地铁车站施工中地下连续墙多种工法的混合应用

地铁车站施工中地下连续墙多种工法的混合应用摘要：新加坡DTL C902项目土质复杂，车站一端紧邻现有车站，并且有一部分在现有车站下方，一端靠近两栋百米以上办公楼，车站建造难度很大。

本文介绍了该项目车站的地下连续墙施工中采用的几种工法，并分析了各工法的选择原因，及施工过程中易出现的问题及处理措施。

为同类工程提供借鉴，为混合工法施工拓宽思路。

关键词：地下连续墙；接头板工法；超割工法；低净空施工工法项目工程概述（一）工程概况C902 工程包括一个地下车站和两条520米左右的地下隧道，车站长217米，宽20米，深42米, 位于滨海湾繁华商业区中心，新建车站紧连现有的宝门廊车站，及42层高层办公楼，且是新加坡目前为止开挖最深的地铁站，基坑水平位移容许值仅为15毫米，给设计和施工带来较大的挑战。

（二）工程地质条件1）深0-15m砂性回填土SPT 3-152）深15-21m 较密实、密实细砂SPT 15-1003）深21m以下密实细砂SPT 1004）南部通风井处为原有海岸护堤，均为大型硕石（三）工程特点由于本工程特殊的地理位置以及，特殊的地质条件，地下连续墙施工选用多种工艺混合施工方案，连续墙厚度分别为0.8米、1米、1.2米、1.5米四种，深度为26-54米，其中一部分在原有车站之下，受到净空的限制，许多重型器械需要经过改装，并且在施工工艺上也需进行改进与创新。

一、工法概述（一）工法选用施工中根据土质及位置情况分别选用了：1.接头板工法（CWS） 2.超割工法（Overcutting method）3.低净空施工法(Low headroom method)（二）工法介绍1）接头板工法（CWS）1.1工法及设备选择车站南北有两个出入口，地下墙深度分别为26米和35米，而底板底面最深处距底面仅为20米，使用接头板工法，接头板长度较短，容易剥离。

并且2/3的土层为较为柔软的砂性回填土，适合使用易于操作维修、运转费用低的抓斗式成槽机。

因此，在车站南北出入口的地下墙施工中，选用接头板工法及抓斗式成槽机。

接头板工法是法国地基公司经过潜心研究开发出来的一套地下墙施工工法，CWS接头方式是地下墙施工技术的一项重大突破和进步。

该工法运转费用低、止水效果好，是新加坡地下连续墙施工中最常用的工法之一。

1.2工法原理槽壁按照一定的顺序进行开挖，在开挖好的槽段中埋入CWS接头板，接头板一面平整一面不规则的钢板，在不平整的一面预留一条橡胶止水带（如图一）。

埋入接头板后进行换浆清孔，吊装钢筋笼，混凝土浇筑完毕后不用立即移动和拔起CWS接头板而进入相邻槽段的开挖阶段。

抓斗式成槽机的一段紧贴接头板平整面进行开挖，即可保证相邻槽段的倾斜度一致又可在剥离接头板后槽段无夹泥。

完成开挖后立即剥离接头板，此时预先植入接头板的橡胶止水带一段已经嵌入浇筑好的地下墙，另一端暴露于相邻槽段中，然后进行换浆清孔，吊装钢筋笼，浇筑混凝土。

两幅地下墙中间不但有复杂的入水路径，并且夹住橡胶止水带，起到效果极佳的止水密封作用。

图一CWS工法的槽壁类型主要为三种：起始幅、中间幅和收尾幅。

起始幅通常是第一幅，使用抓斗挖掘机正常开挖，在槽壁两端分别埋入接头板，浇筑完成后为两端凹进的形状，可用符号“> ”表示。

（两幅地下墙连接方式如图二）图二1.3重点难点由于CWS工法的开挖中，挖掘机的一端紧贴前一幅的接头板，于前一幅的倾斜度保持一致，因此，起始幅对垂直度的要求比较高。

