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摘要：伴随着社会经济的飞速发展，城市化进程持续推进，城市地铁等交通轨道越来越多，而在旧城改造中经常遇到地下连续墙施工与地下交通轨道相重合的问题，如何在有效保证地下交通轨道正常运行的情况下进行地下连续墙施工是当前旧城改造中面临的重要问题。鉴于此，本文结合工程实例，探讨地下连续墙遇地铁旧支护结构低扰动成槽施工工法。
关键词：围护桩；止水帷幕；护壁；施工工艺
近年城市建设发展日新月异，在土地稀缺的北上广等大城市，旧城改造项目越来越多。受早期城建规划前瞻性不够影响，北上广等大城市老城区的旧城改造项目地下结构与地铁轨道交通地下结构存在部分重合现象，在保证地铁线路正常运行的前提下，如何以对地铁围闭结构扰动最小的前提下开展地下旧基础破除及建筑临近基础新结构施工，给旧城改造项目地下结构施工提出新的难题。对于地下连续墙遇地铁旧支护结构低扰动成槽施工工法的研究对于今后旧城改造工作的顺利开展具有重要意义。
1工程概况
JY-8地块商业楼1幢，位于广州市越秀区中山四路与德政路交界，紧临地铁1号线农讲所站。拟建1栋商业楼，属一类公共建筑，定位高端商店。总建筑面积35690.4平方米，地上楼高6层，并设4层地下室，建筑总高度30.0m。
2 工艺原理
2.1整体工作原理
地下连续墙遇地铁旧支护结构低扰动成槽施工工法，首先可在待拆除的旧有支护结构之外设置双排水泥搅拌桩，然后利用人工挖孔进行挖孔作业，同时辅助无声破碎剂，基于此对旧支护结构进行低扰动破除，而后将改良后的置换土回填其中，确保铣槽机低扰动快速成槽。最后，利用地铁隧道的全自动化形变监控技术对施工作业进行监控，避免施工作业中影响地铁原有构筑物的状态，为施工作业提供可参考依据。
2.2人工挖孔破除旧支护结构原理
当拟定人工挖孔破除至遇原钢筋混凝土支护桩时，先钻孔埋“无声破碎剂”，胀裂后再进行混凝土破碎及支护桩钢筋的切割。以“护壁→破桩头→挖周边原土→护壁”作为循环作业，直至完全破除原支护桩。孔井内的原支护桩破除后，按1：3：4的水泥、粉煤灰、黏土的体积配比，往黏土中掺入水泥、粉煤灰，作为孔井的置换土体。然后再进行该孔井相邻两侧的结构（原支护桩）的破除。铣槽机成槽前，需先用旋挖桩机作引孔，破除孔井的钢筋混凝土护壁，确保成槽位置无残留钢筋。
2.3粉煤灰水泥黏土拌合物回填置换的原理
（1）粉煤灰是粉煤经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料，其中包含玻璃态或Al2O3和SiO2，粉煤灰在正常状态下无胶凝性，但是当他们为粉末状时，可与水泥黏土拌合物发生化学反应，继而生成具有胶凝性质的水化硅酸钙和水化铝酸钙，例如：SiO2+Ca（OH）2+H2O→C-S-H，由此可在置换的水泥黏土拌和物固结后的土体后，增强土体强度。
（2）在水泥浆黏土拌合物的空隙中，水泥与粉煤灰作用下生成的水化铝酸钙与水泥中的石膏进行反应，生成水化硫铝酸钙，水化产物的体积比原反应物的体积要大，从而密实置换土孔隙，有利提高置换土的密实度。
（3）优质的粉煤灰一般含有70%以上的球状玻璃体，光滑的玻璃在置换土拌合物中可发挥润滑功效，继而对置换土回填前的流动性能进行转变。此外，玻璃体可浸入混凝土的空隙中，从而对水泥颗粒进行分散，释放更多的浆液使黏土更为润滑，同时增大了置换土拌和物的流动性能。
（4）经多个工程项目中试验及应用，当水泥、粉煤灰、黏土三者的体积比为1：3：4时，夯实的置换土拌合物28d土体无侧限抗压强度可达到5.7～7.0Mpa，经济高效，成槽过程中两侧不易塌孔，有利于铣槽机的低扰动成槽。
3施工工艺要点
3.1探明既有围护桩位置
既有围护桩为以前的旧结构，埋在平整地面以下，且旧地下结构的资料不完备，其的施工定位质量也无法保证。因此，需先以1.5m×2.0m探沟的形式探明既有支护桩的位置，测绘至电子图纸上，再根据具体旧支护桩定位及拟建地下连续墙的位置，选择人工挖孔的定位及孔径大小。
3.2双排搅拌桩止水帷幕施工
