國貿(mào)站地下連續(xù)墻施工述評

1、國貿(mào)站地下連續(xù)墻施工情況介紹及幾點思考 侯昭路 從會濤 葉守杰 劉忠晉（1.成都地鐵有限責(zé)任公司 四川 成都 610031 2. 中鐵西南科學(xué)研究院有限公司 四川 成都 6100313.鐵道第四勘察設(shè)計研究院 湖北 武漢 430063）摘要：本文較全面地介紹了深圳地鐵1號線一期工程國貿(mào)站地下連續(xù)墻工程規(guī)模及施工情況，闡述了在“上軟、下硬”地層，入巖較深條件下連續(xù)墻挖槽施工，多種成槽設(shè)備工效和特點，并對控制施工進(jìn)度的地質(zhì)因素，成槽設(shè)備選擇及連續(xù)墻結(jié)構(gòu)型式提出探討，可供類似工程借鑒。關(guān)鍵詞：地鐵 連續(xù)墻 “上軟、下硬”地層 設(shè)計思考Construction Technique of the Und

2、erground Diaphragm Wallsin Guomao Station on Shenzhen Metro Line NO.1This paper introduces the underground diaphragm walls and its construction technique in Guomao statios construction technique, working efficiency and performance of trench excavators under the conditions of a two-layered stratum wi

3、th soft upper and hard lower layers and deeply embedded in hard rock. In the end, geologic factors determining construction progress, trench excavators selection and the underground diaphragm walls structural forms are put forward , which can be taken for reference by similar projects.Key words: met

4、ro; underground diaphragm walls; trench excavators;stratum with soft upper and hard lower layers1 工程概述11 車站工程概況國貿(mào)站為深圳地鐵1號線一期工程的一個中間站，位于羅湖商業(yè)中心區(qū)人民南路與嘉賓路交叉路口，南鄰一號線起始站羅湖站，北鄰東門老市區(qū)老街站。車站里程：SK1+194.52 358.92。全長164.4m，站臺中心里程為SK1+275.22。為左、右線上下重疊地下三層側(cè)式站臺車站，總建筑面積13149m2。車站南北兩端各設(shè)四個通風(fēng)口，南端區(qū)間有盾構(gòu)吊裝井，車站設(shè)置五個出入口通道和兩個

5、連通道。 圖1 國貿(mào)站總平面圖車站主體結(jié)構(gòu)為三層兩跨框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)斷面寬20.25m，高20.39m，埋深45m。站區(qū)附近高層建筑林立，有國貿(mào)大廈、金光華廣場、國際商業(yè)大廈、海燕廣場等。地下管線縱橫交錯，主要羅雨干渠、電力隧道、上下管道及通信電纜溝槽等。車站采用明挖順做法施工，車站主體基坑深度約25m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻。除穿過人民南路的號通道、號通道（緩建）采用暗挖外，其它通道均采和采用明挖施工。車站平面及通道布置如圖一所示。12 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況 國貿(mào)站站區(qū)范圍為海沖積平原，上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml），海沖積層（Q4ml+al）及第四系殘積層（Qel），下伏侏羅系中統(tǒng)

6、（J2）凝灰?guī)r，全風(fēng)化至微風(fēng)化層。巖層產(chǎn)狀2802907585，F(xiàn)6、F6/兩斷層與線路SK1+278+293相交，擠壓破碎帶寬約30m。地下水埋深1.5 4.5m，徑流方向由北向南，主要為礫砂層內(nèi)的孔隙水，受大氣降水補給，水量豐富，基巖裂隙水略具承壓水性，地下水對混凝土具中等腐蝕。車站地質(zhì)剖面圖見圖2，地層巖性特征見表1。圖2 國貿(mào)站地質(zhì)縱剖面圖表1地層巖性特征編號時代成因巖性特征層厚（m）備注1Q4ml+al素填土（粉質(zhì)粘土）fk=100 =0.31 ES=5.9605.5物理力學(xué)指標(biāo)單位：基本承載力fk-kpa平均壓縮系數(shù)0.10.2-Mpa-1平均壓縮模量Es- Mpa2-(1)淤泥質(zhì)

