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摘要: 本文结合南昌轨道交通1号线奥体中心站地铁叠合结构车站地下连续墙施工，阐述了连续墙施工工艺及施工过程中连续墙工字钢接头、叠合结构主体钢筋预埋接驳器的常见问题和技术处理措施。
关键词:南昌地铁 叠合结构 地下连续墙 工字钢接头 预埋接驳器
Abstract: this paper nanchang rail transit line 1 Olympic sports center subway composite structure is the station underground continuous wall construction, this paper expounds the continuous wall, construction technology and construction process of continuous wall, composite structure range joint subject for connecting reinforced embed the common problems and technical measures.
Key Words: nanchang subway underground continuous wall composite structure is the shuttle embedded joint range
中图分类号：[U291.69]文献标识码：A 文章编号：
一、叠合结构
叠合结构车站是指在排桩式或连续墙式围护结构与内衬墙之间采取一定的工程措施，以保证两者的叠合面之间可以传递拉、压、剪力，同时在围护结构顶、中、底板的连接点处可以传递弯矩。叠合后两者变形协调一致，可以视为整体墙。由于叠合结构在外荷载作用下围护结构与内衬墙共同受力、变形协调，所以内衬墙的钢筋和混凝土用量都可以减少，同时也免除了防水板的安装，车站抗浮问题也容易经济地解决。因此，叠合结构车站可以节省大量投资，具有经济优势。
二、工程概况
南昌市轨道交通1号线一期工程奥体中心站位于南昌市紫陽大道与规划学苑路交叉口处，呈东西走向。该车站长328.6米，标准段基坑宽度为18.4米，基坑开挖深度约16.61-18.41米。车站为双层岛式车站，标准断面为单柱双跨结构。车站围护结构采用800mm厚地下连续墙+三道钢管支撑形式。连续墙设计深度：27.76~29.76m，埋深12.4~14m，穿越地层自上而下依次为：素填土、粉质粘土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、粉砂质泥岩。地下水位埋深8.69-10.31m。
由于车站采用叠合结构形式，主体结构内衬墙施工时需将连续墙进行全断面凿毛，以加强连续墙与内衬墙的连接，叠合面通过钢筋接驳器连接且不设防水层，结构防水为自防水。基于叠合结构特点，连续墙工字钢接头处理、防渗效果和钢筋接驳器预埋的准确性，以及结构自防水施工质量成为本工程的重难点。
三、地下连续墙施工工艺
本工程地下连续墙采用液压抓斗和冲击钻机配合施工，采取“两钻一抓”的成槽工艺成槽。施工顺序为：冲击钻机在划分好的槽段两端钻导向孔→抓斗配以冲击钻施工至设计墙底标高→下放钢筋笼→工字钢接头泡沫板及砂袋封堵→浇筑水下混凝土。
1、导墙制作
导墙施工是地下连续墙施工的关键环节，其主要作用为成槽做导向，控制标高、垂直度、槽段和钢筋网定位，防止槽口坍塌及承重的作用。
为确保基坑尺寸宽度，结合工程实际情况，考虑到粘土层厚达12m，成槽效果好；成槽机配备电脑垂直度控制系统，根据以往工程经验，垂直度可控制在千分之三，垂直度最大偏差不大于5cm；综合上述情况，连续墙水平位移预计在2.0cm~2.5cm之间，外放7.5cm可满足施工要求，考虑到叠合墙施工需对连续墙进行大面积凿毛，为减少后期施工难度，最终确定导墙净空放大5cm，连续墙轴线外放7.5cm。
2、槽段划分
设计图纸中地下连续墙标准单元槽段按5m、 6m进行划分，共122个槽段，其中标准段110幅，“Z”型槽段8幅，“L”型槽段4幅。在实际划分中，考虑到抓斗张开长度为2.7m，而转角部位长度不足2.7m，现场对转角位置槽段进行适当调整以满足抓斗成槽。
