摘要：随着国家城镇化建设步伐的不断加速，各城市基础建设的日益完善，城区主要交通道路地下管线四通八达且管线直径越来越大。城区内深基坑施工条件也越来越受到限制，而地下连续墙横跨超大直径管线掏槽法施工工艺，成功的解决了超大直径管线在不迁改的情况下，安全快速、保质保量的完成地下连续施工。
关键词：超大直径管线 深基坑施工 地下连续墙掏槽法施工工艺 安全快速、保质保量
1.工程概述
呼和浩特市城市轨道交通2号线一期工程中山路站，全长239.4米，标准段宽度21.7m。车站主体范围涉及的管线种类和数量较多，迁改难度较大，特别是10KV电力管道，供65家商铺、800多户居民的生产、生活用电，极大的影响到中山路站主体围护结构施工进展。10KV电力管道横穿地下连续墙，管道宽1.5m（含保护措施），采用原有的施工工艺无法完成施工任务。
2.工艺特点
通过改装普通地下连续墙成槽机的液压抓斗，在地下连续墙成槽机的液压抓斗靠近管线一侧加装可以重复装卸、反复使用的自制刮刀，成功解决了既有管线下掏挖土方的难题，既避免了成槽机改装后用途单一、利用率不高的弊端，又节省了施工成本，同时也提高了成槽机自身的利用率，并填补了国内技术空白。且改装后的抓斗实用性较强，重复使用率高，装拆简单方便，作业人员易操作。
3.适用范围
该项施工工艺适用于富含水的砂砾土、质粉黏土等复杂地层施工；地下3米范围内的下穿既有管线掏挖施工；墙厚为0.6m～2.0m的地下连续墙施工；场地限制大、穿越管线宽度小于1.5米的区域地下连续墙施工。
4.工艺原理
在既有管线无法迁改的情况下，首先在导墙施工过程中对既有管线进行有效保护，邀请设计单位现场踏勘，调整地下连续墙分幅和既有管线影响范围内的地下连续墙配筋情况，施工现场依据设计单位制定的的分幅、拼幅施工方案和配筋方案，通过控制泥浆配比、槽壁垂直度及成槽机定位等技术参数，管线应急处理措施和下穿既有管线地下连续墙施工控制措施。然后采用自制刮刀与成槽机抓斗牢固连接，充分发挥液压抓斗削切土方的性能，掏挖既有管线下的土体。在槽段开挖完成后，进行钢筋笼拼装和混凝土浇筑。地下连续墙施工完毕后，在拼幅处进行注浆止水，以确保基坑安全。
5.工艺流程
工艺流程：施工准备→测量放线→导墙基槽开挖→管线保护→导墙制作→现场踏勘→制定施工方案→“雌雄”幅钢筋笼加工→抓槽施工（先两侧后下部）→清槽→钢筋笼吊放组合→端头封堵→混凝土灌注→接缝处注浆
6.操作要点
6.1 施工准备
熟悉、审查施工图纸和有关的设计资料，对管线原始资料进行调查分析，编制施工方案。
6.2 测量放线
根据施工图纸及管线原始资料，分别在施工现场确定出车站围护结构导墙位置及管线具体位置。沿导墙位置人工将地下管线挖出，测量其管线直径，管道高层等具体数值。
6.3 管线保护
根据管线分布图及现场调查分析情况进行探槽施工，逐一了解管线位置走向、埋置深度、种类、宽度及隶属产权单位等，并归类绘制表格；依据现场实际情况和产权单位的要求制定管线迁改或保护方案。对照需要保护管线，具体管线保护方法如下：
①开挖至管线位置，清除管线旁多余土石方，然后采用2cm厚钢板焊接成矩形框，把管线包裹在矩形框内，宽度小于1500mm为宜，高度为H（无要求），上下各预留150mm、左右各预留50mm缓冲空间，缓冲空间内填充防火棉，避免成槽机损坏管线的完整性。
管线保护示意图
②待矩形框焊接完毕后，采用辅助设施固定矩形框位置，并镶入导墙结构内，导墙内外均匀分布，确保矩形框固定牢固。
③待固定矩形框后，随即安装导墙模板、浇筑混凝土。
6.4 分幅原则
为了确保既有管线下地下连续墙正常施工，根据已探明管线位置，重新对地下连续墙进行的分幅，原则上把管线位置预留在本幅中部，以确保地下连续墙施工质量及基坑施工安全，具体分幅原则如下：
① 既有管线处，把原有两幅幅宽为6米的地下连续墙调整为7.4米（1.5+2×2.8=7.4米），考虑普通液压抓斗的宽度为2.8米，管线宽为1.5m，如图5.3-1所示。
