［摘  要］结合杭州地铁 2 号线江南风井工程，介绍了超深地下连续墙成槽效率低、在砂质粉土层中坍方、护壁泥浆指标控制、超长超重钢筋笼起吊及锁口管起拔等施工技术难点，并给出应对措施。

［关键词］地下连续墙; 泥浆; 砂质粉土; 井点降水

 

      江南风井位于钱塘江南岸，距钱塘江 200m，近先锋河与规划庆春路过江隧道交点，现状地形平坦，主要为农田与鱼塘，无特殊地形地貌，没有控制性建筑物、构筑物和管线。周边已建建筑物距基坑比较远，基坑施工对其影响很小。

      江南风井为地下 4 层，总长 19． 4m，标准段总宽24． 6m( 外包尺寸) ，埋深 28． 5m，风井两端所在区间均为盾构施工，盾构过风井。风井围护结构采用连续墙+ 内 支 撑 的 结 构 形 式。 共 18 幅 地 下 连 续 墙，墙 深56． 6m，厚 1． 2m。共设 8 道支撑，包括 4 道钢支撑与 4道混凝土支撑。风井底板位于⑦₁粉质黏土层上，连续墙墙趾插入层强风化泥质粉砂岩中。地下墙采用锁口管接头。

 

      根据岩土工程勘察报告，江南风井距离钱塘江约200m，属钱塘江冲海积平原地貌单元。 自上而下如下: ①₂素填土 松散，含氧化铁，少量砖瓦碎屑、植物根茎。③₂砂质粉土 稍密，含少量氧化铁及云母屑。摇震反应迅速，切面粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。③₃₁砂质粉土 稍密，含有机质，云母屑。摇振反应迅速，切面无光泽反应，干强度低，韧性低。局部夹黏质粉土。③₅₂砂质粉土夹粉砂 稍密，含少量氧化铁及云母屑。局部夹黏质粉土。摇震反应迅速，切面粗糙，无光泽反应，干强度低，韧性低。③₆₂粉砂夹砂质粉土 中密，含少量氧化铁及云母屑，局部夹粉砂薄层。⑥₂淤泥质黏土 灰色，饱和，流塑，含有机质，夹粉土极薄层，无摇振反应，切面较光滑，有光泽，干强度中等，韧性中等。⑦₁粉质黏土 饱和，可塑 ～ 软可塑，含氧化铁质，夹极薄层粉土。局部为黏土。摇振反应无，切面较光滑，干强度高，韧性中等。⑦₂黏土 饱和，可塑，含氧化铁质，夹极薄层粉土。局部为粉质黏土，摇振反应无，切面光滑，干强度高，韧性高。⑧₁灰色粉质黏土 流塑 ～ 软塑，含少量腐植物及腐殖质。无摇震反应，切面较光滑，无光泽反应，干强度高，韧性中等。局部粉质含量较高。⑨₁粉质黏土 饱和，可塑，夹少量粉细砂薄层。摇振反应无，切面较光滑，干强度高，韧性中等。圆砾 中密 ～ 密实。卵石含量15% ～ 50% ，砾石 20% ～ 60% ，其中卵石粒径为 2 ～4cm，砾石粒径 0． 2 ～ 2cm。 其余以细砂、中砂及粗砂等。圆 砾中 密 ～ 密 实。含 卵 石 含 量 15% ～20% ，砾石含量 38% ～ 42% 。 卵石粒径为 2 ～ 4cm，亚圆形，成份主要为砂岩、凝灰岩等。砾石粒径 0． 2 ～2cm。其余以细砂、中砂及粗砂等充填。强风化泥质粉砂岩 母岩成分与结构已大部破坏，岩芯呈碎块状。进尺约 12min/m。本层未揭穿，最大揭露厚度为5． 40m。

      场地地下水类型主要是松散岩类孔隙水，分为孔隙潜水和孔隙承压水两大类。场区浅部地下水属松散岩类孔隙潜水，主要赋存于上部填土层及粉土、砂土层中，含水层底板大致以层淤泥质土为界。

 

      江南风井槽壁深度达 56． 6m，要穿越 18m 左右的③粉土和粉砂层及，号圆砾层 20m，再进入强风化泥质粉砂岩，，，层较硬高，抓斗在成槽过程中速度非常慢，尤其是在粉砂岩层中，液压抓斗几乎无法直接成槽。

