李艳滨 王彦龙 李灵锋

(1.中铁一局集团有限公司，陕西 西安 710054； 2.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)

0 引言

地下连续墙是城市地下工程中的一种较为常用的基坑围护结构，其施工噪声低，防水性能好，且墙体刚度较大，不易塌方，适用于多种工程环境[1]。近年来，随着地下工程逐渐向大深度发展，地下连续墙的深度及厚度逐步加大,且超大、超深、异形地下连续墙越来越多[2，3]，钢筋笼的长度、重量也随之增大,导致其整幅一次性吊装易受场地条件限制且难度与风险增大[4]，因此，超深地下连续墙钢筋笼的制作与吊装的质量对后续工艺能否顺利开展起着至关重要的作用[5]，近年来，超大超重钢筋笼的吊装问题以及实现钢筋笼之间的稳定连接，获得高质量的钢筋笼逐渐引起工程师们的重视。张思群[6]就超深地下连续墙钢筋笼整体加工、整体起吊与分次加工、分次起吊两种方式进行了对比，得出了超深地下连续墙异形钢筋笼适宜采用分次加工、分次起吊的方式的结论。郑宏等[7]在天津滨海新区于家堡超深地下连续墙工程中，钢筋笼采用分节吊装，两节钢筋笼之间采用焊接连接，提高了施工速度与质量。李操[8]针对超深地下连续墙钢筋笼之间的连接方式，提出了预制装配式钢板螺栓连接工艺，并在上海市董家渡616地块项目试验段验证了其连接工效。张其玉等[9]、程瑞明等[10]、李振武[11]、郑军[12]均在工程中采用了传统的直螺纹套筒的方式对钢筋笼进行连接，并取得了较好的工程效果。但以上连接方式也面临着一些不可避免的问题，焊接连接对焊工的技术要求较高，连接速度较慢，尤其是对钢筋数量较多的超大钢筋笼来说会影响施工进度。直螺纹套筒连接难以实现丝头与套筒螺纹之间的锁紧或顶紧，且现场安装难度较大，若钢筋预留长度不同，易出现受力不均导致断裂脱落的情况[13]，对后期地下连续墙的结构变形造成不良影响。鉴于以上问题，郑州地区在工程实践中提出了一种新型钢筋笼连接器，可有效解决钢筋笼连接时预留钢筋长度不同，安装困难，容易脱落的问题，使地下连续墙发挥良好的支护功能。

1 技术原理

此新型钢筋笼连接器通过两个交错设置的放置槽来确保两根钢筋连接时轴线不处于同一直线。钢筋伸入放置槽之后可通过活动板对第一弹簧进行压缩，从而可以缓解钢筋预留长度的长短不同对整个钢筋笼连接产生的不良影响。螺纹转杆在螺纹槽内转动使固定块贴合钢筋，同时带动套管转动使连接绳收紧，进而使固定块更紧密的贴合钢筋，完成对钢筋的固定，避免钢筋在连接时脱落，放置槽内的第一弹簧和活动板可以支撑钢筋，使钢筋的连接更稳定，见图1，图2。

2 工程概况

2.1 工程简介

2.1.1火车站简介

郑州火车站站位于京广快速路东侧，郑州火车站西广场北侧，为既有1号线和10号线换乘车站，两线采用通道换乘。10号线沿1号线北侧东西向敷设，主体与南侧既有1号线郑州火车站主体结构净距约60 m。车站位于现状长途汽车站、公交场站范围内。车站中心里程为K42+848.562，结构形式采用四层三跨箱形框架结构，有效站台长140 m，站台宽14 m，车站小里程端设置交叉渡线，车站总长为331.20 m，标准段断面高度为28.24 m，结构宽度为15.65 m～29.3 m。车站站前配线标准段基坑宽15.65 m，深28.3 m。主体标准段基坑宽29.3 m，深29.6 m，基坑采用地下连续墙+内支撑支护，竖向设置7道支撑，第1道及第5道支撑采用钢筋混凝土支撑，其余采用钢管支撑。

2.1.2地下连续墙简介

围护结构采用厚度为1 000 mm，深度43 m～46 m左右的地下连续墙，设计方量20 862.18 m3，所用墙混凝土等级C35。钢筋采用HPB300钢筋,HRB400钢筋。