当然除了在开挖过程中严格控制垂直度也可在放置接头板时人为控制槽壁的垂直度。

CWS工法对于开挖质量要求非常严格。

一旦开挖垂直度不高，或者发生任意方向的塌孔，都会严重影响下一幅的成槽质量。

混凝土浇筑过程中，如果大量的混凝土通过塌孔绕过并包住接头板，将给下一幅的开挖带来巨大困难。

更严重的是，如果绕过的混凝土过多，接头板被混凝土包的过紧无法剥离，将严重影响地下墙的质量及施工进度。

剥离接头板之前需使用吊车或抓斗成槽机吊住带扣耳的重凿，重凿的两个扣耳扣住接头板的翼缘，紧贴接头板，剥离绕过的混凝土。

为了使绕过的混凝土较易被剥离，可在接头板平整的一面覆盖泡沫塑料，用铁丝网箍紧，再进行埋置。

除了对开挖质量精确的控制，特殊使用的装备，科学合理的施工计划也是CWS工法中非常重要的环节。

初始幅预埋的接头管如长时间不剥离，随着混凝土强度的增加施工难度将越来越大。

因此，可设置多个初始幅，利用合理的计划使得收尾幅与初始幅相接时间缩短。

2）超割工法(Over cutting method)2.1工法及设备选择车站的主体结构深度为48-54米，且靠近42层办公楼，要求施工振动小，噪音低。

21米以下多为硬度较高的密实细砂。

如果采用传统的抓斗式成槽机，在开挖至硬度较高的密实细砂层时将遇到巨大困难，不仅无法按时达到工程进度要求，而且可能造成垂直度不符合标准影响工程质量，甚至会由于震动过大以及成槽时间过长引起槽壁坍塌，影响到附近的超高层建筑引发车站位移。

而基坑水平位移容许值仅为15毫米。

根据土质报告，车站主体部分3个监测点提供的钻探记录表明，三处的古冲击层的水平分别为95mrl,90mrl,86mrl.而地面水平为103.6mrl,古冲击层在地面以下平均深度只有13米左右，而21米以下更是强度很大的古冲击层，极不利于抓斗成槽机的开挖成槽。

由于主体部分的地下墙深度为48米，底板的深度为42米左右。

如果采用接头板工法，根据规定，橡胶止水带应在底板底面以下三米，近30米的橡胶止水带将在坚硬的古冲击层中。

45米长的接头板过长，不利于剥离，如果剥离失败接头板将嵌入地下墙，严重影响防水效果和地下墙质量。

综上所述，超割法（Overcutting method）及相应的铣槽机将代替接头板法（cws）及抓斗成槽机。

铣削式成槽工法是目前在国外叫为流行的成槽工法。

该工法具有工效强、精度高、适用范围广(所有土层)、成槽宽度大、深度深、施工振动小的特点。

恰恰符合C902工程的工作要求。

2.2设备原理本工程采用德国宝峨公司（BAUER）生产的BC30型铣槽机。

铣槽时两个铣轮低速反向旋转，其铣齿将地层土体铣削破碎,中间液压马达驱动泥浆泵，通过铣轮中间的吸砂口将钻掘出的岩渣与泥浆混合物排到地面泥浆站进行集中除砂处理、然后将净化后的泥浆返回槽段内，如此往复循环。

铣槽机铣头部位设有传感器，操作人员可通过操作室内的显示屏直观的看到铣槽机的工作状态，以及成槽的参数数据。

通过操作进一步的控制纠偏，从而有效的控制成槽的垂直度。

2.3工法原理超割工法(Over cutting method) 的精髓是在两幅已经浇注完成的槽段中间重新切削一幅槽段。

两幅已浇的槽段边缘的混凝土被铣槽机铣头切削打磨粗糙，形成不透水的连接表面。

（如图三）图三以C902项目为例，由于铣头宽度为2.8米，厚度根据地下墙要求为0.8米、1米、1.2米、1.5米四种。

先行幅的开挖宽度应尽可能大，以减少地下墙接缝数量。

然而过大的开挖宽度会造成地质不稳定。

因此，先行幅的宽度一般是在满足地质稳定情况下尽可能加大。

C902项目经过计算验证，先行幅的最大宽度选为6米。

两幅先行幅之间的距离为2.54米，（根据具体情况而定，也有其他尺寸）中间幅掘进过程中将切削两边先行幅地下墙的混凝土，一边超割130mm，也就形成了粗糙的不夹泥的止水连接面。