3、泥浆制作、循环使用
泥浆具有维护槽壁的稳定，悬浮岩碴和冷却、润滑钻头的作用，泥浆质量的好坏直接关系到地下连续墙的成槽质量。泥浆质量控制主要指标为比重1.05～1.25，粘度18～25s，PH值7～9，含砂率≤5％。
本工程连续墙采用采取“两钻一抓”的成槽工艺施工成槽，钻孔过程会自制泥浆，而抓斗成槽将不产生泥浆，泥浆必须在成槽过程中不断补给。采用优质膨润土作为制浆材料，通过泥浆循环满足成槽需要。其中，连续墙成槽体积约16524m3,使用膨润土约200t。
新鲜泥浆基本配合比
泥浆材料 膨润土 纯碱 CMC 自来水
1M3投料量（kg） 130 4.5 1 950
4、抓斗成槽
成槽工序是地下连续墙施工关键工序之一，既控制工期又影响质量。结合本工程地质情况，连续墙施工采用金泰SG40、SG35液压抓斗和回旋钻配合施工，采用“两钻一抓”的施工方法。该方法的优点在于：（1）钻孔机在砂层中成孔速度快，成孔垂直度好；（2）成孔后，抓斗张臂可伸入孔内直接抓出两孔中间的土方，成槽速度加快。
两钻一抓法成槽示意图
金泰SG40液压抓斗是一种高效多用途的基础施工机械。深度可以达70米，成槽宽度、抓斗尺寸及容积可根据具体设计进行配备。该机主要有以下优点：
（1）施工效率高，抓斗闭合力大。抓斗的提升速度快，并能作自由下落，抓斗张开或闭合时间平均8秒/次，抓斗闭合力大。
（2）成槽的垂直性好。抓斗的设计采用了长导向、低重心，并装有副齿来平衡工作时的力矩，减少偏斜。抓斗配置纠偏装置，在工作中能随时对槽壁进行修整。
（3）先进的电子测量系统。先进的电子测量系统，对其深度及位置方向经显示屏幕准确地显示出来，可精确到0.01度。显示数据可打印出来。
（4）安全可靠的保护系统。驾驶室设有安全操作杆及配有报警器的中央监控系统。抓斗的提升和下放均有安全保护装置。当抓斗下放到孔底卷扬机钢丝绳拉力减少到一定重量时，卷扬机通过液压阀的控制停止下放，因此，钢丝绳不会下放过头，有利于成槽的垂直度。
（5）独特的液压卷管系统。SG系列采用了液压卷管系统，保证各执行结构同步工作。
经统计，抓斗完成一幅深30m的槽平均耗时12小时。奥体中心站在2011年5月17日完成第一幅连续墙，9月3日完成全部122幅连续墙，综合成槽速度为1.11幅/天。
5、清底
成槽作业完成后，为了把沉积在槽底的沉渣清出，需要对槽底进行清孔，以提高地下连续墙的承载力和抗渗能力，提高成墙质量。挖槽和扫孔结束后，间隔1h后采用吸泥泵排泥进行清底换浆，清孔管的管底离槽底控制在10—20cm。清孔换浆的时间以出口浆指标符合要求为准。
6、钢筋笼的制作与吊装
本工程地下连续墙钢筋笼长度平均约为 29. 0m，厚度为0.7m，标准段幅宽为6m。采用 135t履带吊车为主吊，50t履带吊车辅助进行吊装。钢筋笼起吊是整个施工流程中最重要的一环，在平行起吊过程中，钢筋笼自重主要由工字钢接头及桁架筋共同承担。若受力不均则可能导致工字钢接头在起吊期间弯曲变形致使钢筋笼沉放时卡槽，甚至造成钢筋笼中段桁架筋受力过大而散架，所以吊点的选择尤为重要。经过受力计算，以本工程钢筋笼标准长度29.36m为例，设吊筋四排，主吊车第一排吊点位于钢筋笼顶，第二排与第一排吊点位置相距8m，辅吊第三排吊点距笼底6m，第四排与第三排吊点相距5m。在两台履带吊的配合平行起吊过程中，该吊点位置能使钢筋笼均衡受力，最大限度的减小因受力不均而造成的工字钢及中部桁架筋变形的问题。
7、水下混凝土的灌注
水下砼的灌注是地下连续墙施工过程中的最后一道关键性工序。导管直径采用300mm，严格按照水下混凝土施工规范操作。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
四、连续墙施工中遇到的问题及处理措施
1、Ⅱ序槽工字钢接头冲刷困难及处理措施
本工程地下连续墙槽段间接头采用“工字钢”接头形式。设计图纸中采取在工字钢靠Ⅱ序槽段侧绑扎泡沫，用砂袋抛填泡沫外侧半圆空隙的方法。按该设计方法在施工中出现Ⅱ序槽段接头处理时间长，接头冲刷不彻底导致钢筋笼无法下放的问题。
1.1 原因分析
① 侧向混凝土绕流
