超深地下連續墻施工技術

□馬辰翔 張太權

□張太權/天津濱海新區建設投資集團有限公司。

超深地下連續墻施工技術

□馬辰翔 張太權

天津濱海新區于家堡地區某深基坑工程均采用61m深地下連續墻作為基坑圍護結構，穿越淤泥質粉質粘土、粉土、粉砂、細砂等地層。文中論述了地下連續墻的施工工藝，通過采取合理的對策解決了施工難度較大的問題，確保了工程質量。

地下連續墻；基坑圍護結構；攪拌樁

工程概況

濱海新區于家堡大型綜合交通樞紐工程分為公交中心工程、樞紐控制中心工程、出租車停車場及公共換乘區工程、社會車停車場工程及公共換乘區工程、軌道交通地下結構工程5部分。基坑規模大，全部為地下結構，基坑最深29.5m，圍護結構采用1.2m厚，61m深的地下連續墻。見圖1。

圖1 交通樞紐平面

水文地質情況

工程表層為雜填土，5～17m范圍內存在軟弱淤泥質粉質粘土，17～25m為淺層承壓水不透水層，30～60 m為粉砂和細砂層，標貫值平均＞50，形成深層承壓水不透水層，61m深地下連續墻底部位于此，使基坑形成封閉箱體，60m以下為粘土層。本工程是典型的上軟下硬地層，下部為巨厚砂層，易塌槽且標貫值大，導致地下連續墻成槽施工效率低，而上部存在的軟弱淤泥質粉質粘土層在長時間暴露情況下也容易塌槽。見圖2。

圖2 地質條件與圍護結構關系

機械選型

地下連續墻成槽設備的選型是成槽施工工藝中的一個關鍵環節。根據地質情況，開挖槽段大部分為粘土、粉土、粉質粘土、粉砂、細砂，在地面下30～60m范圍內主要為粉砂和細砂層，標貫值大。選用SG40A及SG50A型液壓抓斗挖槽機，其具備以下特點。

（1）液壓抓斗配有傾角傳感器和縱向及橫向糾偏裝置，在工作中能夠隨時對槽壁進行前后左右全方位的修整，在軟土層施工中糾偏效果明顯。

（2）液壓抓斗施工效率高，抓斗閉合力大。卷揚機提升速度快，施工的輔助時間短，閉合力大，有利于進行復雜地層的連續墻施工。

（3）抓斗旋轉系統可使抓斗相對臂架回轉，在不移動底盤的情況下，完成任何角度的成墻施工，大大提高了設備的適應能力。

（4）先進的測量系統。抓斗配備了觸摸屏電腦測量系統，記錄、顯示液壓抓斗開挖的深度和傾斜度，測斜精度可達0.01°。

（5）可靠的安全保護系統。駕駛室設有安全操縱桿并配有多項中央電子檢測系統，可隨時預報各主要部件的工作狀況。

施工工藝

導墻下攪拌樁加固

根據施工經驗，在標貫值＞30的土層中，液壓成槽機的成槽效率急劇下降，標貫值＞50就很難挖掘。通過試槽情況來看，在采用旋挖鉆打導向孔的情況下，液壓成槽機在砂層中成槽進尺約1m/h，效率很低；雖然通過增大泥漿密度能夠實現砂層的穩定，但是較長的成槽時間會直接導致槽段上部的軟弱土層（淤泥質粉質粘土層）發生坍塌。

針對此情況，導墻下軟弱土層采用φ700mm@550 mm水泥土攪拌樁進行加固，見圖3。根據地質資料查看淤泥質粉質粘土層的分布情況，決定攪拌樁樁長均為17m，為避免攪拌樁施工的垂直度偏差造成攪拌樁侵入地下連續墻槽內，攪拌樁邊距地下連續墻槽壁外放50 cm，但此50cm剩余土體易塌方，施工時要控制好攪拌樁施工垂直度，使攪拌樁盡量貼近槽壁，減少塌方量。

圖3 導墻及導墻下攪拌樁加固

導墻施工

導墻的質量直接影響地下連續墻的軸線和標高，導墻施工的關鍵要求是必須坐落于原狀土上。其作用除了在成槽中起一定的導向作用外，還起到了以下幾個作用。

（1）承受施工過程中車輛設備的荷載，避免槽口坍塌。

（2）存儲泥漿穩定液位。

（3）擱置入槽后的鋼筋籠。

（4）承受頂拔接頭管時產生的集中反力。

根據場地內地質條件較軟的性質，導墻斷面采用“][”形現澆鋼筋混凝土，滿鋪φ14mm@200mm鋼筋網片，混凝土強度等級為C30，導墻翼面寬度1m，墻厚0.3m，導墻高度1.5～2m，埋深視現場土質情況，以墻趾進入原狀土≮30cm為宜。

