小議超深地下連續墻施工技術

摘要：21世紀，隨著我國城市建設的持續發展，基礎設施的建設規模也在隨之增大，城市軌道交通工程變得越來越復雜，其中軌道交通和高層建筑所需的超深地下連續墻基礎工程也逐漸增多。并且，地下連續墻作為主要的圍護結構技術應用不斷加大，本文通過研究總結出適合復雜地層條件下超深連續墻成槽設備選型、成槽工藝、超長超重鋼筋籠吊裝、接頭繞流處理等技術，能正確地指導現場施工，保證施工質量及安全，并運用連續墻超深成槽施工技術，迅速完成了車站連續墻施工，確保了節點工期，為今后相同地質條件下地下連續墻施工提供了參考和借鑒。

關鍵詞：地鐵車站;超深連續墻;富水砂層;施工技術

1、前言

新時期，隨著技術的發展，地下連續墻的工程規模將會越來越大，使用的范圍也會越來越廣。通過各種行之有效的施工措施，地下連續墻達到了較好的外觀效果，并且隨著施工設備的改進和施工技術的不斷提高，地下連續墻施工中存在的問題將會得到更好地解決，施工效果更加符合施工要求。

2、地下連續墻的優缺點及適用范圍

優點：剛度大;防滲截水性能好;振動噪音低;工期短;適于多種基礎;適合多種地質條件。缺點：要求技術熟練;有時會坍孔;環境污染嚴重;只做臨時結構，不夠經濟;墻面雖可保證垂直度，但比較粗糙，尚須加工處理或做襯壁，地下連續墻適用于作為地下擋土墻、擋水圍堰、承受豎向和側向荷載的橋梁基礎、平面尺寸大或形狀復雜的地下構造物及適用于除巖溶和地下承壓水很高處的其他各類土層中施工。房屋的深層地下室、地下停車場、地下街、地下鐵道、地下倉庫、礦井等均可應用。

3、地下連續墻施工方法

地下連續墻采用機械法成槽，汽車吊吊裝鋼筋籠，水下灌注碎成墻工藝，工藝流程圖見圖3.1。

圖3.1連續墻施工工藝流程

3.1導墻構筑

3.1.1導墻的作用

在地下連續墻施工之前，需沿著地下墻的墻線開挖導溝，修筑導墻，導墻是一種臨時結構，具有下列作用：①施工導向基準;②擋土作用;③重物支撐臺作用;④維持泥獎液面作用;⑤維護地表土的穩定，防止槽口坊陷等。

3.1.2導墻的斷面形式

按照地質條件和施工條件不同，導墻斷面形式常用的主要有以下四種形式。如圖3.2所示。

圖3.2常用導墻斷面形式

3.1.3導墻施工順序

導墻采用挖掘機挖槽，有管線處可采用人工開挖。其施工順序：平整場地-→放樣定位-→挖槽及棄土處理-→綁扎鋼筋-→支立導墻模板-→澆筑導墻砼及養護-→拆除模板-→設置支撐-→回填導墻外側空隙并壓實。