工字钢接头宽度为700mm，连续墙成槽宽度800mm，工字钢与槽壁间的空隙成为绕流的主要通道。在Ⅰ序槽段进行水下混凝土浇注时接头处受到混凝土较大的冲力时，混凝土通过空隙流至Ⅱ序槽后与泡沫凝固，从而造成Ⅱ序槽段成槽时接头冲刷困难。
1.2 处理措施
在取消工字钢接头处的填充泡沫，全部采用砂袋填充，并在Ⅰ序槽混凝土初凝后立即对接头处抓槽，以最快的速度将工字钢板内的泥包及砼块抓出，再利用钢丝钻头进行刷壁清洗。同时按依次施工顺序成槽，减少Ⅱ序跳槽段。采取该方法既节省接头冲刷时间，又节约了泡沫材料的成本，直接节约材料投入10万余元。
2、连续墙底部质量隐患及处理措施
2.1 原因分析
在抓槽过程中，抓槽深度一般都会超过设计深度，而钢筋笼尺寸按照设计深度加工，在钢筋笼下放后，钢筋笼底部离槽底有一定的空隙。回填砂袋时，因上部压力过大，底部砂袋可能会通过空隙进入连续墙底部，产生质量隐患。
2.2 处理措施
为了防止此类问题，在钢筋笼下放前，计算实际成孔深度与设计深度的差值。在工字钢腹板上加焊5根差值长度的钢筋，使其能伸入底部，有利于挡住回填的砂袋，解决砂袋进入连续墙底部的问题。
3、预埋接驳器技术控制措施
叠合结构需在连续墙施工时在主体结构顶、中、底板处预埋钢筋接驳器与内衬墙钢筋连接，以保证两者顶、中、底板的连接点处传递弯矩，达到共同受力的目的。但是，叠合结构对预埋接驳器的精确度要求高，施工難度大。主要表现在以下几个方面。
① 车站主体结构顶、中、底板通过钢筋连接器与围护结构连接，但由于地下连续墙沉降、错位等原因，使得结构板的位置不易保证，结构板钢筋对接难度大。结构板钢筋由钢筋连接器确定位置，但基坑两侧钢筋连接器难以精确对准，因此钢筋连接存在难度，使板钢筋与边墙不垂直，或钢筋保护层不足，影响结构耐久性。
② 连续墙接缝处无法预埋钢筋连接器。由于连续墙施工工艺的原因，地下连续接缝处和导管处不能预埋钢筋连接器。
3.1 技术控制措施
① 预埋接驳器精度采取以下方法进行控制：1）通过标高计算，在连续墙结构板位置处焊接30×30角钢，用于定位钢筋接驳器。固定时，使接驳器端头与角钢边紧密接触，既保证钢筋接驳器在同一条直线上，又保证了接驳器与连续墙垂直，并同时对预埋件进行了良好的保护；2）计算连续墙墙顶与导墙面的位置关系，确定吊筋长度，并对吊筋选取一点进行标记，通过量测标记点与导墙的位置关系，来判断钢筋笼是否下放准确。
② 未预埋接驳器部位可以通过植筋的办法解决，但节点刚度降低，结构局部削弱。
五、结语
地铁叠合结构具有充分利用围护结构受力、减薄内衬墙、降低工程造价等优点，逐步在多个城市地铁建设中得以应用。目前，南昌市轨道交通1号线奥体中心站已经在进行土方开挖，从已开挖的部位来看，连续墙接头的防渗能力及预埋接驳器位置的准确性都相当理想，从而验证技术措施的可行性。
参考文献
[1] 夏明耀曾进伦地下结构设计施工手册[K]北京建筑工业出版社1999
[2] 韩秋官陆忠良等 上海地铁1号线工程[M]上海上海科协技术出版社1998
[3] 地下铁路工程施工及验收规范（2003） 中国计划出版社
[4] 《铁路工程地质学》 西南交通大学出版社，2003
作者简介： 熊青，男，助理工程师，毕业于华东交通大学。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:南昌地铁 叠合结构 地下连续墙 工字钢接头 预埋接驳器
Abstract: this paper nanchang rail transit line 1 Olympic sports center subway composite structure is the station underground continuous wall construction, this paper expounds the continuous wall, construction technology and construction process of continuous wall, composite structure range joint subject for connecting reinforced embed the common problems and technical measures.
