地下連續墻施工技術

劉忠海

摘 要：隨著城市建設的發展，地下連續墻結構已經成為城市各工程基礎結構的主要形式，地下連續墻具有結構剛度大，整體性好，防滲性能好，結構安全可靠，可以根據工程需要作為臨時維護或者結構物使用。地連墻同時具有施工速度快，對臨近建筑物、地下管線影響小，施工安全性高，適用于除砂夾大徑卵石層和硬質巖層外的各種復雜的地質條件和較深的基坑。本論文結合南水北調配套工程北京市南水北調工程豎井地下連續墻施工，對地下連續墻施工質量控制進行討論，以導墻、鋼筋籠、成槽和水下混凝土的灌注施工為施工論證點，結合該標段的地理位置和地質條件，分析地下連續墻施工關鍵工序的控制要點和控制方法，為工程施工質量和安全提供保障，為類似工程施工提供參考依據。

關鍵詞：地下連續墻；槽段劃分；混凝土；鋼筋籠；接頭管

1 工程簡介

南水北調東干渠配套工程位于東五環沿線，工程施工起點位于廣渠路北側約400m的12#盾構始發井，沿五環路東側穿越規劃廣渠路橋、觀音堂橋，至五方橋北側約400m的13#盾構始發井，盾構施工行進方向由13#盾構井向12#盾構井進行，施工標段合計長度2729m。工程主要施工的建筑結構物包括盾構隧洞、13#盾構始發兼接收井、24#、25#二襯施工豎井、37#-39#排氣閥井。工程地質屬永定河沖洪積扇東北邊緣，其沉積物主要為永定河沖洪積物，主要以厚層砂土、卵礫石層為主，向東過渡為粘性土、粉土與砂土、卵礫石交互沉積層為主，場區內無濕陷性土、膨脹土、風化巖及殘積土等特殊土的分布。本文將以13#始發井地下連續墻施工為例進行具體的闡述分析。

2 工程施工重點和難點

（1）工程地處于東五環五方橋西北角，施工場地小，社會干擾多。

（2）地下連續墻穿越沙土、粉土、黏土和含水地層、地層地質變化大，地連墻成槽質量控制難度大。

（3）13#始發井尺寸大，地下連續墻厚度寬、分段多、單段長度大、入土深，地下連續墻混凝土施工質量和接頭質量控制難度大。

（4）施工現場作業空間有限，泥水施工作業多，大型機械設備配合作業多，大噸位吊裝作業多，安全防護工作任務重。

（5）地下連續墻連續施工作業，夜間施工作業多。

3 工程施工關鍵技術控制

工程各井位全部為地下連續墻，采用現場成槽灌注混凝土施工，13#盾構井地下連續墻墻身厚為1m，槽深34.73m，長度51.6m，寬度16m，是工程最大的豎井結構，共劃分為22幅，連續墻接頭設置2根φ600@300的止水旋噴樁。樁深與墻身一致，本工程地下連續墻全部采用C30 W8 F150水下混凝土灌注施工。

3.1 導墻施工

①導墻是地下連續墻施工質量控制性最基本結構物，施工過程中起到承擔施工荷載、控制測量、儲備泥漿、槽段劃分和控制地連墻施工精度的作用，施工過程要加強對導墻測量和混凝土施工質量的控制，保證導墻施工質量，為后續施工做好施工保障。②地連墻導墻施工前應對原地面進行整平，禁止進行大面積開挖，如有需要換填必須進行壓實處理，導墻應置于承載力不小于80kPa的地層上。導墻頂部鋼筋深入地面硬化部分不應少于2m，鋼筋每隔2m需要有一個鋼筋深入地面硬化區，導墻和地面硬化同時進行施工，保證導墻結構的整體性。③導墻采用“┓┏”型現澆C25鋼筋混凝土結構導墻，導墻頂面寬度為1.0m，垂直深度1.5m，厚0.2m，導墻間距1060㎜，導墻頂面高于地面50～100mm，且高于地下水位0.5m以上。④導墻基礎開挖使用小型施工機械，人工配合整型，減少對原狀土擾動，邊墻局部擾動不宜回填壓實，導墻入土深度應滿足上述結構圖要求，施工現場個別地質條件不符合要求時應根據現場開挖槽段地質情況調整，保證有足夠垂直入土深度，盡量使底部處在較好的土層中，將受沖刷影響最大的土體保護好，避免出現嚴重沖刷和塌方現象，以保證墻體上部成墻質量。⑤導墻混凝土施工完畢后應及時的進行養護，導墻混凝土模板不宜過早拆除，盡量帶模保濕養護，拆模時應隨拆模及時加設內撐，在槽段施工且未施工到該槽段時，內撐不的拆除。