3.1.4導墻的施工要求

1）導墻宜采用鋼筋砼材料構筑，砼等級不低于C20。在地下水位較高時，可采用預制的導墻，節約材料。

2）導墻低端埋入土內深度宜大于1m，遇地下水位較高時，導墻頂端應高出地下水位。

3）導墻要求分段施工時，段落劃分應與地下連續墻劃分的階段錯開。

4）安裝導墻預制塊時，必須按照設計施工，保證連接處質量，防止滲漏。

5）砼導墻在澆筑及養護時，重型機械、車輛不得在附近作業行駛。

6）導墻內側凈空尺寸較地下連續墻厚度稍放寬4cm～6cm，最寬控制在lOcm內。

7）導墻拆模后，及時設置橫撐，間距2～3m。

3.2成槽施工

3.2.1常用的成槽方法

按照連續墻成糟設備分為四種成槽工藝，見表3.1所示

表3.1連續墻成槽各種工藝表

序號

成槽工藝

主要設備

優點

缺點

1

抓斗成槽

液壓抓斗成槽機

結構簡單，易于操作維修，運轉費用低，廣泛用于軟弱地層;自動糾偏。

不適用于大塊石，漂石，基巖等硬質地層。

2

沖擊成槽

沖擊鉆機

適用一般軟土地層，也適用于砂礫石、卵石、基巖;設備低廉。

效率低，槽壁垂直度不易控制。

3

銑削成槽

液壓銑槽機

最先進，功效快，適合不同的地層，包括基巖;自動糾偏。

設備昂貴，成本高，不適合漂石和大孤石地層。

4

沖抓成槽

液壓抓斗成槽機、沖擊鉆機

對地層適應強，工作較高

施工階段設備需頻繁轉換

圖3.3液壓抓斗成槽"""""""""""""""""""""圖3.4沖擊鉆成槽

圖3.5液壓銑槽機成槽

3.2.2單元槽段成槽步驟

單元槽段是指連續墻施工時，沿墻體長度方向把連續墻分成某種長度的施工單元。單元槽段的長度確定取決于以下因素：按設計條件考慮：地下連續墻的使用目的、構造、形狀（拐角、端頭等）、墻厚和深度;從施工條件考慮，開挖槽壁的土質地基情況、場地面積、砼攪拌供應能力、鋼筋籠尺寸和質量、泥裝池的容量，以及連續作業時間的限制等等，一般情況下取5m～8m居多，但也有取10m或更大的一些的。

1）液壓抓斗成槽或沖抓成槽，施工步驟見圖3.6所示。

圖3.6單元權段抓斗或沖抓成槽步驟

注：圖中數字表示鉆孔順序。

2）液壓銑槽機成槽，施工步驟見圖3.7所示。

圖3.7單元槽段銑槽機成槽步驟

3.3護壁泥裝

泥衆具有防止槽壁丹塌、懸浮土渣、冷卻機具和潤滑等作用。泥漿的使用是保證成槽質量的關鍵。

1）泥漿材料的選擇

a、膨潤土的選擇：選用可使泥漿成本比較經濟的膨潤土，預計施工過程中易受陽離子污染時，選用韓膨潤土為宜。

b、水的選擇：飲用水直接使用。水質要求：韓離子濃度應不超過lOOPPm，以防膨潤土凝結和沉降分離;鈉離子濃度不超過500PPm，以防膨潤土濕漲性過多下降;PH值為中性。超出這個范圍應考慮在泥衆中摻加分散劑和使用耐鹽性的材料，或改用鹽水水泥。

C、CMC的選擇：泥獎中摻入CMC后，提高泥皮的形成。當溶解性有問題時，應選用易溶的CMC。CMC分為高中低三檔，粘度越高價格也高，但防漏效果明顯。

d、分散劑的選擇：分散劑的作用是提高泥水分離性，防止和處理鹽分或水泥對泥衆的污染。被水泥污染的泥裝選用NaC03或NaHC03分散劑，分離效果好。易被鹽分污染的泥衆選用以腐殖酸鈉或紙楽廢液為原料的鐵硼木質素碘酸鈉分散劑效果好。

e、加重劑選擇：加重劑的作用是增加泥架密度，提高泥架的穩定性。目前一般選用重晶石。

f、防漏劑的選擇：防漏劑的作用是堵塞地基土中的孔隙，防止泥聚漏失。一般防漏劑的粒徑相當于漏架層圖砂確粒徑10%～15%左右效果好。

2）膨潤土泥裝的配合比穩定槽壁的護壁泥裝采用膨潤泥黎，泥衆的指標根據地質情況及規范要求，在成槽施工前，應試配幾種性能指標不同的泥架，根據施工成槽中實際泥紫護壁效果取樣測試后予以調整選用，從而改善和保證泥衆的護壁性能，并在成槽過程中根據情況變化隨時進行調整。我國常用的膨潤土泥衆配合比見表3.2。

