地下连续墙的接头设计与施工防水

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地下连续墙的接头设计与施工防水

任志坚 齐飞

【南京市地下铁道工程建设指挥部　南京　210000】


摘　要　本文结合南京地铁一号线许府巷车站地下连续墙施工，分析比较了连续墙接头设计的几种形式，总结了接头施工中的防水措施和主体结构基坑开挖后接头漏水的处理措施。
关键词　地铁　地下连续墙　防水　措施

　　地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可作为永久性的挡土挡水和承重结构；能适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，可紧靠已有建筑物施工，施工时基本无噪音、无震动，对邻近建筑物和地下管线影响较小；能建造各种深度（10～50ｍ）、宽度（45～120ｃｍ）和形状的地下墙。由于地下连续墙具有一系列的优点，所以，在城市地铁和深基础工程中得到越来越广泛的应用。
1　许府巷车站地下连续墙及地质概况
南京地铁一号线许府巷车站全长234.9ｍ，标准段结构净宽18.6ｍ，站台宽度11ｍ，为二级车站，站体形式为地下两层双排柱列三跨钢筋混凝土箱形框架结构，采用明挖顺作法施工。主体围护结构采用0.6ｍ厚地下连续墙，并作为结构的一部分与内衬墙（0.4～0.6ｍ厚）一起构成站体的叠合侧墙。许府巷站连续墙共92幅槽段，总长530.5ｍ，标准分幅宽度6ｍ，标准段埋深为25.5ｍ、26ｍ，南北端头井埋深为28.5ｍ、27.5ｍ，槽段接头为凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头桩，分间隔槽段先后进行施工，穿越地层的平均厚度依次为：杂填土0.7ｍ，素填土0.6ｍ，粉土1.7ｍ，粉细砂8ｍ，粉质粘土14.5ｍ。主体结构基坑开挖深度约15.5ｍ，端头井开挖深度17.4ｍ，宽度19.2～19.8ｍ，底板坐落在粉质粘土上。
南京地区气候四季分明，夏季天气湿热，雨天较多，每年5～8月份有"黄梅雨季"之称，年均降水1050ｍｍ，地下水在地表以下1.5～2.0ｍ，相当丰富。
2　地下连续墙接头的设计与分析
地下连续墙单元槽段依靠接头连接，这种接头通常要满足受力和防渗要求，还要施工简单。按使用接头工具的不同可分为接头管（锁口管）、接头箱、隔板、工字钢、十字钢板以及改进接头-凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头桩等几种常用型式。
2.1　接头管连接
这是国内外迄今使用最多的一种非刚性接头形式。其优点是用钢量少、造价低，但一次性投入较多，对起吊设备及时间控制要求较高，且存在整体刚度和渗漏问题。三山街站使用的就是这种接头形式。施工工艺如图1。
2.2　接头箱连接
这种方法是在接头管旁再附一个敞口接头箱，可使两相邻槽段的水平钢筋搭接，变成刚性接头，其施工工艺过程如图2。
2.3　隔板
隔板是用钢板作为单元槽段浇筑混凝土的堵头，如图3所示，这种接头既可以使钢筋在接头保持连续，也可以不连续（非刚性接头），可根据设计要求和施工条件而定。
2.4　工字钢接头
工字钢既是承受垂直方向的力矩与水平剪力的主要构件，也是两槽段之间的结合构件，可当作由工字钢支承的简支梁来设计。这种接头在非常靠近大型建筑物而槽段长度较短的情况下是有效的，如图4（ａ）所示。
图4（ｂ）所示为一种"异形"工字钢接头形式。
2.5　十字钢板接头
十字钢板可连接左右墙体而成为刚性接头，如图5所示。
2.6　凹凸型预制钢筋混凝土楔形桩接头
凹凸型楔形接头的优点是：
①渗流途径长，折点多、抗渗性能好；
②凹凸型楔形接头使平面外抗剪能力得到较大的提高；
③施工难度小，操作方便，易保证质量。
许府巷站使用的就是这种接头形式（玄武门站和张府园站也使用的此接头形式），施工方式如图6。为保证接头清洗效果，设计制作了楔形接头刷，如图7所示。刷接头时间不少于30ｍｉｎ一次，上下往复洗刷不少于20次。
　　对以上六种常用连续墙接头的各种性能分析比较如下：
1）传递力：刚性接头好，非刚性接头不能传递弯矩，仅能传递轴力和剪力；
2）接头造价（用钢量）：接头管（箱）低（但一次性投入大），工字钢、隔板、十字钢板和预制接头桩高；
3）施工工艺：凹凸型预制接头桩最易，异形工字钢和接头管（箱）较易，隔板和十字钢板接头最复杂；
4）安装接头工艺：凹凸型预制接头桩、隔板和异形工字钢接头最易，接头箱和十字钢板最复杂；
5）接头制作工艺：凹凸型预制接头桩和接头管最易，隔板最复杂；
6）止水效果：如果认真施工，均可满足防渗要求，接头管和工字钢接头的自防水效果比其它几种接头稍差。通过许府巷站围护结构施工完成、开挖土方后的止水效果情况来看，设计上采用预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头桩是有效的、成功的。
　　分析各种接头形式的优缺点，从施工工艺简单、难度小、易保证质量、施工投入小方面考虑，应优先选用预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头。结合地质条件，如果连续墙建在淤泥等流塑软土层中，则应先用刚性接头（隔板、接头箱、十字钢板）；如果是含水砂层和粘土层，地下水位又高，则应优选预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头和异形工字钢接头；对于自稳能力较好的风化岩等地质，则用接头管即可。
3　许府巷站地下连续墙接头施工中的防水措施
3.1　连续墙接头施工中的防水措施
由于地下连续墙是泥浆护壁成槽，接头混凝土面上必然附着有一定厚度的泥皮（与泥浆指标、制浆材料有关），如不清除，浇筑混凝土时在槽段接头面上就会形成一层夹泥带，基坑开挖后，在水压作用下可能从这些地方渗漏水及冒砂。为了减少这种隐患，保证连续墙的质量，施工中必须采取有效的方法进行清刷混凝土壁面。
首先，在雌槽段浇筑混凝土之前，为防止混凝土从接头桩缝隙流入背后难以清刷的问题，必须采取措施，设计上曾采用在接头桩的背面贴上泡沫板的方式，实践证明此方式不可行，因为当贴有泡沫板的接头桩安装在槽段内时，泡沫板由于较大的浮力迅速与接头桩分离浮起。为此，施工中采用了在雌槽段两侧接头桩背面坑槽内放入粒径3～5ｃｍ的石料至连续墙顶面，然后开始浇筑混凝土，浇筑完毕达一定强度后，用成槽机把石料取出，继续挖出雄槽段，这时用制作好的楔形接头刷洗刷接头桩的背面，时间不少于30ｍｉｎ1次，上下往复洗刷不少于20次。刷完壁后（每刷一次）及时将刷壁器上的泥皮清洗干净，并检查钢丝状况，及时修补。
3.2　基坑开挖中连续墙接头的渗漏水处理
许府巷站基坑开挖中采取了特殊的井点降水措施，通过抽水机将水排入地面上的城市地下排污管道（经过沉淀池沉淀）。对连续墙接头缝的渗水采取了以下几种措施，止水效果比较好。
3.2.1　连续墙外旋喷加固止水
连续墙施工结束后，在基坑开挖前对个别槽段接头缝进行三重管旋喷桩加固。孔位确定：以接缝桩中心为对称轴，距连续墙边缘0.9ｍ，两孔相距0.7ｍ。钻孔深度为基坑开挖面以下1ｍ。如图8所示。
　　浆液配比：浆液为Ｐ.Ｏ32.5普通硅酸盐水泥浆液，水灰比为1：1，为了提高早期强度，适当加入水玻璃，水玻璃的掺量经试验确定为水泥用量的1～2％。
施工参数：高压水射流压力20Ｍｐａ～25Ｍｐａ；低压水泥浆液流压1～2Ｍｐａ，气压0.7Ｍｐａ。提升速度0.1～0.25ｍ／ｍｉｎ，旋转速度10～20ｒｐｍ，施工中根据实际情况进行调整。
在喷射注浆参数达到规定值后，提升注浆管，由下而上喷射注浆，注浆管分段提升，搭接长度不得小于100ｍｍ。