② 7.4米的地下连续墙钢筋笼分为2幅，其中一副3.4米，另一副4.0米，中间拼幅采用“子母笼”连接，随后整体浇注混凝土。
6.5 导墙施工
在地下连续墙未迁改的既有管线处，提前进行勘探出管线具体位置，然后进行正常的导墙施工，导墙深度满足设计要求，如管线埋置深度超过设计导墙深度，导墙沟槽开挖深度需比管线底部深约0.5m。需把保护管线的矩形盒固定在导墙内，并焊接牢固，上下左右都留有足够的安全距离，待导墙浇筑混凝土时浇筑成一体，以防止成槽机液压抓斗直接碰撞而破坏管线。
6.6 泥浆配备
① 泥浆配置
由于该处成槽施工难度大，工序较多，施工时间会相应较长，为了加强在此槽段施工期间槽壁稳定性，此处槽段施工时使用优质泥浆特殊配制泥浆。根据土质现况、地下水位影响配置优质泥浆，其地下连续墙的泥浆性能为比重为1.06，粘度28s，PH值6～8，含砂率6%～9%。每立方米泥浆拟采用：膨润土106kg、CMCl.06kg、纯碱4.24kg、水954kg、重晶石50kg。
地下连续墙槽段开挖过程中，为保证沟槽稳定，要连续不断地向沟槽中供给新鲜泥浆，在水下混凝土浇筑过程中，有大量的泥浆排放出来，整个过程都需认真做好泥浆管理工作，包括制备、循环使用和废浆的处理。泥浆在循环使用过程中，配备专人检查和管理泥浆，保证泥浆质量，使各项指标达到规范要求。
6.7 成槽施工
① 成槽机液压抓斗改造
原有金泰SG 系列地下连续墙抓斗式成槽机液压抓斗的厚度为0.8m，宽度为2.8m，长度为8.0m，成槽时只能直上直下，不能掏挖既有管线下的土体，我部经过反复论证和试验，最终决定对成槽机抓斗的宽度进行局部优化，增加刀片。具体措施是：采用2cm厚钢板，制做成高0.75m，宽度为0.8m的刀片，与液压抓斗采用插销连接，最终液压抓斗的宽度为3.6m，比原有SG 系列地下连续墙抓斗宽0.8m，具体如图5.6-1、5.6-2所示。
② 成槽作业
导墙施工完成后，先把导墙内管线上方的土方清理干净，以免成槽机抓斗损伤管线。开挖步骤示意图如图7所示，具体开挖方式如下：
⑴ 开挖既有管线两侧的土体，从上到下逐次递增下放抓斗深度，以反复开闭抓斗的方法削切土体。
⑵ 在已开挖好的槽段下放成槽机液压抓斗，利用抓斗上的刀片平行削切既有管线下的土体，直至能放入成槽机液压抓斗。然后平移成槽机至既有管线下方，并在导墙上标记好成槽机液压抓斗定位既有管线下发的首次定位点，随即进行既有管线下方土体的掏挖。液压抓斗出渣时，把成槽机移位至已成完的槽段，按正常速度提升渣土，避免上升和下降过程中冲撞既有管线，如此循环往复，直至把既有管线下一侧土体挖完。
⑶ 再移动成槽机至从第二次成孔的槽段位置，在此位置下放成槽机液压抓斗，随即开始掏挖既有管线下另一侧土体，具体施工方法同上，直至全部掏挖完毕既有管线下的土体。
导墙结构断面示意图
⑷ 整个下穿既有管线地下连续墙施工过程中，纠偏工作随时进行，确保成槽垂直度控制在3‰以内。
⑸ 成槽施工过程中，泥浆要及时补充，控制泥浆液面与导墙液面不小于40cm,每两个小时进行槽底、槽中的泥浆性能监测测，如有超过设计指标，及时置换泥浆，确保槽内泥浆满足成槽要求。
⑹ 整幅槽段开挖到底后，必须进行扫孔，目的是铲平挖接部位的槽面和挖除槽底沉渣，并控制沉渣量小于10cm，以确保成槽施工质量符合设计要求。
6.8 钢筋笼加工、吊放、拼接施工
① 钢筋笼根据地下连续墙设计配筋图和单元槽段宽度进行制作，两幅钢筋笼一幅宽度分4.0m，另一幅幅宽为3.3m，将两幅钢筋笼做成“子母”钢筋笼形式。制作钢筋笼时注意确保钢筋的分布位置、间距、根数和类别，特别要注意接头处钢筋的精度，以确保接头施工质量。
② 钢筋笼制作成型后，依据钢筋笼的重心位置，钢筋笼顶端设置吊点，采用150t履带吊作为钢筋笼起吊主吊机，80t履带吊配合起吊。起吊钢筋笼时，先用主吊和副吊双机抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将钢筋笼凌空吊直。起吊时防止钢筋笼在下端拖引，笼下端系上绳子，人力操作减少摆动，直至钢筋笼全部凌空调整顺直。