表3.2我國膨潤土泥漿的通常配合比

3）泥架制備要求

泥槳的質量對地下連續墻施工的效率和成敗具有重要的意義，因此，對新拌制的泥架和使用過的循環泥柴，其性能應符合表3.3所列的要求。施工過程中需要定時檢測，如泥聚的比重和粘度，要滿足護壁保持穩定，同時盡量減少材料消耗，節約泥裝成本。

表3.3新拌制泥漿和循環泥漿的性能指標

4）泥聚的拌制

施工時，現場設泥漿池，泥衆的拌制、循環沉淀及分離凈化均在泥裝池內進行。泥漿池與槽段間的泥漿輸送采用管道運輸，防止污染地面，同時經常清理循環沉淀池內游積的碴土，及時外運廢棄泥裝，防止造成對施工場地的污染。泥裝攪拌站采用泥漿攪拌機拌漿，輸漿管道用（l50mm鋼管，每隔20m設一根支管，支管為（75mm膠管，通過支管直接將泥漿輸入槽孔。

3.4刷壁和清孔

1）刷壁刷壁是連續墻施工中的一個至關重要的環節，刷壁的好壞將直接影響到連續墻圍護防水的效果。成槽后，應對相鄰段砼的端面進行清刷，刷壁應到底部，刷壁次數不得少于20次，且刷壁器上無泥。刷壁完成后應進行清基和泥裝置換。

連續墻刷壁采用特制的刷壁器，刷壁器的結構-般包括有刷壁鋼板、鋼制毛刷，由刷壁鋼板形成框式箱體的四壁，并將鋼制毛刷固定在箱體四壁刷壁鋼板的外側，在框式箱體的上部沒有吊環，通過設置機械提升下降刷壁器，使鋼制毛刷對地下連續墻剛性接頭進行清除，達到清除地下連續墻剛性接頭上的泥皮、殘余柔性填充物及柔性填充物編織袋的目的。刷壁器結構見圖3.8所示。

圖3.8刷壁器

清孔的基本方法有置換法和沉淀法兩種。置換法是在挖槽結束之后，立即對槽底進行認真清掃，在土澄還沒有沉淀之前就用新泥漿把槽內泥漿置換出槽外。沉淀法在土漁沉淀到槽底之后進行清底，一般是在插入鋼筋籠之前或之后清底，但后者受鋼筋籠妨礙，不可能完全清理干凈。

清除槽底沉漁的方法有：①吸泥泵排泥法;②空氣升液排泥法;③帶損動翼的潛水泥漿菜排泥法;④水砼沖射排泥法;⑤抓斗直接排泥法。在這些方法中，前三種是常用的方法，如圖3.9所示。

（a）吸泥泵方式"""""（b）空氣升液方式"""（c）泥漿泵方式

圖3.9清底方式

清基后應對槽段泥漿進行檢測，每幅槽段檢測2處。取樣點距離槽底0.5m～1.0m，泥漿指標應符合下表3.4的規定。

表3.4清基后泥漿指標

3.5鋼筋籠制作與吊放

1）鋼筋籠按設計要求加工制作，在場地內設鋼筋籠加工平臺。

2）為保證鋼筋籠在起吊過程中具有足夠的剛度，采用增設縱、橫向鋼筋析架及主筋平面上的斜拉條等措施，所有鋼筋連接處均輝接牢固，保證鋼筋籠的起吊剛度。

3）鋼筋籠縱向預留導管位置，并上下貫通;鋼筋籠底端在0.5m范圍的厚度方向進行收口處理;鋼筋籠設定位墊塊，確保鋼筋籠的保護層厚度。

4）地下連續墻鋼筋籠應整幅吊裝，長度較長時，可分段段吊裝，鋼筋籠接頭采用燥接或機械連接，主筋接頭搭接長度應滿足設計要求，搭接位置應錯幵50%。三級鋼及25以上的二級鋼應采用機械連接。