3.2 泥漿制備

①泥漿是成槽施工主要附屬物，主要起到護壁、攜渣和冷卻潤滑抓斗作用，本工程地質結構多為沖積平原土質，以細粉砂為主，且含水系，地連墻開挖面積大，槽壁坍塌的危險性大，地下連續墻施工采用成槽機施工，施工速度較快，對墻壁沖刷大，因而對泥漿的質量要求較高，在施工過程中要及時的跟蹤檢測泥漿質量，根據實際情況作出必要的調整，確保泥漿的質量達到要求，以保證地連墻施工的質量和安全。②泥漿原材料主要包括：黏土、膨潤土、火堿和水。③泥漿質量是地下連續墻成槽質量、安全控制的關鍵因素之一，泥漿的各項指標應滿足施工工藝和地質條件要求，本工程泥漿主要控制指標為：泥漿的粘稠度25s～35s，泥漿比重1.1～1.3，pH值7～9。施工現場制備泥漿應滿足最大槽段2倍的泥漿使用量要求，現場泥漿制備后應存放24小時后在使用，施工現場設置泥漿制漿池和沉淀調蓄池，在施工過程中及時清理沉淀池內的沉淀物，避免沉淀物回流，影響泥漿的質量。④施工過程中泥漿會有損失和滲漏，施工中應對泥漿池及時的進行補充，泥漿應通過制備好補充到泥漿池中，不應將泥漿制備原料直接倒入泥漿池中。在施工過程中應根據成槽的速度和地層地質條件調整泥漿的比重。

3.3 地下連續墻槽段劃分

①地下連續墻槽段劃分應充分考慮地質條件、施工工藝、施工起重重量、施工導墻承載力、單位時間混凝土供應量、泥漿池儲備量、混凝土灌注和槽段接頭質量要求。②13#始發井地下連續墻全長142.8m，槽段劃分2～7m。

3.4 地下連續墻成槽施工

①地連墻施工過程前應做好施工分段計劃和施工順序安排，本工程施工沿順時針方向施工，地下連續墻施工由長邊一側向短邊一側施工，先施工特殊型槽段兩側的“一”字型槽段，待兩側混凝土達到強度（25%設計強度）要求后，再施工中間特殊槽段，之后每隔一個槽段跨段進行施工。②地下連續墻采用成槽機施工，成槽機施工具有施工速度快、精度高、噪聲低、振動小、造漿差等特點，施工過程中應加強對泥漿質量控制，保證泥漿的數量和質量，以控制成槽質量，泥漿液面不的低于導墻頂面以下20cm，施工中應及時補充泥漿，清理泥渣作業應及時跟進。③成槽機應按槽段劃分要求準確入位，站位基礎應有足夠的承載力，施工操作人員對在施工過程中產生的偏差應及時進行調整，要勤糾、少糾。成槽機剛入槽開孔時應低壓低速、少張口施工，抓斗進入導墻底后正常施工，抓斗每次進孔和出孔時應降低速度，減少對導墻下槽壁的沖刷，每段成槽施工應采用2～3抓，不宜1抓到底，施工過程中應注意刷壁。成槽機在施工過程中應控制沖抓頭入槽和成槽后的施工速度，保證近地面處槽段出現塌方現象，控制槽段端頭施工質量。④成槽后及時的進行清孔處理，清孔采用換漿法進行施工，以滿足工藝和地質條件要求，保證槽段的清孔質量和槽壁的安全，地下連續墻成槽質量是地下連續墻成墻質量的前提保障，施工過程中應加強施工管控，對施工泥漿的調配，成槽的施工速度應及后續的工序應銜接有序。