2.1.3工程地质概况

本车站场地30 m深度范围内地层主要为第四系全新统(Q4)地层，从上至下岩土层分别为：杂填土0 m～3 m、黏质粉土3 m～18 m、粉砂18 m～20 m、细砂20 m～32 m、粉质粘土32 m～41 m、细砂41 m～45 m。

2.2 地下连续墙设计

2.2.1主要工程量

地连墙分幅分别有“一”“L”“Z”三种形式，总共128幅，分标准幅和异型幅。其中6 m标准槽宽幅33幅，5.8 m槽宽48幅，5.4 m槽宽3幅，4.5 m槽宽1幅，4 m槽宽2幅，5.6 m槽宽17幅，5.2 m槽宽6幅 转角异型幅18幅。钢筋笼主筋采用HRB400直径32 mm螺纹钢，HRB400直径28 mm螺纹钢，HRB400直径25 mm螺纹钢，分布筋采用HRB400直径为20 mm,16 mm的螺纹钢，槽段间采用工字钢板接头连接。钢筋笼净重(含工字钢板)56 t～81 t。

2.2.2钢筋笼的加工

钢筋笼加工时横向钢筋与纵向钢筋连接采用点焊，桁架筋采用单面焊，长度不小于10d，接头位置要相互错开，同一连接区段内焊接接头百分率不得大于50%，纵横向桁架筋相交处需点焊，钢筋笼四周0.5 m范围内交点需全部点焊，搭接错位及接头检验应满足钢筋混凝土规范要求。钢筋保证平直，表面洁净无油污，内部交点50%点焊，钢筋笼桁架及钢筋笼吊点上下1 m处需100%点焊。

2.2.3钢筋笼的连接

考虑到基坑深度较深，钢筋笼的长度和重量都较大，常用的钢筋笼连接方式中，套筒连接要求每根钢筋对齐，且预留长度不同，安装难度大，焊接方式对焊工水平要求较高，连接速度慢，经各方研讨，最终推出一种新型钢筋笼连接器，有效解决了以上问题。

3 效果验证

地下连续墙工程完工后进行基坑开挖，同时监测地下连续墙与周边环境位移变化，以此检验地下连续墙施工质量，验证所用新型钢筋笼连接器的工程效果。

3.1 地下连续墙位移变化

通过墙体水平位移速率及累次水平位移量、墙顶水平位移速率及累次水平位移量和墙顶竖向位移速率及累次竖向位移量来反映地下连续墙的位移变化，如图3所示，左侧纵轴表示位移变形速率，右侧纵轴表示累次位移变形量，横轴表示工程施工日期。从图3中可以看出，随着基坑的开挖，地下连续墙发生侧向卸载，主要发生水平位移，最大墙体水平位移速率为+2.18 mm/d，最大墙顶水平位移速率为+1.93 mm/d。墙顶竖向位移相较于水平位移偏小，后期有所发展，最大竖向位移速率为+1.75 mm/d。墙体单次位移变形量虽呈现轻微波动，但都控制在规范要求的安全值以内。整体而言，墙体向基坑内位移，墙顶向基坑外位移，且呈现下沉状态，但累次位移变形量发展较稳定且远小于规范要求的安全值。

3.2 周边环境位移变化

通过地表沉降变化速率及其累次变量、地下管线沉降变化速率及其累次变量和附近建筑物沉降变化速率及其累次变量来反映周边环境的位移变化，如图4所示，左侧纵轴表示位移变形速率，右侧纵轴表示累次变形量，横轴表示施工日期。从图4中可以看出，基坑开挖后，地表产生沉降现象，地下管线和附近建筑物由于开挖卸载产生隆起现象，但累次变形量均远小于规范要求的安全值，且基本稳定不变，其中建筑物的隆起出现了恢复原位的趋势。地表沉降变化速率最大值为-1.89 mm/d，地下管线沉降变化速率最大值为-1.56 mm/d，建筑物沉降变化速率最大值为+1.65 mm/d，均处于规范要求安全值以内。

综上所述，开挖后的地下连续墙质量稳定，墙体水平变形被有效控制，且支护功能发挥良好，周边环境变形处于安全范围内。

4 结语

此新型钢筋笼连接器在实际工程中的成功应用，证明了其可以使钢筋笼连接更稳定，提高钢筋笼的质量，从而有效控制基坑开挖过程中地下连续墙的水平变形，充分发挥地下连续墙的支护功能，保证施工质量。