淺議熔盛船塢工程地下連續墻施工工藝

石小祥 張建梅 單志勇

【摘要】介紹地下連續墻施工工藝在船塢工程的綜合利用，針對砂層和富含水地層中地下連續墻施工常見問題提出相應處理和預防的辦法。

【關鍵詞】地下連續墻；成槽工藝；施工方法

引言

地下連續墻施工工藝由于對周圍環境影響小，墻體剛度大，止水性能好，是深基坑工程常用的支護及止水方法之一。地下連續墻施工工藝，是在土方開挖之前，用特制的成槽機械，在泥漿護壁的作用下，每次開挖一定長度的溝槽至設計深度，然后清除槽段內沉淀的沉渣，將鋼筋籠放入沖滿泥漿的槽段內，并用導管向槽段內澆筑混凝土，使混凝土充滿整個槽段，將若干單個槽段連接在一起，形成連續的支護結構。地下連續墻既可作施工階段的支護結構，亦可做結構永久復合墻體的一部分，地下連續墻在熔盛船塢工程中得到很好的綜合利用，取得了良好的經濟效益。

1、工程概況

江蘇熔盛重工集團1#干船塢工程設計標準為30萬t級，主要是用以造船，塢室凈尺寸465×102m，塢室底板面高程為-7.0m（國家85高程系，下同）。本工程位于長江邊，地下水位高，土層主要由粉土及砂性土組成，透水性很強。為確保干船塢的使用要求，設計考慮了兩道地下連續墻：塢室拉錨地連墻厚45cm，頂高程-1.0m，底高程-20.0m，砼強度等級C30；外圍截滲地連墻厚22cm，頂高程-1.1m，底高程-21.0m，砼強度等級C25；地連墻抗滲標號均為W6。

2、工程外圍地下連續墻

工程外圍22cm厚地下連續墻主要起防滲作用，施工采用“射水地下成墻技術”。其主要原理是用大流量高壓力射水沖切土層，通過成槽器底部的刀刃切削修整孔壁，形成規則槽孔后，用導管法進行水下混凝土澆筑成墻。施工中采用間隔施工法，即先建造若干個單號（I期槽段）墻體，待其混凝土初凝后，在單號墻體間插建雙號（Ⅱ期槽段）槽孔并澆筑成墻。重復上述步驟，建成連續的地下連續墻體。在插建雙號墻體時，打開成槽器兩側的側向清洗裝置對連接面進行清洗處理，以保證連接面清潔和混凝土結合牢固。

地下連續墻施工主要設備包括：成槽機組、澆筑機組、泥漿配制與供應系統及混凝土供應系統。為了保證軸線順直和放樣定位準確，成槽機組、澆筑機組設置于同一軌道上，流水作業。

2.1 工藝流程

平整場地→測量放樣→鋪設軌道→開挖泥漿溝→槽段劃分→Ⅰ期槽段成槽→Ⅰ期槽段混凝土澆筑→Ⅱ期槽段成槽→Ⅱ期槽段混凝土澆筑→連接成墻。

2.2 射水法造墻施工主要技術要點

射水法造墻技術由造孔技術和水下砼澆筑技術兩部分組成，其中導管法水下砼澆筑是一種成熟的施工工藝，因此，射水法造墻技術的關鍵是如何造孔。造孔的技術要素由破土、固壁（保持孔壁穩定）、出碴和槽孔的連接四部分組成，四個要素相互關聯，相互制約。

2.2.1 破土

射水法以泥漿水射流破土（以三代機為例），成槽機組由單排并列8個垂直向下的噴嘴作為射流破土設備。其破土能力及破土范圍取決于射流水壓力、噴嘴幾何形狀以及至槽孔底部距離，可根據土體強度選擇水壓力。設備所配水泵的壓力不應小于0.4MPa。

2.2.2 固壁

施工過程中的孔壁穩定是成孔的關鍵。破土后的絮流靠成型器箱形外殼導流，減小水流對孔壁的破壞，保護孔壁。水流流速對孔壁穩定有影響，應控制流速小于0.2m/s。

泥漿固壁利用槽孔內泥漿水位高于地下水位及泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內對孔壁的壓力達到固壁作用，同時泥漿水向外滲流過程中在孔壁上形成泥漿網膜，增大松散地層的粘聚性，起到護壁作用。因此針對不同的地層條件，在造孔過程中確定泥漿的性質和質量是至關重要的（根據地層條件，本工程提前制備優質泥漿固壁）。

2.2.3 出碴

第三代射水法造墻機組出碴是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速泥漿水流來切割破壞土層結構，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環）或用砂礫泵抽吸出孔槽（反循環），溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥漿水循環利用。