泥漿制備

根據地層、地下水狀態、施工條件和附近地區施工經驗進行泥漿配合比設計，采用優良的鈉基膨潤土、純堿、高純度的CMC、重晶石和自來水作原料，通過清漿沖拌和混合攪拌二次拌和而成。根據現場的實際地質情況，為了保證30m以下的砂層穩定，現場適當提高泥漿密度和粘度，增大槽內泥漿的靜水壓力，提高支撐效果。

成槽施工

現場地下連續墻施工范圍內的地層狀況存在差異，在成槽過程中不能局限于某種單一的挖槽形式，根據現場實際情況，實時調整挖槽方法，提高挖槽速度，同時保證成槽的垂直度。主要采用以下3種方法進行現場挖槽施工。

（1）“一鉆兩抓”成槽。打一個導向孔，然后隔一抓進行抓斗成槽，然后再抓取導向孔和抓成槽之間的土體，見圖4。

圖4 地下連續墻“一鉆兩抓”成槽示意

（2）“三鉆兩抓”成槽。打3個導向孔，然后用成槽機抓取導向孔間土體，見圖5。

圖5 地下連續墻“三鉆兩抓”成槽示意

（3）“三抓”成槽。間隔著抓，中間留80cm以上的“鼻梁土”，最后抓取中間“鼻梁土”，見圖6。

圖6 地下連續墻“三抓”成槽示意

刷壁

清除繞流附著物后再用刷壁器刷壁，以清除接頭鋼板上的泥皮。刷壁器采用偏心吊刷，以保證鋼刷面與接頭面緊密接觸，達到清刷效果，見圖7。后續槽段挖至設計標高后，清刷先行幅接頭面上的沉碴或泥皮，刷壁次數不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上無泥為止。

圖7 地下連續墻刷壁器偏心吊刷示意

鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋籠整體制作一次成型，由于鋼筋籠質量較大，超過80t，所以對吊車選用、吊點加強、吊環強度、鋼絲繩強度、重心選擇和吊點布置等進行重點計算并安排專人對吊點、吊具、吊車進行檢查，

接頭回填

針對61m超深地下連續墻，接頭箱如果強行下放到底，勢必難以起拔。施工過程中將接頭箱下放到開挖面以下10m位置，接頭箱長約35～40m，接頭箱下部用袋裝砂石進行填充并用吊車懸吊重物（接頭箱或自制鐵塊）進行夯實，見圖8。從施工過程看，只要砂袋填充密實，能夠給止水鋼板提供足夠的支撐反力，能夠有效控制混凝土繞流。同時上部接頭箱的起拔應根據現場預留試塊進行判斷，避免早拔或晚拔，造成接頭箱拔不出或產生混凝土繞流。

圖8 地下連續墻接頭回填示意

水下混凝土灌注

在鋼筋入槽后4h澆灌混凝土，澆灌前先檢查槽深，判斷沉渣是否過厚、有無坍孔并計算所需混凝土方量，導管底部與槽底相距300～500mm。混凝土初灌量應經過計算或試驗，混凝土漏斗應滿足導管首次埋置深度和填充導管底部需要。2根混凝土導管進行澆灌時注意同步性，保持混凝土面呈均勻狀態上升，高差≯500mm，管間距≯1500mm，以防止因混凝土面高差過大而產生夾層現象，見圖9。對混凝土澆注過程做好記錄并繪制混凝土澆注曲線，以供判斷導管埋深和接頭箱起拔時間。

圖9 地下連續墻水下混凝土灌注示意

接縫防滲漏施工

工字鋼內側在接縫工字鋼內側地下連續墻施工完成后，在分幅接縫處基坑外側打2根φ800mm@600mm的咬合高壓旋噴樁，對接縫進行處理，見圖10。

圖10 地下連續墻分幅接縫防滲漏做法

結論

（1）針對上軟下硬地層采取上部打攪拌樁穩定軟弱地層，下部增大泥漿密度和粘度來穩定砂層的方法是可行的，基本杜絕了塌槽事故的發生。

（2）超大超重鋼筋籠吊裝風險較大，應做好原材料進場復試和現場管理，提前對鋼筋籠吊裝進行安全性計算并報專家評審，保證技術上的安全性。

（3）工字鋼接頭回填全部用接頭箱風險較大，易造成接頭箱起拔困難，采用下部填砂袋，進行夯實，上部回填接頭箱的方法可以有效保證混凝土灌注過程中鋼筋籠不移位并能夠有效控制混凝土繞流的發生。

（4）刷壁是施工中的重要環節，將工字鋼清理干凈可以有效的防治接頭夾泥導致的接縫滲漏水現象。

TU476+3

C

1008-3197（2010）03-67-03

2010-04-12

馬辰翔/男，1976年出生，工程師，天津濱海新區建設投資集團有限公司，從事建設工程管理工作。

□張太權/天津濱海新區建設投資集團有限公司。