高施工進度。故本工程最終選用成槽設(shè)備：臥式成槽機(金泰SGL40)，吊裝設(shè)備：折臂吊(拓達150t)。

3 高壓線下防護措施

在110kV外電架空線路附近施工作業(yè)時，施工機械的任何部位或被吊物邊緣與架空線水平安全距離為4m，垂直安全距離為5m?？紤]到外界自然條件的影響，如風(fēng)向，室外氣溫過高等都會導(dǎo)致導(dǎo)線的水平、垂直方向發(fā)生偏移；為了確保高壓線下施工安全，適當(dāng)增加安全距離的預(yù)留是有必要的，將高壓線下安全距離垂直方向上控制在6m，水平方向上控制在10m。

3.1 限高架的搭設(shè)

在車站地下連續(xù)墻施工過程中，主要影響高壓線安全的施工活動為地下連續(xù)墻的成槽施工以及鋼筋籠的吊裝作業(yè)。在車站施工開始前通過搭設(shè)限高防護架的方式輔助限制機械高度，保證高壓線安全。

限高防護架采用鋼管立柱加鋼絲繩搭設(shè)，立柱：采用φ20cm的鋼管柱，埋入基礎(chǔ)1.3m用混凝土澆筑，地上0.5m處焊接四道斜撐，并全部澆筑到基礎(chǔ)內(nèi)，鋼管柱底部設(shè)置防撞墩(長×寬×高=1m×1m×1.4m)，立桿地面以上高度為9m。立柱沿施工便道兩側(cè)布置，要求覆蓋整個高壓線影響范圍，便道外側(cè)各布置5根，共10根φ20cm的鋼管柱，柱頂安裝紅外線電子報警器?？紤]到夜間工作情況，在立柱上每隔1.5m刷反光漆，并沿外側(cè)立柱安裝輪廓燈。立柱間連接：基坑兩側(cè)連接在柱頂用φ10cm的鋼管柱進行連接；基坑兩側(cè)的立柱之間，采用尼龍繩進行連接(圖2、圖3)。

圖2 限高防護架搭平面設(shè)示意

圖3 施工現(xiàn)場限高防護架搭設(shè)

3.2 報警系統(tǒng)布置

3.2.1 紅外線報警裝置

在立桿頂部設(shè)置紅外線對射報警器，共設(shè)置5組.覆蓋整個高壓線影響區(qū)。當(dāng)施工機械進入高壓線影響區(qū)遮斷紅外線光束時就會引發(fā)報警，提示高度超限，立即停止作業(yè)，保證高壓線安全。

3.2.2 非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)

施工中會經(jīng)常使用到臨時租賃機械，這些設(shè)備操作人員對于現(xiàn)場110kV高壓線情況不明，再加上設(shè)備操作人員受注意力、判斷力、視力范圍、風(fēng)力風(fēng)向、設(shè)備運動的慣性等影響，極有可能因為意外情況造成觸電事故，因此在高壓線影響區(qū)作業(yè)的臨時租賃機械上安裝有YJM-55型高壓電力設(shè)備非接觸智能預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)這些設(shè)備在高壓電力線路附近進行工作時防觸電預(yù)警系統(tǒng)會隨著距離的變化，電壓的變化，自動檢測設(shè)備與高壓線路的距離，當(dāng)距離到達設(shè)置的范圍時就會自動報警。

4 施工技術(shù)措施

高壓線下受到影響的地下連續(xù)墻(N15～N19、S15-S19)采用金泰SGL40低凈空液壓抓斗成槽，拓達150t折臂吊進行分節(jié)吊裝施工，其中鋼筋籠長41.8m，分7節(jié)進行吊裝，約6.5t/節(jié)，鋼筋籠分6節(jié)制作(即7m+7m+7m+7m+7m+6.8m)。分節(jié)鋼筋籠吊裝入槽接頭對接處采用直螺紋套筒對接，最后整體進行水下混凝土澆筑。

4.1 成槽施工

出于鋼筋籠安全平移、順利對位考慮，地下連續(xù)墻鋼筋籠吊裝分解對接垂直度偏差較大，施做導(dǎo)墻時迎土側(cè)已向外擴大80mm，內(nèi)凈空達到880mm；成槽垂直度控制通過成槽機自帶自動糾偏裝置儀表與超聲波檢測輔助修槽來實現(xiàn)，每幅墻超聲波檢測3次，垂直度精度控制在1/300以內(nèi)。地下連續(xù)墻鋼筋籠下放過程不可逆轉(zhuǎn)，一經(jīng)下放無法再提起，因此成槽施工時成孔深度比設(shè)計深度深30～50cm。

本工程地下連續(xù)墻施工多處于富水粉砂層，成槽施工中調(diào)節(jié)泥漿配合比無法達到槽壁穩(wěn)定效果，造成成槽過程中出現(xiàn)側(cè)壁塌孔現(xiàn)象，嚴重影響施工地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，提前在地下連續(xù)墻周邊輔以成槽降水井來提高槽壁的穩(wěn)定性。