2.2.4 單、雙號槽孔的連接

連續防滲墻重在“連續”二字，造孔過程中是由單個槽孔經水下砼澆筑形成2m寬的砼槽板，由多塊砼槽板連接形成砼連續防滲墻，因此接縫的連接質量是連續墻整體防滲效果的關鍵。射水法造墻技術采用的是平接技術——也就是在同一軸線端側面實現平面對接。射水法是在整體放樣后先施工1、3、5號等單號墻體，在單號墻體的砼槽板初凝后（一般>24h），按預先設定的準確位置建造雙號墻體。在雙號墻體造孔時，利用成型器側向噴嘴射流。將已澆筑好的單號墻體端壁泥皮沖刷清除干凈，一方面使墻面體砼形成良好的結合面，另一方面使單號墻體端部形成包裹空間。這樣在雙號墻體澆筑時，與單號墻體側面端部構成砼充盈裹頭，從而建成一道密閉完整的砼地下連續墻。

2.3 質量檢驗

對射水成墻的墻段，平均每40m長度內布設一對超聲波聲測管，通過超聲波檢測曲線來分析墻體混凝土密實度等質量指標，也直觀檢查施工質量。在射水法施工形成一部分墻體后，對接縫部位進行開挖檢查，檢查墻段接縫的施工質量是否良好，并對墻段的軸線位置、墻頂高程進行校測。對檢測數距進行整理，分析是否有偏差，以便及時調整。

2.4 綜合評價

射水法成墻成型的槽孔孔壁穩定，澆筑的砼（鋼筋砼）墻面平整，可按照設計要求構筑0.22～0.45m厚、深達30m，垂直偏差小于1/300的地下連續墻。墻體的接縫處理有獨到之處，能夠保證接縫的質量，整體防滲性能好。造墻的工效高，工程造價低，經濟效益顯著。

3、塢室下地下連續墻

工程45cm鋼筋砼地連墻起到防滲、擋土及承載等綜合作用。采用液壓抓斗設備沿事先修筑并分割好段長（一般段長為6m）的鋼筋砼導墻中抓取土體，同時注入優質泥漿進行槽孔護壁，待槽段挖至設計深度后，下設接頭管及鋼筋籠，

然后采用單導管或雙導管法進行水下灌注砼成槽。在砼初凝后起拔接頭管，成槽采用間隔法施工。

3.1 地下連續墻工藝流程3.2 抓斗法成槽主要技術要點

3.2.1 修筑導墻

導墻是在地層表面沿地下連續防滲墻軸線方向設置的臨時構筑物。導墻起著標定防滲墻位置、成槽導向、鎖固槽口；保持泥漿液面；槽孔上部孔壁保護、外部荷載支撐的作用。導向槽的穩定是混凝土防滲墻安全施工的關鍵。本工程導向槽兩側墻體采用倒L型斷面，現澆C20混凝土構筑，槽內凈寬45cm，頂面高于施工場地10cm以阻止地表水流入。

3.2.3 抓斗成槽

防滲墻開槽施工工藝主要采用鋸槽法和挖掘法。鋸槽法主要有往履射流式開槽、鏈斗式開槽、液壓式開槽；挖掘法主要有沖擊鉆法、抓斗法、沖抓結合法。根據本工程地質條件及生產性試驗確定采用挖掘抓斗法，即采用BH-12型成槽機（垂直度在3/1000以上），帶自動糾偏裝置，采用三抓成槽，成槽時采用“跳孔挖掘法”。即槽段劃分為Ⅰ、Ⅱ序槽段，根據設備及地質條件確定Ⅰ、Ⅱ序槽段開挖長度同為6m，每個槽段分為兩個主孔及一個副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。

單元槽段的挖掘順序如下：

⑴先挖槽段兩端的單孔，或者采用挖好第一孔后，跳開一段距離再挖第二孔的方法，使兩個單孔之間留下未被挖掘過的隔墻，這就能使抓斗在挖單孔時吃力均衡，可以有效地糾偏，保證成槽垂直度。

⑵先挖單孔，后挖隔墻。因為孔間隔墻的長度小于抓斗開斗長度，抓斗能套往隔墻挖掘，同樣能使抓斗吃力均衡，有效地糾偏，保證成槽垂直度。

⑶沿槽長方向套挖。待單孔和孔間隔墻都挖到設計深度后，再沿槽長方向套挖幾斗，把抓斗挖單孔和隔墻時，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保證槽段橫向有良好的直線性。

