地下连续墙绿色施工技术应用

地下连续墙绿色施工技术探讨地下连续墙因其自身墙体刚度大、整体性好、结构变形和地基土变形较小等优点，在地铁围护结构设计中广泛采用[1]。特别是在城市建(构)筑物密集的地区修建大型地铁工程能够有效控制周边建筑物以及地面沉降，确保建筑物安全。但其弃土及废泥浆的处理、设计与市场信息不对称、槽段超声波检测不足等方面的原因，导致连续墙施工极易造成泥浆污染环境问题、增加围护结构成本、连续墙钢筋笼吊装安全隐患等问题[2]。深圳地铁9号线人民南站施工技术人员研究分析上述几个问题，采取了改进泥浆处理设备、优化连续墙分幅设计、成槽实物检测方法，有效解决了泥浆污染问题、减小建造成本、保护了建筑物安全。1工程概况及问题分析1.1人民南站工程概况深圳地铁9号线人民南站起于春风路高架桥与建设路交汇处，止于春风路高架桥与人民南路交汇处，受1号线国贸至罗湖区间隧道的限制，人民南站为地下三层岛式站台方案。车站总长度为165m，总宽度为19.8m，车站基坑主体深度在29-31ｍ。车站周边建筑物林立，顶板有两孔雨水箱涵是罗湖区排水干渠。车站平面位置如图1所示。连续墙厚为1000mm，深度在32-34m之间，除盾构进出洞处连续墙采用锁口管接头，其余均采用工字钢接头。车站北侧的连续墙、东西端墙采用4.0m分幅，其余5.0m分幅。车站北侧位于春风路高架桥底下，净高仅8-10m之间。地下连续墙共90幅，形式有“一”、“L”字型。图1车站平面布置图Fig.1Planlayoutofthesubwaystation1.2连续墙施工问题分析（1）施工场地狭小，泥浆池处理场地不足，环境污染隐患大。从图1中，可以看出车站周边建筑物林立，车站四周受限，场地狭窄，不具备大面积修建泥浆处理池。同时，车站地处城市繁华地段，市政雨污水管道分布密集，特别是车站顶板有两孔雨水箱涵是深圳罗湖区唯一排水渠道，任何渣子和沉淀物渗入或涌入管道和渠道内都将带来严重环境和社会问题，造成负面影响而不利地铁施工。通过合理的场地布置，有效利用场地面积，积极改良当前泥浆处理设备，减低泥浆处理成本和解决泥浆渣土问题是有效减低连续墙施工对环境影响的有效手段。（2）设计与市场信息不对称，设计连续墙分幅小，建造成本高。考虑到车站场地狭小，连续墙钢筋笼制作、吊装安全问题，以及车站北侧低净空条件下钢筋笼吊装设备市场信息不足等情况。设计人员将人民南车站北侧的连续墙、东西端墙采用4.0m分幅，其余采用5.0m分幅，共计90幅。连续墙分幅过小，导致连续墙工程数量大，施工周期长，造成建造成本高。（3）北侧连续墙钢筋笼吊装安全隐患，对春风高架桥保护影响大。车站北侧连续墙位于春风路高架桥底下，净高仅8-10m之间，且春风高架桥桩基础距离在1-4m之间，连续墙钢筋笼吊装需分段分节依次吊入槽内。吊装时间越久，槽段泥浆护臂越不稳定，对春风高架桥影响越大。更为重要的是槽段完成后，检验槽段是圳东深站建路设人民南路广东省银行特区地产大厦A出入口B出入口C出入口D出入口否有足够空间保证钢筋笼各个节段组装后就位。常规超声波检测法对超挖情况，可以检测出来，但对常见的细微偏差，比如槽段角落的欠挖情况则不能检测发现。如果钢筋笼各个节段组装后不能就位，又依次分段吊出来，浪费人力、物力且槽段空置过久造成塌壁，并且对北侧春风高架桥造成很大安全问题。针对上述问题分析，我们采用了以下绿色施工技术，并在连续墙施工中应用。2泥浆处理设备的改进及效果2.1泥浆处理设备的改进常规的泥浆处理设备比如黑旋风，占地大、成本高，而现场施工场地狭窄，无法满足泥浆池处理场地需求。通过在本地泥浆处理设备市场调研，我们找到了一种叫做隔砂机的泥浆处理设备并加以改进。该设备具有体积小、处理能力大、操作简单、成本低等优点。如图2所示。隔砂机工作原理：通过泥浆泵将槽段内泥浆排放至水力旋流器内，泥浆流量过大时，由溢浆管排出，大部分在水力旋流器分选。在偏心式电动机作用下，3㎜以上的粗颗粒渣土由振动筛上层网格直接筛出，而细颗粒的泥砂和泥水，在振动筛持续作用下，泥水继续分离，细颗粒渣土由下层网格筛出，剩余泥浆在重力作用下，沿总出浆管输送回泥浆池内，进行二次回收利用。图2隔砂机Fig.2themachineofsievingsand1、总进浆管；2、水力旋流器；3、振动筛；4、储浆槽；5、总出浆管；6、溢浆管；7、偏心式电动机72.2设备改进后的效果在原基础上对隔砂机进行改进，并替换黑旋风泥浆处理器，在施工成本上大大减少了投入。