      针对上述情况，选用 2 台地下连续墙成槽设备进行成槽作业，第 1 台采用德国利勃海尔 HS855 液压抓斗成槽机，该成槽机最大成槽深度可以达到 70m，抓土能力和精度控制均强于其他类型的液压抓斗成槽，主要用于砂土和卵砾石层的成槽。第 2 台采用德国利勃海尔 HS883 型 120t 汽车式起重机重型抓斗组合而成的绳索抓斗进行成槽，由于 120t 汽车式起重机具有良好的起重能力和稳定性，吊重冲击能力比其他类型的起重机强很多。在本工程中，当液压抓斗在卵砾石层和砂岩层中成槽速率下降时，可换用 120t 起重机配重型抓斗进行成槽，利用重型抓斗反复向下冲击的作用将硬土层抓除。

      在江南井的施工中，由于砂质粉土层的存在，在整个成槽过程中极易发生塌孔现象，给成槽的精度及锁口管的起拔都带来一定的风险。为了保证施工的质量，由于整个工作井的面积并不大，故考虑采用坑内外结合封闭式的降水方案，总共设置 28 口喷射井点，一口大口径自流井点。喷射井点采用 16m 深的喷射井点，钻孔深度 17m。滤网的范围为底部 6m。自流井点的直径为 400mm，深度为 18m，滤网范围为底部 8m，具体布置如图 1 所示。

      每幅槽段开挖前，必须保持该槽段和相邻的井点连续开启 5d，地下水位保持在 8m 以下，成槽直至混凝土浇注结束前，井点必须保持连续开启。

      本工程泥浆材料采用美国优钻 100 复合钠基膨润土，该膨润土是一种高造浆率、添加特制聚合物的 200目钠基膨润土，适合于各种土层，尤其是超深地下墙的护壁要求。

      根据杭州地区特殊的土层情况，拟定的新鲜泥浆的基本配合比( kg/m³) : 膨润土: 自来水 = 40∶ 980，不加纯碱。泥浆各项性能指标如表 1 所示。

      为了配合接下来全槽段清孔要求，本次施工的泥浆储备量为单幅槽段方量的 250% ，约 900m³。为了保证混凝土的浇注质量，减少槽底沉渣的厚度，根据实际的沉渣下沉的速率统计，采用沉淀法和置换法相结合的清底方法。泥浆系统如图 2 所示，其中 1 ～ 7 为清孔泥浆池。

      泥浆厚度随时间变化如图 3 所示。根据统计数据显示，由于泥浆本身具有一定的携砂能力，故沉渣厚度在一定时间后就趋于稳定，也就是厚度无明显的增加，从图 3 可以看出这个时间为 10h。所以在实际的施工中，成好的槽段，将其静止 10h 后，用抓斗进行扫孔，实际效果显示，这样可以去除绝大部分的沉渣，将其厚度控制在 20cm 以内。

      由于此时在泥浆中还悬浮有大量的砂粒，会严重影响混凝土的浇注质量，所以接下来要采用置换法对整个槽段的泥浆进行置换，以降低其含砂率和黏度。

      清孔使用 6m³空压机，配合 25m³气包，采用气体反循 环 的 方 法 进 行 清 孔，清 孔 管 直 径 为 8 寸(Ф00mm) ，气管的直径为 1 寸(Ф25mm) 。由起重机悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气至气包，再由气包将压缩空气直接送入清孔管的浆气混合器内，以气体反循环法吸除沉积在槽底部的沉碴淤泥。在此过程中，空气的压力始终保持在 0． 7MPa，清孔管深度离槽底在 50cm 以内，并在此范围内上下左右移动，以确保能吸除槽底部沉碴淤泥。

      为了配合本次施工采用了大功率清孔设备，保证了送浆量与出浆量相平衡，实际施工中，采用了 3 台15kW 的泥浆泵送浆，保证了泥浆液面的平衡。

      江南风井钢筋笼最重为幅宽 4． 8m 的后继幅，钢筋笼长 47． 5m，重 52t。为了确保 18 幅钢筋笼的安全起吊，在钢筋笼制作、汽车式起重机的选型以及钢丝绳的配置和吊点的布置方面都作了严格的要求。