⑷挖除槽底沉渣。在抓斗沿槽長方向套挖的同時，把抓斗下放到槽段設計深度上挖除槽底沉渣。

3.2.4 護壁泥漿

泥漿在造孔成槽過程中起固壁、懸浮、攜渣、冷卻鉆具和潤滑的作用，成墻后還可增加墻體的抗滲性能，本工程泥漿采用膨潤土拌制，泥漿配合比為水1000kg、膨潤土50kg 、Na2CO31kg；固壁泥漿性能指標密度<1.1g/cm3、粘度>25s、含砂量<3%。

新制泥漿經過24h膨化后，利用供漿管輸送至槽孔內使用，成槽及槽段澆筑過程中回收的泥漿，經凈化后可重復使用。槽孔孔口泥漿面在成槽過程中保持在導向槽頂面以下30～50cm范圍內。

3.2.5 分段連接

工程地連墻分段連接原設計采用鎖口管接頭，后考慮便于質量控制及工期因素，建議設計院接頭改為預制鋼筋混凝土榫式接頭。預制接頭總長度根據成槽深度和混凝土的施工標高確定，還要考慮樁尖在槽底有一定的入土深度，并保證樁頂高于混凝土面以避免混凝土流入相鄰槽段。結構配筋按地下墻抗彎要求配置，混凝土等級與地下墻設計要求相同。制作標準參照鋼筋混凝土預制構件標準執行。

采用預制接頭的地下連續墻與傳統的鎖口管接頭相比有如下特點：

⑴墻體質量高 傳統的鎖口管接頭，由于拔出后形成的管孔充滿被混凝土污染的泥漿，這部分泥漿性能較差，長時間靜置往往造成孔壁坍方，在相鄰槽段開挖過程中該部分泥漿便混入槽內泥漿中，形成連續污染，對泥漿的質量和槽壁的完好造成很大危害。一旦引起坍方，對混凝土的澆灌質量及墻體的整體質量帶來一系列的影響。往往形成連續墻接頭處夾泥、漏水、局部混凝土凸出等質量問題。利用預制榫式接頭，接頭放入后便不再拔出，作為墻體的一部分和地下墻形成整體，共同起圍護作用，因此便徹底避免了上述問題的發生。

（2）施工速度快 由于鎖口管在混凝土澆灌結束后需要逐步拔出，拔管的時

間需要根據混凝土的初凝和終凝時間確定，一般在混凝土澆灌后的3h后利用特制的拔管器抽動鎖口管，在混凝土澆灌結束3h后方可全部拔除。采用預制接頭后每個單元槽段可節省工時5h左右。又由于預制接頭樁兩側均為榫槽，使鋼筋籠的端頭構造得到了統一，具有互換性，而且槽段開挖不受施工次序的限制可以跳槽連續施工。因此可以大大加快工程進度。

⑶施工工藝簡化 由于鎖口管本身自重較大，在混凝土初凝后進行地下脫模提升，需要大噸位的特制拔管器，對導墻的結構強度要求較高，而實際施工中往往由于工期緊、導墻強度偏低，在拔管過程中容易引起導墻損壞。而且拔管時間受到混凝土凝結時間的限制，拔管過早容易引起近側混凝土坍落，影響接頭質量；過晚又會引起脫模難不易拔動。施工中由于人為因素或機械故障造成的鎖口管被凝固在混凝土中的事故時有發生，不僅影響了工程質量，對國家財產也造成了一定損失。采用預制榫式接頭，省去了拔管工序，因而也就徹底避免了這類事故的發生。

3.2.6 清底換漿

⑴清底

清除槽底沉渣有沉淀法和置換法兩種。

沉淀法，清底開始時間：由于泥漿有一定的比重和粘度，土渣在泥漿中沉降會受阻滯，沉到槽底需要一段時間，因而采用沉淀法清底只要在成槽（掃孔）結束2h之后才開始。使用挖槽作業的液壓抓斗直接挖除槽底沉渣。

置換法，清底開始時間：置換法在抓斗直接挖除槽底沉渣之后進行，進一步清除抓斗未能挖除的細小土渣。具體清底方法：使用Dg100空氣升液器，由起重機懸吊入槽，空氣壓縮機輸送壓縮空氣，以泥漿反循環法吸除沉積在槽底部的土碴淤泥；清底開始時，令起重機懸吊空氣升液器入槽，吊空氣升液器的吸泥管不能一下子放到槽底深度，應先在離槽底1～2m處進行試挖或試吸，防止吸泥管的吸入口陷進土渣里堵塞吸泥管；清底時，吸泥管都要由淺入深，使空氣升液器的喇叭口在槽段全長范圍內離槽底0.5m處上下左右移動，吸除槽底部土碴淤泥。