7、粘土，流塑fk=792.64.52-(2)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土流塑局部夾粉細(xì)砂薄層fk=58 =0.58 ES=3.350.56.02-(3)粉質(zhì)粘土流塑硬塑局部含砂礫fk=120 =0.36 ES=5.3105.352-(4)粉砂松散稍密，飽和，局部夾粘土 fk=11004.42-(5)中砂，中密、飽和，呈透鏡體狀分布 fk=11003.72-(6)礫砂 松散中密，飽和局部夾粘土及圓礫卵石fk=11021007.53Qel粉質(zhì)粘土流塑硬塑 fk=140180 =0.41 ES=4.7909.84-(1)J2凝灰?guī)r全風(fēng)化（W4）呈土狀fk=200 =0.25 ES=6.590.54.24-(2)凝灰

8、巖強風(fēng)化（W3）土及碎塊狀 fk=3000.214.24-(3)凝灰?guī)r中等風(fēng)化（W2）碎塊、塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，較硬 fk=800 013.24-(4)凝灰?guī)r微風(fēng)化（W1）塊狀巨塊狀 巖質(zhì)堅硬 fk=150019.05斷層角礫，稍密，飽和夾斷層泥 fk=1503.14.1垂直厚度三、地下連續(xù)墻工程規(guī)模國貿(mào)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用80cm厚地下墻加鋼支撐，圍護(hù)范圍包括車站及羅國區(qū)間盾構(gòu)吊裝井和國老區(qū)間明挖段，基坑總長238.49m，深約25m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度：車站為20.25m，區(qū)間為7.10m，連續(xù)墻總長度541m，成墻面積1.47m2 。圖3 國貿(mào)站及明挖區(qū)間結(jié)構(gòu)橫剖面圖（單位：mm）連續(xù)墻劃分為標(biāo)準(zhǔn)中幅

9、（幅度6m）69幅，非標(biāo)準(zhǔn)幅13幅及特殊幅14幅，共計96幅，各幅間采用工字型焊接鋼板接頭，基坑開挖設(shè)計為五六道600（壁厚t=1216mm）鋼管支撐，施工變更為四道H型鋼支撐。國貿(mào)站地下下連續(xù)墻既是施工階段的支護(hù)結(jié)構(gòu)，又是使用階段主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分，與厚400mm內(nèi)襯墻疊合墻結(jié)構(gòu)，連續(xù)墻在主體結(jié)構(gòu)的頂板、中板及底板處均設(shè)置鋼筋接駁器，并將連續(xù)墻的拉筋伸入內(nèi)襯墻。因此，連續(xù)墻作為主體結(jié)構(gòu)有效深度應(yīng)至底板底面。根據(jù)地質(zhì)條件、基坑開挖深度及內(nèi)支撐情況，設(shè)計要求連續(xù)墻插入底板以下深度如表2所示：表2 連續(xù)墻插入深度 類別基坑底面插入深度（m）1凝灰?guī)r全風(fēng)化層（W4）6.02凝灰?guī)r強風(fēng)化層（W3）5

10、.03凝灰?guī)r中等風(fēng)化層（W2）4.04凝灰?guī)r微風(fēng)化層（W1）2.5國貿(mào)站地下連續(xù)墻深約27m，最深為30m左右，墻身體積近1.2萬m3(C25、S8砼)，含筋量約140kg/ m3，工程投資額為3260余萬元，約占主體結(jié)構(gòu)工程總投資額的一半。四、地下連續(xù)墻挖槽施工地下連續(xù)墻作為深基坑支護(hù)的一種類型，它是采用機械挖槽在泥漿護(hù)壁條件下分槽段現(xiàn)澆構(gòu)筑全砼墻體形成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。挖槽工序一般占連續(xù)墻施工一半以上的工時，特別是當(dāng)遇到較堅硬巖層，成槽施工難度大，工期長，工程質(zhì)量也難于保證。國貿(mào)站地下連續(xù)墻工程特點：一是地層“上軟、下硬”，上部砂層透水性好，地下水量豐富；下部巖層埋深較淺，連續(xù)墻近一半深度要伸

