利用既有地下通道作为地下连续墙导墙的施工工艺
0 引言
随着城市化进程的加快,交通拥堵已成为各大城市亟待解决的难题,近年来,轨道交通的快速发展极大缓解了交通压力,为城市的建设发展注入了新的活力。地下连续墙因其施工噪声小、振动少、防渗性能好、对邻近建筑物和地下管线的影响较小、适用于多种土质情况等优点而在城市轨道交通工程建设中得到广泛应用
在城市中心区开展轨道交通工程建设时,经常会遇到各类建 (构) 筑物基础和地下障碍物的干扰,给正常施工带来困难
1 工程概况
宁波市轨道交通3号线一期工程南部商务区站南接鄞州客运总站,北抵鄞州区政府站,位于天童南路路中,车站北侧有东西向横穿天童南路的地下过街通道,与车站主体结构斜交,交角约为10°。车站总长为484.6m,共设6个出入口,其中A, F出入口结合既有跨天童南路的地下通道设置,整合了既有地下空间,提高了车站的出行便利性。车站标准段宽度19.7~21.0m,开挖深度16.2~17.1m,围护结构采用厚度0.8m、深度约35m的地下连续墙。
地下通道为两柱三跨钢筋混凝土框架结构。通道内净宽20.14m,顶板厚度0.35m,底板厚度0.9m,侧墙厚度0.45m,地下室底板顶面埋深约8.9m。地下通道围护结构采用桩径1.0m,长25m钻孔灌注桩;外侧采用桩径0.7m,长17m的高压旋喷桩止水。围护结构与通道结构之间的肥槽区约1.6m范围内采用建筑材料回填。在通道地下连续墙施工位置,底板下部存在部分桩径0.8m,桩长43.5m的工程桩,需在成槽前进行拔除。
根据岩土工程勘察报告,场地地貌属冲湖积平原,场地第四纪地层发育,厚度较大,且层位较稳定,厚度约70~80m,上部软土层厚度在35m左右,地下水位埋深约0.8~2.2m。
2 既有地下通道对导墙施工的影响
地下连续墙成槽前先要构筑导墙,导墙是保证地下连续墙位置准确和成槽质量的关键
目前常规导墙的做法为现浇钢筋混凝土,厚度一般为200~300mm,深度以墙脚进入原状土≥300mm为宜,墙顶面需高出地面100~200mm,防止周围的散水流入槽段内。
由于既有地下通道与地下车站结构相交,地下连续墙成槽机无法在通道内施工。在地面进行施工时,常规导墙的做法是先进行地下通道清障,再用土体回填,回填土体局部加固后,施工导墙结构,但是整个过程不仅施工周期长,而且建设成本较高。
3 利用既有地下通道作为地下连续墙导墙
针对上述困难,设计了一种利用既有地下通道作为地下连续墙导墙的施工工艺,施工流程如图1所示。通过该工艺,尽可能减小导墙施工过程中对既有地下通道的破除和清障,连续墙内的大部分通道结构可以随着后期基坑施工随挖随凿,降低了施工难度,节约了建设成本。
3.1 施工通道内挡水墙
在地下通道内部A, F出入口施工范围外2.0m处各施工1道挡水墙,起到通道结构改造时挡水、隔声、防尘、防污染的作用。
挡水墙采用C25钢筋混凝土结构,尺寸为20.14m×0.3m×3.2m (长×宽×高) ,与顶板梁密贴,形成全封闭。两侧挡水墙设置在地下通道立柱靠近车站主体结构一侧,利用原立柱起到支撑作用,并在两立柱间新增一立柱,挡水墙与地下通道底板之间采用植筋连接。
3.2 施工通道顶板天窗井
由于挡水墙施工会使地下通道内部形成封闭空间,无法作业。为便于后期人员、材料、小型机械设备等进入地下通道内施工,在地下通道顶板的中间位置开挖土体后,局部破除顶板,施工1个天窗井,尺寸为3.0m×5.5m,如图2所示,并在天窗井周边浇筑高度0.6m的挡墙,防止雨水流入。
3.3 拔除连续墙部位通道围护桩
由于原地下通道结构与围护结构之间有建筑材料回填,经探查该部位地下水丰富。为了隔断地下通道与围护桩之间的缝隙水,防止凿除通道部位侧墙时,缝隙水流入地下通道内,考虑与地下通道侧墙交汇处外侧施工钻孔咬合桩封闭该缝隙,需要拔除原地下通道围护桩。拔桩范围按照地下连续墙及其两侧1.0m范围考虑。
由于围护桩埋在道路下方,施工时,破除地下连续墙部位两侧原地面,以1∶1放坡开挖找出需拔除的原地下通道围护桩,采用全回转钻机拔除后,立即采用水泥掺量25%的黏土回填。
3.4 施工钻孔咬合桩