⑵換漿

換漿是置換法清底作業的延續，當空氣升液器在槽底部往復移動不再吸出土碴，實測槽底沉碴厚度小于10cm時，即可停止移動空氣升液器，開始置換槽底部不符合質量要求的泥漿。清底換漿是否合格，以取樣試驗為準，當槽內每遞增5米深度及槽底處各取樣點的泥漿采樣試驗數據都符合規定指標后，清底換漿才算合格。在清底換漿全過程中，控制好吸漿量和補漿量的平衡，不能讓泥漿溢出槽外或讓漿面落低到導墻頂面以下30cm。

3.2.7 砼澆筑，目前砼澆筑工藝較為成熟，這里不作介紹。

3.3 質量檢驗方法與工程外圍地下連續墻相同。

3.4 綜合評價

抓斗法成墻，成型的槽孔孔壁穩定，澆筑的砼（鋼筋砼）墻面平整，可按照設計要求構筑大于0.45m厚的連續墻。墻體的接縫處理采用預制隔樁形式具有施工速度快且能保證接縫的質量，整體防滲性能好。抓斗法相對于射水法成槽尺寸規則，砼充盈系數小，經濟效益顯著。

4、地下連續墻施工常見問題及相應對策措施

4.1 坍塌、漏漿

槽段在成槽過中會出現局部坍塌和大面積坍塌，當出現局部坍塌時加大泥漿密度，出現大面積塌孔時用優質粘土（摻入20%水泥）回填到坍塌處以上1-2m，待沉積密實后再進行施工，同時在相應地段減小了槽段開挖長度。

槽段成槽開挖過程中，有時會出現漏漿現象，采用處理措施有：⑴平拋粘土，加大泥漿比重或拋入鋸末進行堵漏；⑵松散地層，造孔應循序漸進，預防在先，穩中求快；⑶保證泥漿供應強度和質量，發現漏漿及時補充；⑷對漏失嚴重的地層用速凝水泥等特殊材料處理，必要時還應對槽孔進行回填。

4.2 導管堵塞

成墻灌注混凝土過程中有時會出現導管堵塞，針對導管堵塞采用搗、頓方法疏通，如果無效將導管全部拔出、沖洗，并重新下設。用泥漿泵抽凈導管內泥漿后繼續澆筑，同時還要核對混凝土面高程及導管長度，確認導管的埋入深度。

4.3地連墻滲漏水

基坑開挖后，在槽段接頭處出現滲水、漏水、涌水等現象。主要原因有：挖槽機成孔時，粘附在上一槽段混凝土接頭面上的泥皮、泥渣未清除掉，就下鋼筋籠、澆筑混凝土，而形成泥土隔層；槽段內沉渣未清理干凈，沉渣過厚，在混凝土澆筑時，部分沉渣會被混凝土的流動推擠到墻段接頭處和兩根導管中間（此處混凝土面較低），形成墻段接縫夾泥滲水和墻體中間部分滲水。預防措施有：在清槽的同時將圓形鋼絲刷或刮泥器等工具用起重機吊入槽內，針對上一槽段接縫混凝土表面，緊貼接頭混凝土往復上下刷2～3遍，將泥渣清除干凈，或在槽壁較穩定條件下用噴射水流沖洗，但均應在清槽換漿前進行；按要求做好槽底清渣工作，使沉渣厚度控制在規范允許的范圍以內，防止擠入接頭面及墻體中間，造成滲漏。

對于滲水部位，可視其漏水程度不同采取相應措施，封堵方法有：⑴在有微量漏水時，可采用雙快水泥進行修補；⑵漏水較嚴重時，可用雙快水泥進行封堵，同時用軟管引流，等水泥硬化后從引流管中注入化學漿液止水堵漏，進行化學灌漿；⑶對較大滲漏情況，有可能產生大量土砂漏入時，可先在地下連續墻迎土面采用壓密注漿進行堵漏。同時在地下連續墻滲水處的內側，清理漏水孔，及時采用木楔堵住，并用水泥封堵，然后進行引流和化學灌漿處理并涂刷聚合物或水泥基滲透結晶防水涂料。

工程45cm地連墻設計有20cm厚鋼筋砼護面。護面施工時，應將原地連墻表面有效鑿毛，伸縮縫應與地連墻接縫錯開，且在原漏水部位處理好的情況下才進行護面結構的施工，如此更加有效防止了地連墻表面滲水現象。

5、結語

地下連續墻施工工藝是在傳統工藝難以適應的情況下發展起來的，由于這一工藝的開發和應用，使得某些深基坑的施工及結構更加經濟合理。45cm鋼筋砼薄壁擋土截滲墻及22cm素砼防滲墻的有效結合利用，有效截斷了船塢深基坑區域的側向滲流，保證了塢室底板干施工及永久性結構干船塢造船生產的需要，船塢截水效果較好，施工進度較快，經濟效益明顯。

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