同时，隔离后的渣土含水量更小，装入砂袋作为一期连续墙工字钢腹板的回填料，替代以往泡沫封堵，起到废物利用并解决渣土排放处理问题的双重作用。表1隔砂机和黑旋风泥浆处理器对比分析Tab1BlackWhirlwindmudprocessorandMachineofsievingsandcomparisonanalysis设备名称投入对比(单价*数量=万元)施工场地渣土利用情况结论隔砂机2.5*12=30每台约6㎡，共计74㎡。含水量低，工人装袋容易，积极性高。投入低，渣土利用效益明显。黑旋风20*5=100每台约20㎡，共计100㎡。含水量低，工人装袋效率低，积极性低。投入高，渣土利用效益较低。备注：以深圳地铁9号线人民南站连续墙施工中槽段清浆和4个泥浆池循环需求为依据。3连续墙分幅设计优化及效益3.1设计优化在施工技术人员进场后，以严谨科学态度对施工场地进行规划和设计，并将场地规划和设计思路与前期征地工作有效结合起来。施工场地规划思路：将车站东侧人民南路6条车道优化为5条车道，并全部东移至原春风高架桥下，车站东侧局部施工场地可以拓宽，保证了钢筋笼制作和吊装安全空间的基本需求，为加工大幅度的连续墙钢筋笼提供了前提条件。同时，引进和改造一种非常规的重型吊装设备，满足北侧低净空条件下连续墙钢筋笼约50T左右吊装能力需求。交通疏解优化和低净空条件下重型设备的引入弥补了设计上征地协调和吊装设备市场信息不足的缺憾。低净空重型吊装设备如图3所示。基于上述两个条件成熟的情况下，我们对人民南站连续墙分幅进行了优化设计。将北侧连续墙4m一幅调整为5m，南侧连续墙5m一幅调整为4m，将原来90幅连续墙优化72幅。连续墙设计优化确定后，对南侧和北侧连续墙吊装方案进行细化，采取了包括吊车行走线路设计与模拟、安全距离规划、司机和司索专题交流会等一系列安全措施，保证了钢筋笼吊装安全。3.2设计优化效益将原来90幅连续墙优化72幅，有效的减少了连续墙钢筋笼接头。作为围护结构的连续墙接头减小，既加强了整体性、提高防水性，又能节约接头工字钢材料，减低建造成本。图3低净空重型吊装设备图4探笼Fig.3LowheadroomheavyliftingequipmentFig.4Explorationcage4探笼设计及应用效果4.1探笼设计鉴于常规超声波检测法对连续墙槽段常见的细微尺寸偏差不能检测发现的情况，我们设计了探笼。即制作一个配筋与连续墙钢筋笼设计相同的小笼，宽度取槽段宽度5m，槽段6m时两侧加翼，长度取6m，总重量在3T左右以确保足够重量沉入槽段底部。如图4所示。4.2探笼应用效果根据现场实际条件，将常规超声波检测法与探笼检测法进行了同条件试验。常规超声波检测法[3]：对槽段内槽壁超挖、平整度、垂直度的情况检测比较精确，但对槽段底部沉渣厚度、以及细微欠挖则难以判定是否满足吊装需求。探笼检测法：不能检测到槽段内槽壁超挖、垂直度、平整度等信息，但探笼下放过程中能够直观反映槽段是否满足钢筋笼安装空间的核心问题。且探笼检检相对于常规超声波检测法在操作上更加便捷，费用也更低。北侧钢筋笼分节分段吊装前，采用探笼检测法预先进行探底，避免了出现卡笼、无法就位的现象，保证了槽段安全也确保了周边的春风高架桥安全。截止目前，人民南站北侧连续墙完成了70%，相邻的8组春风高架桥沉降值在6mm之内，属于安全可控范围。5总结人民南站是深圳地铁三期工程中最难施工的车站，技术人员采纳了四节一保的绿色施工理念，解决连续墙施工中遇到的弃土及废泥浆的处理问题、设计与市场信息不对称而增加建造成本的问题以及建构筑物保护问题。⑴相对于黑旋风泥浆处理设备，采用隔砂机可以节约设备投资70万元、减少占地26㎡。⑵通过优化连续墙分幅宽度，减少了工字钢接头，可节约钢材约40T左右。⑶相对于超声波检测槽段，采用探笼可节约槽段检测费用5.76万元，探笼材料和制作费约2.5,万元，可节约费用3.26万元。施工过程中，将施工技术从绿色施工角度出发，实现节地、节能、节材和保护环境的目的。目前，隔砂机处理废弃泥浆以及泥浆渣土利用做法、探笼探测连续墙槽段等施工技术手段介绍到深圳地铁9号线鹿丹村站、向西村站等工地上，解决泥浆污染和排放问题、钢筋笼卡笼问题等。参考文献：⑴周建，对地铁车站围护结构的分析，[城市建设理论研究]，2011(36)；⑵何文锋等，地铁车站施工废弃泥浆处理方法，[施工技术]，2012（24）；⑶王宏坤，地下连续墙槽孔的超声波检测技术，[岩土工程技术]，1999（4）。