Key Words: nanchang subway underground continuous wall composite structure is the shuttle embedded joint range
中图分类号：[U291.69]文献标识码：A 文章编号：
一、叠合结构
叠合结构车站是指在排桩式或连续墙式围护结构与内衬墙之间采取一定的工程措施，以保证两者的叠合面之间可以传递拉、压、剪力，同时在围护结构顶、中、底板的连接点处可以传递弯矩。叠合后两者变形协调一致，可以视为整体墙。由于叠合结构在外荷载作用下围护结构与内衬墙共同受力、变形协调，所以内衬墙的钢筋和混凝土用量都可以减少，同时也免除了防水板的安装，车站抗浮问题也容易经济地解决。因此，叠合结构车站可以节省大量投资，具有经济优势。
二、工程概况
南昌市轨道交通1号线一期工程奥体中心站位于南昌市紫陽大道与规划学苑路交叉口处，呈东西走向。该车站长328.6米，标准段基坑宽度为18.4米，基坑开挖深度约16.61-18.41米。车站为双层岛式车站，标准断面为单柱双跨结构。车站围护结构采用800mm厚地下连续墙+三道钢管支撑形式。连续墙设计深度：27.76~29.76m，埋深12.4~14m，穿越地层自上而下依次为：素填土、粉质粘土、细砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、粉砂质泥岩。地下水位埋深8.69-10.31m。
由于车站采用叠合结构形式，主体结构内衬墙施工时需将连续墙进行全断面凿毛，以加强连续墙与内衬墙的连接，叠合面通过钢筋接驳器连接且不设防水层，结构防水为自防水。基于叠合结构特点，连续墙工字钢接头处理、防渗效果和钢筋接驳器预埋的准确性，以及结构自防水施工质量成为本工程的重难点。
三、地下连续墙施工工艺
本工程地下连续墙采用液压抓斗和冲击钻机配合施工，采取“两钻一抓”的成槽工艺成槽。施工顺序为：冲击钻机在划分好的槽段两端钻导向孔→抓斗配以冲击钻施工至设计墙底标高→下放钢筋笼→工字钢接头泡沫板及砂袋封堵→浇筑水下混凝土。
1、导墙制作
导墙施工是地下连续墙施工的关键环节，其主要作用为成槽做导向，控制标高、垂直度、槽段和钢筋网定位，防止槽口坍塌及承重的作用。
为确保基坑尺寸宽度，结合工程实际情况，考虑到粘土层厚达12m，成槽效果好；成槽机配备电脑垂直度控制系统，根据以往工程经验，垂直度可控制在千分之三，垂直度最大偏差不大于5cm；综合上述情况，连续墙水平位移预计在2.0cm~2.5cm之间，外放7.5cm可满足施工要求，考虑到叠合墙施工需对连续墙进行大面积凿毛，为减少后期施工难度，最终确定导墙净空放大5cm，连续墙轴线外放7.5cm。
2、槽段划分
设计图纸中地下连续墙标准单元槽段按5m、 6m进行划分，共122个槽段，其中标准段110幅，“Z”型槽段8幅，“L”型槽段4幅。在实际划分中，考虑到抓斗张开长度为2.7m，而转角部位长度不足2.7m，现场对转角位置槽段进行适当调整以满足抓斗成槽。
3、泥浆制作、循环使用
泥浆具有维护槽壁的稳定，悬浮岩碴和冷却、润滑钻头的作用，泥浆质量的好坏直接关系到地下连续墙的成槽质量。泥浆质量控制主要指标为比重1.05～1.25，粘度18～25s，PH值7～9，含砂率≤5％。
本工程连续墙采用采取“两钻一抓”的成槽工艺施工成槽，钻孔过程会自制泥浆，而抓斗成槽将不产生泥浆，泥浆必须在成槽过程中不断补给。采用优质膨润土作为制浆材料，通过泥浆循环满足成槽需要。其中，连续墙成槽体积约16524m3,使用膨润土约200t。
