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管网知识 | 横跨地下管线的地下连续墙拼幅施工技术
来源:www.cqzrhj.com 发布时间:2023年06月07日

      前 言


      在城市修建地铁车站时不可避免需进行大量市政管道改迁,其中包括电力管线、通信管线、给水管线、雨水和污水管线、热力管线、燃气管线,还有一些保密的地下(军事)管线。由于这些管线管理工作分属于不同的部门,可能会因为各种原因无法迁改或无法按时迁改。尤其是一些直径大、刚度大、不能左右偏摆的管线,如自来水管、污水管、集化管等。当不能改迁时需采用原位保护方式,但采用地下连续墙在管线相交处避让分幅的方法处理将会造成地下连续墙结构不能正常封闭,形成一道竖向通缝,施工处理较麻烦。如高压旋喷加固、缺口坑外侧进行注浆加固、内侧进行地下连续墙竖向分段掏挖逆作法封堵闭合等处理措施,处理过程中往往会因封堵质量问题造成基坑渗漏水乃至更大的风险。本文主要介绍了地下连续墙在管线处不进行分幅避让,直接横跨地下管线拼幅施工的方法,此方法很好地避免了地下连续墙竖向通缝及后期加固处理的风险。


       1.工程概况


       苏州市轨道交通四号线Ⅳ-TS-05标土建工程包括观前街站、观前街站-乐桥站明挖区间、乐桥站(含一号线与四号线之间联络线),均为地下2层结构,采用明挖顺做法施工。主体围护结构均为800 mm厚地下连续墙,地下连续墙之间采用H型钢接头。由于本标段位于古城区市中心,地下管线极多,施工过程中除部分管道需废除或改迁外,仍有部分横穿管线需进行原位保护施工地下连续墙。具体统计如表1所示。


表1  横穿管道汇总表


      2.工程地质情况


      地区地基土岩性主要为杂填土、黏土、粉质黏土、粉土、粉砂等,各土层依次为:①1填土层;①2浜填土;③1黏质黏土层;③3黏质粉土层;④2粉砂层;⑤1粉质黏土层;⑤2砂质粉土层;⑦1粉质黏土层;⑦2粉砂层;⑦3粉质黏土层。

      基坑开挖深度约18.10 m,车站底板主要落在④2粉砂层,地下连续墙底位于⑤2砂质粉土层。


      3.横跨管线地下连续墙施工工艺


      3.1  进行横穿保护管线的开挖


      管线保护方案经产权单位同意后,根据物探资料在连续墙与管线相交处采用人工探挖。过程中需要产权单位指派专人现场指导防止管线破坏。开挖时应根据管线的具体埋深进行适当放坡或临时围护,当开挖深度接近管线时采用人工掏挖,避免管线损坏,如图1所示。


图1  人工管线掏挖


      3.2 保护管线钢板包裹加固保护


      当人工将管线完全开挖出来后,根据管线直径大小与斜交角采用2 cm厚的钢板,焊接成大小合适矩形盒对管线进行包裹保护,如图2所示。


图2 矩形钢板盒保护


       钢板矩形保护盒长度应超出地下连续墙厚度,并留有一定长度锚入导线墙内,一般>30 cm。对应位置的导墙厚度和钢筋配筋率也应加强,确保地下连续墙成槽时管线保护区域的整体稳定性。若需保护的管线埋深超过了导向墙的深度,则将对应导线墙进行加深处理,深导墙底面标高应超过管线埋深50 cm。当整个管线钢板保护盒焊接(满焊)完成后,采用临时支架对其固定,并将钢板保护盒内壁与管线之间的空隙用双快水泥或混凝土填充密实,确保后期无渗漏水。


       3.3 横穿管线地下连续墙导向墙施工


      管线采用钢板包裹加固的方式进行保护,加固后施工地下连续墙导向墙,施工方法控制要点同常规导向墙施工。导向墙施工拆模后及时加撑与回填土,以防止向内变形塌孔。若导墙埋深较大时,采用分层浇筑施工


       3.4 根据横穿管线位置调整原设计地下连续墙分幅线


      地连墙施工需根据横穿管线位置重新进行地连分幅线调整。分幅时以管线保护幅为首开槽段为宜,可利用首开段水平两边均有型钢增加钢筋笼结构刚度。若条件不具备,无法安排首开幅时则需要对无型钢侧的地连墙钢筋笼桁架筋进行加强,确保钢筋笼吊装刚度。管线保护幅分幅宽度控制在6~8 m。地下连续墙分幅线调整,应统一考虑,尽可能保证基坑对侧地连墙分幅线保持一致,确保钢支撑安装在地连墙接缝外1 m范围,避免支撑点位于接缝处。