5）鋼筋籠吊放到設計位置時，應檢測其水平位置和高程是否達到設計要求，檢查合格后應立即固定鋼筋籠，鋼筋籠入槽后至澆筑砼時總停置時間不應超過4小時。

6）鋼筋籠制作質量標準：見表3.5所示。

表3.5地下連續墻鋼筋籠制作允許偏差表

7）吊車的選用應滿足吊裝高度及起重量的要求，主吊和副吊應根據計算確定。

8）鋼筋籠吊點布置應根據吊裝工藝和計算確定，并應進行鋼筋籠整體起吊的剛度等安全驗算，按計算結果配置吊具、吊點加固鋼筋和吊筋等。吊筋長度應根據實測導墻標高確定。圖3.10為槽深為20m連續墻鋼筋吊裝示意圖。

圖3.10連續墻鋼筋籠起吊方法吊放圖

9）鋼筋籠起吊前應檢查吊車回轉半徑600mm內無障礙物，并進行試吊。

10）鋼筋籠吊放時應對準槽段中心線緩慢沉入，不得強行入槽。

11）鋼筋籠的迎土面及迎坑面朝向應正確放置，嚴禁反放。

12）鋼筋籠應在清基后及時吊放。

13）異形槽段鋼筋籠起吊前應對轉角處進行加強處理，并隨入槽過程逐漸割除。

3.6連續墻接頭

1）接頭構造形式

當連續墻分為兩段或兩段以上的槽孔施工時，槽孔與槽孔之間的銜接叫做接頭。兩段槽孔灌注完砼后形成的接合縫（面）叫做接頭縫。接頭縫是由于施工技術上的原因形成的，并非連續墻本身結構的需要。連續墻槽段接頭是連續墻施工的重要環節，它關系到連續墻接頭滲漏和整體穩定。

連續墻接頭形式主要有接頭管接頭、接頭箱接頭、隔板式接頭、鋼板組合式接頭、預制塊接頭等。目前使用最為廣泛的是接頭管（箱）接頭和鋼板組合式接頭。圖3.11為接頭管接頭施工步驟圖。

圖3.11接頭管施工步驟圖

3）鋼板組合接頭施工要求：

a、十字鋼板接頭，在施工屮應配置整體式或兩片獨立式接頭箱，下端應插入槽底，上端宜高出地下連續墻泛裝高度，同時應制定有效的防砼饒流措施。

b、工字鋼接頭，在施工中應配置接頭管（箱），下端應插入槽底，上端宜高出地下連續墻泛裝高度，同時應制定有效的防砼饒流措施。

4）連續墻接頭滲漏分析及預防措施

連續墻接頭在基坑開挖后往往會出現大面積或局部滲漏現象，究其原因如下：

a、接頭未清刷干凈。只要施工中對先澆槽段接觸面的清刷工作稍有松懈，或因為泥菜護壁效果不佳，清刷和下籠過程中不小心碰塌了側壁的土體，都會使槽段接頭處滯留沉渣或局部夾泥，從而導致滲漏水。預防措施有：精心配制槽段內的護壁泥裝，泥裝儲量要足夠，確保成槽及清槽過程中槽壁的土體穩定;成槽機在成槽過程中必須保證垂直勾速上下，盡量減少對側壁土體的擾動;槽段兩端的清刷作業必須仔細進行，清刷過程中嚴禁碰撞兩側土體，嚴禁末清刷干凈即進行下一工序。

b、鋼筋籠偏斜。某些槽段由于條件的限制，不能采用跳躍式施工，只能順序施工相鄰槽段，致使后施工的槽段鋼筋籠不對稱，吊放時因偏心作用產生偏斜;由于接頭處未清刷干凈，留有前期槽段留下的砼塊，仍強行吊放鋼筋籠，從而產生偏斜。預防措施主要有：盡量避免相鄰槽段的連續施工，消除偏心鋼筋籠所造成的影響;鋼筋籠下放過程中必須垂直、緩慢，如遇障礙物必須提起，摸清情況、清除障礙物后再行下放，切不可強行插入。