地下连续墙与通道侧墙共4处交汇,清除原围护桩障碍后,每处施工10根钻孔咬合桩,地下连续墙每侧各5根,其中3根钢筋混凝土桩,2根素混凝土桩,如图3所示。钻孔咬合桩直径取1.0m,桩间距为0.75m。拔桩部位钻孔咬合桩浇筑至原钻孔桩底,以防止地下连续墙成槽时塌孔,同时起到槽壁加固作用,其余桩长由原地面往下15m。
由于地下连续墙外侧地下通道永久保留并采用,为防止破坏地下通道侧墙,基坑外侧钻孔咬合桩紧贴地下通道侧墙,其缝隙采用6根正三角形布置的高压旋喷桩加固止水,桩径0.8m,间距0.6m,桩长15m。基坑内侧钻孔咬合桩与地下通道侧墙咬合25cm,以便更好地起到止水效果,如图4所示。
3.5 拔除连续墙部位通道工程桩
拔出通道底部影响连续墙施工的工程桩时,需要局部破除通道底板,为了防止地下水涌入通道内,采用引孔机对地下连续墙两侧2.0m范围内地下通道底板进行引孔,两侧各3排,梅花形布置,引孔完成后采用高压旋喷桩对地下通道底板下部进行止水,高压旋喷桩桩径0.8m,间距0.6m,桩长10m。
根据地下通道设计图纸,测出底板下部地下连续墙两侧2.0m范围内的工程桩桩位,由人工采用风镐破除底板,找出需拔除的工程桩。将工程桩坐标值引测至地面,采用全回转钻机拔除工程桩,并立即采用水泥掺量25%的黏土回填。工程桩拔除回填后,地下通道底板破坏处采用C30钢筋混凝土硬化,钢筋布置同通道底板钢筋布置,并与底板钢筋焊接,便于导墙施工。
3.6 通道内架设钢立柱
由于地下连续墙施工前需破除地下连续墙部位的通道顶板,这将破坏通道顶板的整体结构,成槽机及履带式起重机在原地面施工时存在安全隐患,因此地下通道内需架设钢立柱进行支撑,钢立柱采用609钢管,壁厚16mm。
钢立柱支撑在地下连续墙两侧2.0m位置,每侧支撑2根,底部固定端立在地下通道底板,顶部支撑于地下通道顶板东西向纵梁底,钢立柱与顶板空隙处采用钢楔形块填塞,钢立柱底垫为尺寸800mm×800mm×20mm的固定钢板,确保钢立柱与地下通道纵梁、底板的密贴,钢立柱截面如图5所示。
3.7 施工深导墙
在原地面地下连续墙两侧3.0m范围,以1∶1.5放坡开挖地下通道顶板以上覆土,并在地下通道底板测出地下连续墙的边线,两侧各外放50mm施工深导墙。深导墙厚度取400mm,采用C30混凝土,与地下室顶部相接部位设置了1.0m宽的支座,该部分导墙还是位于地下通道顶板上方的土中,为常规导墙。
地下结构内的导墙由通道底板向上施工,先凿除导墙部位地下通道底板和侧墙保护层,导墙钢筋与底板、侧墙钢筋焊接或植筋,植筋深度200mm。再破除导墙部位地下通道顶板结构,顶板主筋与导墙竖向主筋焊接,使顶板与导墙形成一个整体,稳定顶板上部覆土、槽内泥浆对导墙的侧压力。地下室内部导墙与地下室结构形成一个稳定的整体结构,如图6所示。
3.8 破除地下通道顶、底板及侧墙
导墙混凝土强度达到100%后破除地下连续墙部位地下通道顶、底板及侧墙,地下通道破除范围为地下连续墙两侧各外放50mm。对于地下通道顶板及侧墙,采用绳锯切割,底板采用人工风镐凿除。由于地下通道底板厚度大,需要分层破除,每层破除厚度≤300mm,最下层要边破除边采用25%水泥掺量的黏土进行回填,并用平板振动机夯实,以防底板下部地隙水突涌。路面硬化处理铺双层16@250双向钢筋网,并与地下连续墙导墙钢筋连接后浇筑C30早强混凝土进行硬化。
3.9 施工地下连续墙
地下连续墙成槽时,为确保导墙及槽壁的稳定,要求成槽机与槽边保持至少3.0m的距离,并应及时运出开挖出的土体,以减少对导墙的侧向压力。同时,大型机械设备禁止靠近槽壁两侧3.0m范围内。
由于导墙间距大于地下连续墙宽度,为控制成槽垂直度,开挖槽段前 (第1抓) 应先将抓斗垂直放入导墙内,抓斗要紧贴地下连续墙内侧槽壁。每斗进尺深度控制在0.5m左右,禁止抓斗过度挤压槽壁。抓斗出入导墙口时应轻放慢提,防止泥浆形成涡旋,影响导墙的稳定性。
4 结语
在地下工程中,现有地下结构的建设施工往往受到已有地下设施的制约,给正常施工带来困难,城市中心区复杂的施工条件对地下连续墙的施工技术提出了更高的要求。本文结合宁波市轨道交通工程建设实践,详细介绍了利用既有地下通道作为地下连续墙导墙的施工工艺,减少了地下连续墙施工过程中的工程清障,降低了施工难度,可为类似工程的地下连续墙设计、施工提供借鉴。
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