>3.2.2　接头缝小股漏水的处理措施
在基坑开挖完成后如果连续墙接头缝有少量渗水，则沿渗水缝凿进去深5～10ｃｍ、宽3～5ｃｍ左右的槽，将槽壁洗刷后直接堵塞快速堵漏胶体，如接头缝小股漏水，则埋设引流管将水集中于一点暂时引出，在浇筑内衬墙之前压入水溶性聚氨酯速凝剂把水堵住。 
3.2.3　对所有接头缝进行刚性防水处理
靠近接头缝处连续墙混凝土可能因夹泥、砂而质量相对较差，为保证接缝处及两侧连续墙的防水效果，许府巷站基坑开挖后对所有接头缝进行刚性防水处理，采用了水泥基渗透结晶型防水涂料。施工范围为从底板至顶板的接头缝左右各50ｃｍ内喷涂防水层，防水层分两层（二次涂层施涂间隔在48小时以内）施作，两层的厚度均为1.2ｍｍ，两层涂料总用量为1.5Ｋｇ／ｍ2。并且要求三天内作喷水养护。
4　结语
地下连续墙设计上选用哪种类型的接头，需综合施工地质、工程造价、结构受力特点、施工机具、地理环境等多方面的因素才能确定。就许府巷站基坑开挖标高内为含水砂层、粉质粘土等且地下水位比较高的水文地质条件而言，用凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头代替接头管形式防水效果更好，事实也证明这一点。
施工中对连续墙接头漏水的处理方法有多种多样，本文仅总结分析了在许府巷站一种可行的方法，不足之处望指正。随着地下连续墙施工在我国得到越来越多的应用，尤其是近几年各大城市地铁的相继修建，连续墙设计和施工技术必将更趋完善和成熟。&nbs

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