11、入較堅硬巖層。二是連續(xù)墻兼作主體結(jié)構(gòu)的一部分，其使用功能對施工提出較高要求。因此，選擇適應(yīng)上述特點的成槽設(shè)備，成為保證連續(xù)墻工程質(zhì)量和施工工期的關(guān)鍵。圖4 國貿(mào)站連續(xù)墻成槽機械平面示意圖為滿足連續(xù)墻入巖要求，在工程投標(biāo)及施工初期，承包商承諾將引進(jìn)法HF4000銑削式成槽機。2022年5月購買了一臺與HF4000性能相當(dāng)?shù)牡聡鴮毝耄˙AUER）BC-25銑槽機在老街站使用。然而由于種種原因國貿(mào)站的成槽設(shè)備卻久久不能落實，鑒于工期緊迫，承包商決定采用“沖抓法”施工：即連續(xù)墻上部覆蓋層用真砂抓斗挖槽，下部巖層用吊機起吊沖擊錘鑿巖沖孔，然后用方錘沖掉圓孔間的巖梗，再用真砂抓斗抓出碴石，每一循環(huán)進(jìn)尺30

12、40cm，如此循環(huán)作業(yè)直到墻底設(shè)計標(biāo)高。采用“沖抓法”對不堅硬巖層成槽進(jìn)度尚可，第一幅連續(xù)墻（B10）用三天時間于2001年8月7日完成。但不久一些槽段均遇到較堅硬巖層，沖巖成槽十分困難。為實現(xiàn)年底全部連續(xù)墻施工計劃，陸續(xù)進(jìn)場了多種成槽設(shè)備達(dá)24臺，調(diào)整為“多臺設(shè)備沖巖成槽”（詳見表3：連續(xù)墻成槽設(shè)備一覽表）“多點多面”的施工方案。11月在場施工設(shè)備達(dá)17臺，同時成槽施工的槽段達(dá)到9個。通過對各類成槽設(shè)備的施工效果分析，對成槽設(shè)備進(jìn)行了篩選，完善成槽施工工藝，如制定出“沖巖規(guī)則”，統(tǒng)一吊機操作，選擇較好的沖錘類型和焊接材料等，使成槽的月進(jìn)度由8、9月份均完成9幅提高到11月份完成18幅。盡管如

13、此，至2001年12月14日BC-25銑槽機到場之前的100余日內(nèi)，累計完成完成連續(xù)墻51幅，僅為總幅數(shù)的53%。12月下旬，主要由BC-25銑槽機進(jìn)行成槽施工，其它設(shè)備相繼退場，直至最后一幅槽段完成。國貿(mào)站地下連續(xù)墻施工始于2001年8月5日，至2002年2月21日，96幅連續(xù)墻全部完成，共計工時200余日，較原施工進(jìn)度計劃超出50天左右，致使國老區(qū)間暗挖隧道工期相應(yīng)推遲，成為全線土建施工嚴(yán)重滯后的標(biāo)段。五、幾點思考地鐵左、右線上下重疊國內(nèi)首次采用取得成功，為有利于解決國老區(qū)間百貨廣場高層建筑的樁基礎(chǔ)托換問題，盡量壓縮區(qū)間隧道寬度，地鐵線路采用左、右上下重疊的線型，在國內(nèi)地鐵屬首次采用。車站

14、采用左、右線上下重疊側(cè)式站臺；區(qū)間隧道采用雙層框架結(jié)構(gòu)，暗挖段采用單洞雙層復(fù)合式襯砌，用四臺階法開挖加設(shè)臨時底等措施解決了高邊墻施工難題；順利通過了羅雨干渠、深南大道和華中酒店、百貨廣場樁基托換，穿過既有廣深鐵路橋和布吉河。工程實踐表明，這一線路型式是可行的，為今后地鐵線路方案選擇積累了經(jīng)驗。1.工程地質(zhì)是地下連續(xù)墻成槽進(jìn)度的主要因素國貿(mào)站地下連續(xù)墻伸入微風(fēng)化巖層的有48幅，伸入深度3m以上的地段約260m，局部地段深度達(dá)8m左右。因此，破巖成槽成為控制連續(xù)墻施工進(jìn)度的關(guān)鍵。由于受構(gòu)造地質(zhì)及后期巖脈侵入的影響，巖層風(fēng)化界面及巖石堅硬程度變化復(fù)雜，而且在多個槽段遇到較堅硬的凝灰質(zhì)角礫巖。據(jù)補充鉆