      3.5 泥浆制备


      因本标段地质主要是粉土、粉砂层,加之管线影响成槽时间较正常幅成槽时间长,为确保坑槽稳定,泥浆制备时应比正常槽段泥浆在比重与黏度上稍有增加。一般取值为:比重1.07~1.08、黏度28~30 MPa·s。成槽过程要随时保证泥浆液面高度,泥浆循环,确保坑内泥浆护壁效果良好,防止坑槽坍塌。


       3.6 挖槽施工


      管线处首开段成槽开挖宽度为:管线保护盒宽度(60~100 cm),加上2倍成槽机抓斗成槽宽度,一般为2×290 cm=580 cm,再加20 cm富余系数,合计宽度为660~700 cm。地下连续墙施工采用成槽机成槽,膨润土化学泥浆护壁,具体成槽步骤如下。

       1)成槽机抓斗在不撞击管线钢板保护盒的前提下,紧靠着管线钢板保护盒外侧进行抓土成槽,先将管线两侧的土方一次抓完到底成槽。

       2)分别在成槽机抓斗左右侧逐次加焊斜牛腿削土刀,通过调整抓斗位置水平插入管线保护盒下方,逐层切削管线钢板保护盒底部竖向余土,直至地下连续墙贯穿成一个整体。利用加焊斜角削土刀修槽,前后两次修槽的长度必须叠合≥20 cm,保证槽壁的平整。

       3)修槽完成后清理管线保护盒上面余土。利用导管反循环清槽,清除沉淀到槽底泥浆中的土壤颗粒以及成槽过程中开挖落下的土渣。最终达到泥浆比重、沉渣厚度符合规范要求,成槽完毕。

       3.7 钢筋笼加工与吊装


      1)钢筋笼加工。钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和管线所处位置,将每幅制作成2片承插式拼幅钢筋笼,并根据管线保护盒的大小和位置,分别在钢筋笼上对应位置预留出合适的管线包裹孔洞。孔洞大小比保护盒横截面在上、下、左、右四面各大出10~20 cm,确保钢筋笼的顺利拼接。制作钢筋笼时严格按照施工图纸加工,尤其是钢筋笼桁架筋的焊接质量与主筋的螺纹套筒连接质量的控制,确保地连墙吊装时钢筋笼不出现过大变形。每一幅钢筋笼吊筋长度必须根据现场实测导向墙进行推算加工,确保预留孔洞位置准确。

      2)钢筋笼吊装。先吊装承插式母头钢筋笼入槽,根据点位精 确定位后再吊装承插式公 头钢筋笼,通过调整钢筋笼水平位置实现承插接口完 美对接。拖拉时要轻柔,避免擦伤槽壁,安放过程中严禁钢筋笼猛烈撞击管线保护外壳。吊装过程由专人指挥。槽内泥浆液面始终保证地下水位线上,泥浆损失及时补浆,确保吊装过程槽壁安全。


       3.8 水下混凝土灌注


      钢筋笼吊装定位后,在拼幅钢筋笼型钢外侧采用安装接头箱,回填沙袋方式将成槽超挖部分填充密实,防止混凝土扰流影响下一槽段施工。浇筑方法同正常槽段地下连续墙水下混凝土灌注。为确保混凝土浇筑连贯性,防止断桩。严格按照方案要求进行混凝土原材料质量控制,正式浇筑前需确保现场混凝土运输车有2~3辆富余量。考虑拼幅施工挖槽时间较长混凝土浮浆厚,水下混凝土超灌深度可适当加深,控制在50~80 cm。确保冠梁施工凿除混凝土浮浆后强度满足设计。另为确保保护套管处地连墙混凝土密实度,待混凝土浇筑完成后,人工采用振捣棒对应位置混凝土进行复振。


       3.9 横穿管线与地下连续墙交接处二次封堵与加固


      待整个基坑封闭且冠梁及第一道支撑施工完成后,对管线保护部位地下连续墙进行掏挖,检查封闭质量。现场根据管线保护盒处的渗漏情况,通过化学注浆进行封堵,为后期管线悬吊保护与基坑开挖提供干燥、安全的施工环境,如图3所示。


图3 横穿管线与地下连续墙交接处二次封堵与加固


       3.10 效果评价


      基坑开挖后,观察钢筋笼接头处及管线包裹处无渗漏现象,地下连续墙表面平整,质量等同于正常地下连续墙。实现了不切改管线施工的目的,回避了传统地下连续墙避让法施工竖向通缝,节省竖向通缝后期处理费用,缩短了工期,规避了一系列后期的通缝加固处理的风险。开挖后接头效果如图4所示。


图4 开挖后接头效果


      4.结束语


      横跨城市管线直接施工地下连续墙的方法,是明挖车站施工时、管线改迁不及时、为满足工期限制的一种措施。该方法节约了工期的同时节约了管线改迁切割的费用,是值得借鉴的一种施工方法。但因施工成槽时间较长,容易造成坍孔,施工时必须加强护壁泥浆质量控制。因为管线最终横跨基坑,施工过程中需对悬挂管线做相应的保护措施,确保管线安全。



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