③ 采用履带吊车运输至施工槽段，将钢筋笼垂直缓慢放入槽段内，下放钢筋笼到设计位置时，将钢筋笼平移至既有管线下方，放到设计位置后，摘吊钩固定钢筋笼。最后，采用同上的方法，吊运另一幅钢筋，平移至既有管线下放，与上一幅钢筋笼对接，并固定钢筋笼。
④ 吊运钢筋笼必须单独使用主吊，必须使钢筋笼呈垂直悬吊状态。
⑤ 吊运钢筋笼入槽后，用钢制扁担穿入钢筋笼最终吊环内，搁置在导墙顶面上，固定钢筋笼。校核钢筋笼入槽定位的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。
钢筋笼拼幅示意图
6.9 清孔、灌注混凝土及顶拔接头箱
① 钢筋笼放入槽段后，可以进行清空工作，采用反循环泵进行清空，清空换浆时间以出口泥浆性能指标符合设计要求为准。
② 清空完毕后，根据导管的布置和混凝土浇灌量，研究导管底端与混凝土上升高度的关系，预先拟定泵送混凝土及拔出导管的计划，作到周密，施工有序。
③ 导管装好后，将球胆置于漏斗口下方导管中，混凝土浇筑后，从导管压出，漂浮于泥浆表面，在整个浇筑过程中，导管下端始终保持埋入混凝土中2－6m。球胆开管浇筑，漏斗内混凝土满足导管下口有1.5m以上埋管，因此漏斗容积要满足要求，并连续灌注混凝土至两个漏斗内。
④ 开始浇筑混凝土后，保证混凝土连续灌注，槽中混凝土不断均匀上升，做好灌注记录，随着混凝土上升，导管向上提升，禁止导管拔出混凝土面，浇筑中要使导管做30cm上下运动，尤其在墙体接头部位更应如此，上下运动不宜过剧。为了保证混凝土的流动性，塌落度保持在18-22cm，浇筑过程中根据规范要求，抽样做试块，以便测定抗压强度和抗渗性能。由于连续墙作为主体侧墙的一部分，要保证混凝土强度和抗渗等级。
⑤ 接头管(箱) 安装就位后，接着安装液压顶拔机。
⑥ 根据砼的实际情部况，决定接头管(箱) 的松动和拔出时间。接头管(箱) 拔出前，先计算剩在槽中的接头管(箱) 底部位置，并结合砼浇灌记录和现场试块情况，再确定底部砼已达到终凝后，才能开始顶拔。最后一节接头管(箱) 拔出前先用钢筋插试墙体顶部砼有硬感后才能拔出。
⑦ 接头管(箱) 由液压顶拔机顶拔，履带吊协同作业，分段拆卸。
6.10注浆施工
在地连续墙施工过程中，沉槽机挖抓土完成沉槽施工后槽底有一定厚度的浮渣存在，虽经清底换浆处理后也仍然有约10cm厚的沉渣存在。为了减少地下墙坚向沉降和相应的地表沉降，需要对连续墙进行墙趾注浆，以加固浮渣及邻近的土体。
地下连续墙混凝土强度达到设计值后，在地下连续墙接头处内、外侧位置进行注浆加固，注浆管采用Φ50，t=3.25mm无缝钢管，注浆深度为地下连续墙深度，防止地下连续墙接缝渗水，以确保基坑施工安全，具体如图所示。
地下连续墙拼幅位置注浆止水示意图
7.结束语
为了确保工程进度和施工质量，多次组织产权单位、设计、监理、施工单位共同探讨研究管线保护措施及地下连续墙横跨超大直径管线掏槽法施工工艺，成功的克服了原有施工工艺无法完成施工任务和等待管线迁改的难题，并通过中山路站地下连续墙横跨超大直径管线掏槽法施工工艺的实施，我们熟练的掌握了地下连续墙横跨超大直径管线掏槽法施工工艺的工作原理。通过此施工技术的成功应用，产生了良好的社会效益和经济效益，同时可在类似工程中推广应用，达到了国内先进水平。
参考文献：
（1）《地下连续墙施工规程》DGTJ 08-2073-2010
（2）《港口工程地下连续墙结构设计与施工规程》JTJ 303-2003
论文作者:杜福军,梁慧敏,梁晓冬
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/13
标签：管线论文; 钢筋论文; 抓斗论文; 地下论文; 泥浆论文; 混凝土论文; 位置论文; 《防护工程》2017年第35期论文;