地下連續(xù)墻鋼筋籠連接6次，用時約14～16h，槽壁穩(wěn)定性要求較高，為避免出現(xiàn)槽壁縮頸現(xiàn)象，新鮮泥漿黏度和泥漿相對體積質(zhì)量兩項指標上限相應(yīng)放寬至30和1.2。循環(huán)泥漿參數(shù)控制(相對體積質(zhì)量1.05～1.25；黏度30～40；含砂率小于7 %)確保泥漿護壁質(zhì)量。鋼筋籠安放時相應(yīng)增大對泥漿指標與泥漿液面高度的檢測頻率，如發(fā)現(xiàn)泥漿相對體積質(zhì)量過小的情況應(yīng)立即補充泥漿相對體積質(zhì)量較大的漿液，基本保證漿液與導(dǎo)墻頂面持平。二次清孔達標后再進行水下混凝土灌注。

4.2 鋼筋籠制作

因為鋼筋籠需分節(jié)吊裝，每節(jié)鋼筋籠制作精度直接影響地下連續(xù)墻整體質(zhì)量，所以影響區(qū)地下連續(xù)墻鋼筋籠統(tǒng)一安排在鋼筋加工場鋼筋平臺上整體分節(jié)制作。綜合考慮到(1)已加工成品的分節(jié)鋼筋籠鋼筋不可進行軸向平移或旋轉(zhuǎn)，只可通過扭力扳手轉(zhuǎn)動套筒完成機械連接；(2)鋼筋接卸連接的過程中，鋼筋籠需在空中停留等待，需要盡量簡化操作，縮短施工時間，實現(xiàn)連續(xù)流水作業(yè)，以減少操作過程中發(fā)生意外情況的可能性，確保施工安全可控。每節(jié)鋼筋籠之間采用直螺紋套筒進行機械連接，并對每節(jié)鋼筋籠進行編號刻劃標識，主筋制作前統(tǒng)一進行調(diào)直，確保沒有局部的彎折。

4.3 鋼筋籠吊裝

本工程鋼筋籠吊裝過程中原計劃采用門式架吊裝施工，門式架施工雖能滿足施工要求，但仍需要大型吊車進行配合，施工前需預(yù)先鋪軌，靈活性差；普通手動葫蘆無法滿足起重要求，必須安裝電動葫蘆進行起重，安全系數(shù)低；鋼筋籠對接難度大，耗時耗力，進度緩慢；根據(jù)前期施工效果。折臂吊比門式架施工靈活，無需外部設(shè)備輔助，經(jīng)濟，大大提高施工進度。經(jīng)過前期的施工對比，最終確定采用折臂吊進行吊裝作業(yè)。

鋼筋籠在吊裝過程中如何防止變形是鋼筋籠吊裝控制要點，一旦鋼筋籠變形很難連接成一個整體，因此鋼筋籠中心位置、吊點位置選擇是否合理，都是確保鋼筋籠起吊回直后垂直度的關(guān)鍵。分節(jié)吊裝鋼筋籠時，扁擔(dān)采用水準儀進行調(diào)平，安排信號工進行指揮吊裝，隨放隨接，專職安全員全程旁站。用槽鋼扁擔(dān)將第一節(jié)鋼筋籠擱置于導(dǎo)墻面上，待第二節(jié)鋼筋籠起吊與第一節(jié)鋼筋籠進行直螺紋套筒連接。

4.4 彩條布隔離槽壁

本工程位于錢塘江東岸，地下連續(xù)墻自上而下主要穿越：②42砂質(zhì)粉土夾粉砂、③4砂質(zhì)粉土、③5粉砂等復(fù)雜地層，由于臥式成槽機成槽時間較長，且由于鋼筋籠分節(jié)下吊連接難度較大，槽壁穩(wěn)定性要求較高，為避免出現(xiàn)槽壁縮頸現(xiàn)象，導(dǎo)致該槽段鋼筋籠保護層減小，在開挖過程中會出現(xiàn)地下連續(xù)墻大面積漏筋現(xiàn)象，極易發(fā)生流砂、管涌事故，嚴重影響基坑安全；為了確保地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，在鋼筋籠分節(jié)下方過程中在開挖側(cè)鋼筋籠表面固定彩條布，彩條布有效隔離鋼筋與槽壁，防止泥土塌入地下連續(xù)墻內(nèi)，有效防止了地下連續(xù)墻出現(xiàn)泥土夾層及漏筋的現(xiàn)象(圖4)。

5 結(jié)束語

該技術(shù)有效解決了高壓線下地下連續(xù)墻施工難題，減少了環(huán)境影響，保障了施工安全，提高了施工效率，縮短了工期，使得河景路站連創(chuàng)杭州地鐵8號線地下連續(xù)墻封閉、土方開挖、盾構(gòu)始發(fā)，主體封頂，附屬結(jié)構(gòu)開工等多項第一，施工進度、安全質(zhì)量持續(xù)領(lǐng)跑全線，受到了總承包單位及業(yè)主單位的一致好評，社會效益明顯。

圖4 鋼筋籠彩條布安裝示意圖