（如图四）图四该工法打破了以往放置止水钢板，锁扣管的常规。

C902项目后来的开挖中证明该工法的止水效果出色。

开挖至43米处时，两幅地下墙接口处止水效果良好。

2.4质量控制铣槽过程中应严格控制槽壁的垂直度，以免在地下墙底部出现前后错开，形成连接断面，大量漏水而产生重大事故。

成槽后需要利用超成波探测器再次检测，分析超声波图像，检测槽壁垂直度、有无槽壁坍塌等。

而且需要分析相邻槽段超声波图像，确认相邻两幅地下墙接口处超割到位，没有夹泥层。

充分进行槽壁刷洗，用两头带有钢丝的刷子反复洗刷，去除接缝处的附着泥沙及泥皮，以保证接缝处的防水性能。

在各个阶段都要保证泥浆的各项指标符合标准，分别在成槽过程中、成槽完成后、清孔完成后、浇注前进行多次泥浆测试。

中间幅的成槽过程由于需切割先行幅的混凝土，混凝土碎渣与泥浆混合后泥浆的性质会产生较大变化，因此应注意检测泥浆性质，及时更换泥浆。

由于需要切割已浇筑的地下墙，在吊装钢筋笼的时候应当控制钢筋笼的位置和垂直度，在钢筋笼四个面放置垫块，尤其是将被切割的两边，放置较大的PVC保护层，避免在中间幅成槽过程中切割钢筋笼，否则不仅损害铣槽机，而且会严重影响地下连续墙的质量。

3）底净空施工法(Low headroom method)3.1工法及设备选择在C902车站建设中，有一段92米左右的地下连续墙，在使用中的宝门廊车站通道下面，并且将要施工的地下连续墙紧贴着原有车站的地下连续墙。

使用中的车站的通道底板在水平面以下10米左右，槽壁机和吊车需要6米的工作净空，因此这段地下连续墙必须在水平面下16米进行，并且是在6米左右的低净空作业。

造成了很大的施工难度。

（如图五）图五由于净空限制，在C902车站地下连续墙的施工中无法采用常规的机械设备及常规工法。

因此，均选用低矮设备。

除此之外，在新加坡地下连续墙施工中，使用较多的是止水带法（water stop)及超割法(over cutting)。

在工法和成槽机的选用上，由于只有6米左右的净空，而地下连续墙在工作面以下33米，无法安装连续的止水带，而且施工面在地面以下16米，且紧贴正在使用的宝门廊车站，综上考虑选择开挖时扰动较小，利用泥浆循环系统出土的铣槽机，工法上则选用此前介绍过的超割法。

3.2设备尺寸设备作用尺寸（米）长X宽X高重量（吨）低矮铣槽机成槽7.7X4.6X5.7 80低矮吊车吊装钢筋笼 10.4X5.3X4.6 50挖土机导墙开挖、配合吊装 5.0X5.0X3.0 203.3 难点解析净空的限制使底净空地下连续墙在施工的多个环节中都存在难点和挑战。

3.3-1 成槽过程中的问题与挑战在地下连续墙施工中成槽的好坏直接影响到地下连续墙的施工质量，也是整个地下连续墙施工中的关键点。

由于从低于地面16米左右的位置开挖，泥浆的液压力较小，坍塌风险增大。

普通的地下连续墙施工，如果成槽出现偏移或倾斜，通常在刀头上烧焊支撑，比较严重的也可以借助吊车拉住铣槽机刀头，使刀头在纠偏过程中始终保持侧向外力。

然而低净空地下连续墙施工中由于净空太小，很难实施槽壁整修，一旦出现严重偏离或倾斜，尤其是开挖面或近土面的偏离，很难矫正。

解决措施：1）利用铣槽机刀头上的感应器，在开挖过程中对垂直度进行全程监控，并利用超声波仪器检验，槽壁倾斜度控制在1：200以内。

2）严格控制泥浆质量，泥浆通常采用膨润土、CMC、纯碱和水，泥浆有一定的密度，在槽壁内对槽壁形成一定的静水压力，相当于一道液体支撑。