新鲜泥浆基本配合比
泥浆材料 膨润土 纯碱 CMC 自来水
1M3投料量（kg） 130 4.5 1 950
4、抓斗成槽
成槽工序是地下连续墙施工关键工序之一，既控制工期又影响质量。结合本工程地质情况，连续墙施工采用金泰SG40、SG35液压抓斗和回旋钻配合施工，采用“两钻一抓”的施工方法。该方法的优点在于：（1）钻孔机在砂层中成孔速度快，成孔垂直度好；（2）成孔后，抓斗张臂可伸入孔内直接抓出两孔中间的土方，成槽速度加快。
两钻一抓法成槽示意图
金泰SG40液压抓斗是一种高效多用途的基础施工机械。深度可以达70米，成槽宽度、抓斗尺寸及容积可根据具体设计进行配备。该机主要有以下优点：
（1）施工效率高，抓斗闭合力大。抓斗的提升速度快，并能作自由下落，抓斗张开或闭合时间平均8秒/次，抓斗闭合力大。
（2）成槽的垂直性好。抓斗的设计采用了长导向、低重心，并装有副齿来平衡工作时的力矩，减少偏斜。抓斗配置纠偏装置，在工作中能随时对槽壁进行修整。
（3）先进的电子测量系统。先进的电子测量系统，对其深度及位置方向经显示屏幕准确地显示出来，可精确到0.01度。显示数据可打印出来。
（4）安全可靠的保护系统。驾驶室设有安全操作杆及配有报警器的中央监控系统。抓斗的提升和下放均有安全保护装置。当抓斗下放到孔底卷扬机钢丝绳拉力减少到一定重量时，卷扬机通过液压阀的控制停止下放，因此，钢丝绳不会下放过头，有利于成槽的垂直度。
（5）独特的液压卷管系统。SG系列采用了液压卷管系统，保证各执行结构同步工作。
经统计，抓斗完成一幅深30m的槽平均耗时12小时。奥体中心站在2011年5月17日完成第一幅连续墙，9月3日完成全部122幅连续墙，综合成槽速度为1.11幅/天。
5、清底
成槽作业完成后，为了把沉积在槽底的沉渣清出，需要对槽底进行清孔，以提高地下连续墙的承载力和抗渗能力，提高成墙质量。挖槽和扫孔结束后，间隔1h后采用吸泥泵排泥进行清底换浆，清孔管的管底离槽底控制在10—20cm。清孔换浆的时间以出口浆指标符合要求为准。
6、钢筋笼的制作与吊装
本工程地下连续墙钢筋笼长度平均约为 29. 0m，厚度为0.7m，标准段幅宽为6m。采用 135t履带吊车为主吊，50t履带吊车辅助进行吊装。钢筋笼起吊是整个施工流程中最重要的一环，在平行起吊过程中，钢筋笼自重主要由工字钢接头及桁架筋共同承担。若受力不均则可能导致工字钢接头在起吊期间弯曲变形致使钢筋笼沉放时卡槽，甚至造成钢筋笼中段桁架筋受力过大而散架，所以吊点的选择尤为重要。经过受力计算，以本工程钢筋笼标准长度29.36m为例，设吊筋四排，主吊车第一排吊点位于钢筋笼顶，第二排与第一排吊点位置相距8m，辅吊第三排吊点距笼底6m，第四排与第三排吊点相距5m。在两台履带吊的配合平行起吊过程中，该吊点位置能使钢筋笼均衡受力，最大限度的减小因受力不均而造成的工字钢及中部桁架筋变形的问题。
7、水下混凝土的灌注
水下砼的灌注是地下连续墙施工过程中的最后一道关键性工序。导管直径采用300mm，严格按照水下混凝土施工规范操作。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
四、连续墙施工中遇到的问题及处理措施
1、Ⅱ序槽工字钢接头冲刷困难及处理措施
本工程地下连续墙槽段间接头采用“工字钢”接头形式。设计图纸中采取在工字钢靠Ⅱ序槽段侧绑扎泡沫，用砂袋抛填泡沫外侧半圆空隙的方法。按该设计方法在施工中出现Ⅱ序槽段接头处理时间长，接头冲刷不彻底导致钢筋笼无法下放的问题。