      在钢筋笼的制作方面为了防止钢筋笼在起吊、拼装过程中产生不可复原的变形，各种形状钢筋笼均设置纵、横向桁架，包括每幅钢筋笼设置两榀起吊主桁架和一道加强桁架，主桁架由Ф25 的“X”形钢筋构成，加强桁架由Ф25“W”形钢筋构成，横向桁架采用Ф22 钢筋“X”形布置。

      吊点位置的确定与吊环、吊具的安全应经过设计与验算，作为钢筋笼最终吊装环中杆构件的钢筋笼上竖向钢筋，必须同相交的水平钢筋自上而下的每个交点都焊接牢固，对于拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设人字斜撑和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转角度时产生变形。

      在汽车式起重机的选型方面考虑采用一台 280t履带式起重机和一台 100t 履带起重机双机抬吊的方法，互相配合吊装钢笼入槽。先将钢筋笼水平吊起，然后升 280t 主吊钩、放 100t 副吊钩，最终由 280t 主吊钩将钢筋笼凌空吊直，履带起重机在吊运钢筋笼过程中必须使钢筋笼呈竖直悬吊状态。钢筋笼起吊入槽时必须缓慢放下，切忌急速抛放，以防钢筋笼变形或造成槽段塌方。

      本工程以最大起重量不大于汽车式起重机在各种可能实际出现情况下的最弱极限起重量的 0． 7 倍为原则设计。280t 起重机拔杆长 62m，当臂杆起到 78°时其极限吊装能力为 74． 6t，行走吊物时的安全起吊重量为74． 6 × 70% = 52． 22t ＞ 52t，满足吊装要求。100t 汽车 式 起 重 机 拔 杆 长 37m，考 虑 工 作 半 径10m，其最大起重能力可以达到 42． 7t，而 100t 汽车式起重机作为副起重机，在起吊钢筋笼过程中所承担最大的质量为钢筋笼质量的 60% ，即 52 × 60% = 31． 2t ＜42． 7 × 80% = 34． 16t，满足起吊要求。

      在钢丝绳的配置方面，吊装钢筋笼的主吊钢丝绳，单根长 15m，共计 3 道，共 6 根，钢丝绳直径 52mm，单根钢丝绳公称抗拉强度为1 700MPa，副起重机钢丝绳，使用 6 × 37 的钢丝绳，单根长 15m，共计 2 道，共 4 根，钢丝 绳 直 径 52mm，单 根 钢 丝 绳 公 称 抗 拉 强 度 为1 700MPa。

      在吊点得布置方面共设置 15 个吊点吊装钢筋笼，主吊第 1 道吊点采用 40mm 钢板，主起重机的第 2，3道吊点采用 30mm 厚钢板，钢板和上下排桁架主筋焊接牢固，其余点采用Ф40mm 圆钢，圆钢吊点和桁架上、下排主筋焊接牢固( 见图 4) 。

      本次施工的接头形式为锁口管，深度达 57m，起拔的难度和风险相当大，起拔力要大于锁口管的自重、混凝土的握裹力、还有土体的摩擦力之和。要提供如此之大的顶拔力，这就首先要求导墙能提供足够的后座力，提高导墙基础强度。因此导墙配筋采用双层Ф16@ 200mm 钢筋网片，混凝土厚度为的 300mm 厚 C30 混凝土结构，并在施工深导墙的同时，对应锁口管顶拔位置的导墙两侧，各施工一根截面为 300mm × 300mm 的钢筋混凝土支撑。

      配备长度 6m 左右钢锁口管基座，在转角幅导墙上设置钢垫箱，增加引拔机顶拔锁口管时底部的受力面积，减少对导墙的单位作用力。锁口管涂抹减摩剂以减小混凝土的握裹力和土体的摩阻力。

      现场保证一个工作面配置 2 台顶拔能力达 600t的引拔机，其中 1 台备用，以保证顶拔锁口管设备需要。

      在混凝土浇灌时，在锁口管背部的空隙处用 5 ～40mm 石子进行同步回填，石子的面始终高于混凝土面 3 ～ 5m，以防止混凝土浇灌中发生绕灌。