15、探巖石芯樣試驗報告，巖石單軸抗壓強度相差懸殊，一般小于50Mpa。但較堅硬的高達(dá)65.5 Mpa，對成槽施工造成相當(dāng)大的困難。如區(qū)間a6槽段，從8月26日開槽至11月20日完成成槽，實際耗50余工天。先用GJF20反循環(huán)沖機、ZJ150牙輪鉆機均難以鉆進(jìn)，后用兩臺嘉力臣成槽深7m用26天，最后經(jīng)多方研究決定減少嵌入深度，墻底抬高2.8m。根據(jù)成槽施工及所揭示的地質(zhì)情況，經(jīng)地質(zhì)勘察人員現(xiàn)場巖樣鑒定，設(shè)計方同意將連續(xù)墻嵌入微風(fēng)化巖深度由2.5m變更為1.5m。依據(jù)設(shè)計變更，連續(xù)墻底抬高的槽段共80幅，平均每幅抬高約1.7m。可見，在復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖石連續(xù)墻施工過程中，勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理及業(yè)主

16、等多方現(xiàn)場配合協(xié)調(diào)及時解決施工難點是攻關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。2.關(guān)于成槽設(shè)備選擇根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)條件和多種成槽設(shè)備特性，國貿(mào)站地下連續(xù)墻施工結(jié)合我國國情，采取了“抓、砸、沖、銑”多種成槽方式，特別是發(fā)揮了BC-25銑槽機先進(jìn)設(shè)備的作用，“土、洋結(jié)合”克服了巖石中成槽的困難，從正反兩方面總結(jié)經(jīng)驗可作為今后類似工程施工借鑒。值得指出，使用BC-25銑槽機在國貿(mào)站也有不盡人意之處，如區(qū)間明挖段D3、D4兩槽段至槽深27m處，曾換刀三次、損壞刀頭200余把（直接損失約7萬元人民幣），成槽歷時7天。究其原因可能與鼓輪的鋃合金刀齒有關(guān)：由于合金刀齒呈直徑約10mm圓環(huán)形，憑借機架重量（25t）破碎槽底巖石，當(dāng)遇較

17、堅硬巖石其銑削能力顯得不足。如換成銑刀式滾輪（廠家配套產(chǎn)品），則成槽工效會更有保證。因此，為充分發(fā)揮BC-25銑槽機作用，尚需進(jìn)一步解決設(shè)備配套問題。3.對連續(xù)墻結(jié)構(gòu)類型的討論國貿(mào)站基坑開挖和回筑階段，均進(jìn)行了全過程的施工監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果的最大值如表6所示。 施工監(jiān)測最大值匯總表 表6墻頂水平位移（mm）墻身變形（mm）鋼支撐軸力（Kn）地面沉降（mm）地下水位下降（m）羅雨干渠下沉（mm）國貿(mào)大廈下沉（mm）20.6734.20742.3（預(yù)加力：503.4）7.392.1717.202.47注：因第一道支撐架設(shè)不及時，墻頂水平位移過大；當(dāng)架設(shè)一、二道支撐后位移趨于穩(wěn)定，一般為7mm左右。連續(xù)

18、墻墻身變形曾出現(xiàn)超出監(jiān)測警界值（20mm），累計變形超出設(shè)計充許值（25mm）的情況，經(jīng)采取增設(shè)臨時支撐等措施后得以控制。從總體情況看，墻體變形是較平穩(wěn)的，保證了施工安全和對周邊環(huán)境的保護(hù)，體現(xiàn)了地下連續(xù)墻適于城市深基坑支護(hù)的特點。由于地下連續(xù)墻具有整體抗彎剛度大，防滲性能好，并且可提供較高的承載能力。隨著施工技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外地下連續(xù)墻均有兼作主體結(jié)構(gòu)或其一部分的發(fā)展趨勢，集“支擋、防水、承載于一身的“三合一墻”的結(jié)構(gòu)型式。國貿(mào)站連續(xù)墻即兼作主體結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻的一部分。然而結(jié)合國貿(mào)站主體結(jié)構(gòu)型式和特殊的地質(zhì)條件，提出以下兩點優(yōu)化意見，供今后類似工程參考：（1）基坑開挖原設(shè)計為五六道600鋼管支撐，總重達(dá)1800余噸?；趲r層埋置深度較淺，可將基坑內(nèi)支撐改為拉錨以避免內(nèi)支撐占據(jù)基坑空間，便于基坑開挖和主