1.1 原因分析
① 侧向混凝土绕流
工字钢接头宽度为700mm，连续墙成槽宽度800mm，工字钢与槽壁间的空隙成为绕流的主要通道。在Ⅰ序槽段进行水下混凝土浇注时接头处受到混凝土较大的冲力时，混凝土通过空隙流至Ⅱ序槽后与泡沫凝固，从而造成Ⅱ序槽段成槽时接头冲刷困难。
1.2 处理措施
在取消工字钢接头处的填充泡沫，全部采用砂袋填充，并在Ⅰ序槽混凝土初凝后立即对接头处抓槽，以最快的速度将工字钢板内的泥包及砼块抓出，再利用钢丝钻头进行刷壁清洗。同时按依次施工顺序成槽，减少Ⅱ序跳槽段。采取该方法既节省接头冲刷时间，又节约了泡沫材料的成本，直接节约材料投入10万余元。
2、连续墙底部质量隐患及处理措施
2.1 原因分析
在抓槽过程中，抓槽深度一般都会超过设计深度，而钢筋笼尺寸按照设计深度加工，在钢筋笼下放后，钢筋笼底部离槽底有一定的空隙。回填砂袋时，因上部压力过大，底部砂袋可能会通过空隙进入连续墙底部，产生质量隐患。
2.2 处理措施
为了防止此类问题，在钢筋笼下放前，计算实际成孔深度与设计深度的差值。在工字钢腹板上加焊5根差值长度的钢筋，使其能伸入底部，有利于挡住回填的砂袋，解决砂袋进入连续墙底部的问题。
3、预埋接驳器技术控制措施
叠合结构需在连续墙施工时在主体结构顶、中、底板处预埋钢筋接驳器与内衬墙钢筋连接，以保证两者顶、中、底板的连接点处传递弯矩，达到共同受力的目的。但是，叠合结构对预埋接驳器的精确度要求高，施工難度大。主要表现在以下几个方面。
① 车站主体结构顶、中、底板通过钢筋连接器与围护结构连接，但由于地下连续墙沉降、错位等原因，使得结构板的位置不易保证，结构板钢筋对接难度大。结构板钢筋由钢筋连接器确定位置，但基坑两侧钢筋连接器难以精确对准，因此钢筋连接存在难度，使板钢筋与边墙不垂直，或钢筋保护层不足，影响结构耐久性。
② 连续墙接缝处无法预埋钢筋连接器。由于连续墙施工工艺的原因，地下连续接缝处和导管处不能预埋钢筋连接器。
3.1 技术控制措施
① 预埋接驳器精度采取以下方法进行控制：1）通过标高计算，在连续墙结构板位置处焊接30×30角钢，用于定位钢筋接驳器。固定时，使接驳器端头与角钢边紧密接触，既保证钢筋接驳器在同一条直线上，又保证了接驳器与连续墙垂直，并同时对预埋件进行了良好的保护；2）计算连续墙墙顶与导墙面的位置关系，确定吊筋长度，并对吊筋选取一点进行标记，通过量测标记点与导墙的位置关系，来判断钢筋笼是否下放准确。
② 未预埋接驳器部位可以通过植筋的办法解决，但节点刚度降低，结构局部削弱。
五、结语
地铁叠合结构具有充分利用围护结构受力、减薄内衬墙、降低工程造价等优点，逐步在多个城市地铁建设中得以应用。目前，南昌市轨道交通1号线奥体中心站已经在进行土方开挖，从已开挖的部位来看，连续墙接头的防渗能力及预埋接驳器位置的准确性都相当理想，从而验证技术措施的可行性。
参考文献
[1] 夏明耀曾进伦地下结构设计施工手册[K]北京建筑工业出版社1999
[2] 韩秋官陆忠良等 上海地铁1号线工程[M]上海上海科协技术出版社1998
[3] 地下铁路工程施工及验收规范（2003） 中国计划出版社
[4] 《铁路工程地质学》 西南交通大学出版社，2003
作者简介： 熊青，男，助理工程师，毕业于华东交通大学。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。