由于地铁站外为富水、厚淤泥层等不良地质，为确保人工挖孔的施工作业安全及对破除原支护结构后的地铁后仍有一定的保护措施，本工法在井孔开挖之前，先于地铁站旧支护结构外围为做双排φ550@400的水泥搅拌桩进行土体加固，水泥搅拌结构的两端与保留的既有地铁站的支护结构紧密相连，做至强风化岩层的层顶标高。
同时，因为人工开挖的孔井内侧为既有的地铁结构，外侧才为淤泥、富地下水等不良地质，完成外围的双排水泥搅拌桩后，可一定程度上起到阻挡地下水的作用。
3.3人工挖孔的护壁防护体系
人工挖孔的孔径，“单桩拆除”约为1400～1700mm，“双桩拆除”约为2300～2800mm；捣筑C30的混凝土护壁；每一节护壁上边缘截面厚200mm，下边缘厚150mm，高1000mm（当遇不良地质时，高500mm）；每节护壁之间搭接50mm。纵筋φ8@250，搭接250mm；箍筋φ8@200。
3.4破除旧支护结构施工工艺流程
清理表面杂土、碎石→开挖既有桩周边的岩土→手持风钻打孔装填“无声破碎剂”→手持风镐打凿既有桩混凝土→清理混凝土碎石并吊离挖孔→手持角磨机切割外露钢筋→清理切割后的钢筋
3.5破除旧支护结构后的置换土体
3.5.1置换土体配比
经多个工程项目中试验及应用，当水泥、粉煤灰、黏土三者的体积比为1：3：4时，夯实的置换土拌合物28d土体无侧限抗压强度可达到5.7～7.0Mpa，经济高效，成槽过程中两侧不易塌孔，有利于铣槽机的低扰动成槽。置换土配比具体数值如下表所示。
表1 置换土配比表
3.5.2挖孔回填置换土
（1）当井孔内的既有桩完全凿除后，选用掺入适量粉煤灰的水泥、黏土拌合物进行回填（水泥、粉煤灰、黏土的体积配比为1：3：4）。
（2）采用分层回填的方式进行回填。每层回填高度不大于0.5米，且当压实后才能进行上一层土方的回填。
3.6城轨隧道结构变形自动化监测技术
1.地铁隧道三维激光扫描
项目开工前及自动跟踪监测的位移量明显增大或出现其他明显不良现象时，对地铁站150m范围内进行全面的三维激光扫描。通过采用新型的“徕卡ScanStationg P40地面式三维激光扫描仪”，可对地铁隧道内部结构表面进行全方位的静态扫描，从而以每秒可扫描点100万个点速度，获取隧道结构表面的点云数据，然后配合Cyclone海量点云处理软件进行数据整理。再根据激光反射率的不同，形成辉度解析图像，得到地铁隧道内部结构表面的三维信息。
2.全站仪自动跟踪监测系统（见图1）项目开工前，先于地铁站150m范围内设置“工作基点”（即徕卡TM30型自动全站仪的工作站）、“变形监测点”（即L型微棱镜），收集原始数据，并通过徕卡先进成熟的监测系统软件GEOMOS建立自动化监测系统。在该项目建设施工期间，全站仪自动跟踪测量“变形监测点”三维方向位移（X、Y为水平向，Z为垂直向），从而得出地铁隧道的形变情况。
图2 导墙施工大样
3.7.3铣槽机成槽
根据铣槽机的施工特性重新划分槽段，铣槽机成槽宽度为5.0～7.0m时，采用三刀切削，第一刀和第二刀长度为2.8m，第三刀长度根据实际情况确定，可以在0.5～1.5m之间调整，槽段施工如下图3所示：
图3 铣槽机槽段施工图
4结语
综上，在“JY-8地块商业楼1幢”项目中，利用地下连续墙遇地铁旧支护结构低扰动成槽施工工法，在低扰动的作业要求下，通过拆除支护结构前加固外围土体、人工挖孔依次静力破除支护结构、改良置换土的物理性能并进行回填等施工过程，为拟建地下连续铣槽机成槽创造作业条件。并且，辅以地铁隧道的全自动化形变监控技术，确保施工安全，有良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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[3]安江华.复杂环境下隧道地下连续墙施工及监控技术研究[J].绿色环保建材，2018（12）：58-59.
论文作者:叶家成
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：结构论文; 地下论文; 黏土论文; 地铁论文; 水泥论文; 作业论文; 隧道论文; 《防护工程》2018年第34期论文;