C、支撐架設不及時。由于基坑幵挖過快，支撐架設不及時，地下連續墻變形過大造成接頭處滲漏水。尤其是對接頭管接頭，由于接頭剛度較小，對基坑變形更為敏感。預防措施主要有：嚴格控制開挖進度，及時架設支撐，加強監測。

3.7澆筑水下砼

1）水下砼應具備良好的和易性，初凝時間應滿足澆筑要求，現場砼坍落度宜為200mm±20mm。實際水下砼澆注時要比原設計標號提高一個等級。

2）水下砼澆注米用雙導管法施工，砼導管選用200mm？300mm的多節鋼管，管節連接應密封、牢固。鋼筋籠入槽后，用吊車依次將接長的導管吊入槽段的規定位置，直至槽底50cm左右的標高。施工前應試拼并進行水密性試驗。

3）導管安放位置要準確、垂直，防止在澆注砼的過程中導管提升碰到鋼筋籠，而發生下放提升困難的不良現象;檢查導管的安放長度，并做好記錄。

4）導管水平布置距離不應大于3m，距槽段兩側端部不應大于L5ni。導管下端距離槽底宜為300mm？500inm。導管內應放置隔水栓。如圖3.12所示。

圖3.12地下連續墻砼澆筑示意圖

5）在砼澆注前要測試砼的坍落度，并做好試塊。每幅槽段做一組抗滲試塊，每

100m3砼做一組抗壓試塊，不足100m3按l00m3計。砼應連續一次灌注完畢。

6）澆筑水下砼應符合下列規定：

a、鋼筋籠吊放就位后應及時灌注砍，間隔不宜超過4h。

b、砼初灌后，砼中導管埋深應大于500mm。

C、砼澆筑應均勻連續，間隔時間不宜超過30min。

d、槽內砼面上升速度不宜小于3m/h，同時不宜大于5m/h;導管砼埋入砼深度應為2m～6m，相鄰兩導管間碎：高差應小于0.5m。

e、砼澆筑面宜高出設計標高300mm～500mm，鑿去浮獎后的墻頂標高和墻體砼強度應滿足設計要求。

f、每根導管分擔的澆筑面積應基本均等。

7）連續墻應跳槽施工，一期墻澆筑完成并達到設計強度70%以上方可進行相鄰槽段的施工。從成槽到連續墻砼澆筑完畢累計的槽壁暴露時間不宜超過24h。

3.8連續墻施工質量控制要求

1）砼坍落度檢驗每幅槽段不應少于3次;抗壓強度試件每一槽段不應少于一組，且每100m3砼不應少于一組;永久地下連續墻每5個槽段應做抗滲試件一組。

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2）砼抗壓強度和抗滲壓力應符合設計要求，墻面應無露筋和夾泥現象。地下連續墻砼的密實度宜采用超聲波檢查，總抽取比例為20%;需要時采用鉆孔抽芯檢查強度。

3）地下連續墻各部位允許偏差應符合下表3.6的規定。

表3.6地下連續墻各部位允許偏差表

4、地下連續墻施工技術的展望

總而言之，地下連續墻施工技術至今已于60多年的歷史，以廣泛運用于高層建筑、地鐵、橋梁和地下空間等基礎工程設施。但隨著當代地下工程和深基礎工程技術的快速發展，人們對工程施工質量和安全要求日益增高，雙輪銑成槽工藝將會被廣泛運用。盡管雙輪銑成槽設備國內很少，成槽造價高，技術要求高，但雙輪銑成槽機地質適應性強，噪音小，無振動，成槽工效高，安全質量完全可控是其它成槽設備所無法比擬的。

地下連續墻在地下工程主要是作為基坑支護及止水的臨時結構，若把地下連續墻做為主體的一部分加以利用，即節約工程投資，又減少資源消耗。因此地下連續墻作為主體結構的設計將是地下工程結構設計的方向。目前在地鐵車站結構施工領域，復合墻（連續墻和主體側墻之間設置隔離防水層）被較多采用，單一墻或疊合墻體系作為支護結構與主體結構相結合的基礎結構型式應該有更廣闊的研宄空間和更廣泛的應用前景。

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