3.5 鋼筋籠制作與吊裝

①鋼筋籠制作應符合設計圖紙和施工規范要求，根據槽段確定寬度。②鋼筋籠的吊裝是施工安全控制的重點和難點，本工程鋼筋籠最大重量為55t，施工采用起重噸位200t和100t的履帶吊車施工，吊裝鋼絲繩應采用機械壓制接頭，不應使用插扣接頭，鋼絲繩與吊梁夾角應不小于60°，鋼絲繩的鋼筋籠吊裝設備構件使用前要經過驗算、試驗和驗收合格后方可以使用，其起重重量不的超過任何構件的容許承載力的80%，工程吊裝鋼絲繩采用?65和?56、?43、?31 4種鋼絲繩。③鋼筋籠吊點布置是保證鋼筋籠起吊安全性關鍵，工程制作鋼筋籠全長34.23m，鋼筋籠第一道設于鋼筋籠頂端第一道水平筋處，第二道設在第一道向下10m，上、下各設置3個起吊點，由主吊機負責起吊。第三道、第四道、第五道分別設置于距鋼筋籠底3m和11m、19m處，每道設3個吊點共9個吊點，由副吊機負責起吊，副吊機承擔最大起重量35t，主吊車按鋼筋籠全重承擔重量，鋼筋籠各個吊點的焊接必須采用雙面焊接，鋼筋必須為HPB235的圓鋼，鋼筋籠各吊點焊點在吊裝前應逐個檢查，并形成檢查記錄。④鋼筋籠吊裝時吊車必須站在有足夠承載力地基上，主副吊機吊鉤同時起吊，在鋼筋籠以水平狀態提升約50cm后，主吊鉤繼續提升，副吊鉤則水平方向沿主吊機方向移動，緩慢使鋼筋籠由水平轉成垂直懸吊狀態，鋼筋籠始終保持懸空狀態。⑤鋼筋籠吊裝過程中應盡量避免鋼筋籠在垂直狀態下行走吊車，鋼筋籠在距離入孔位較遠時，應采用兩臺吊車平移到孔前。主吊車站準位置后，副吊車移動調整鋼筋籠位置到入孔狀態，主吊車換索后，在由主吊車緩慢下發到孔內，鋼筋籠在下發過程中嚴禁采用強行下發的方式，必要時應提起鋼筋籠重新清孔，鋼筋籠入位后應穿扁擔梁定位。

3.6 混凝土的澆筑

①地下連續墻由于其功能的獨特性，混凝土在配制上應滿足相應的要求。混凝土中水泥以硅酸鹽水泥為主，水泥等級不低于C40，水泥最小用力不宜小于400kg/m3，混凝土配合比宜控制在0.45～0.6之間，混凝土坍落度150mm～200mm，混凝土灌注時間宜在4～6小時內完成。②成槽后應及時清孔并進行混凝土灌注，混凝土的初次灌注數量應根據槽段的大小計算確定其灌注量，確保混凝土的初次灌注量和混凝土灌注的連續性。③混凝土灌注導管數量應根據槽段劃分長度確定，槽段長度小于4m時可用采用一個導管，超過4m應根據實際情況增設導管，導管直徑200～300mm，導管在灌注過程中埋深應控制在2～4m。④混凝土灌注宜在拌制后1.5小時內灌注完成，使用多根導管灌注混凝土時，混凝土應連續、均衡同步灌注施工，混凝土灌注施工速度宜控制在3～4m/小時，混凝土灌注時間間隔應控制在30分鐘內，混凝土灌注高度應高于地連墻標高0.5m以上。⑤槽段接頭采用施工接頭，在槽段接口處設置接頭管，槽段接頭管是施工控制一項重點內容，過早提拔宜使混凝土外溢，造成地下連續墻空洞和下段成槽困難，接頭管提拔較晚，宜出現提拔不上，造成質量事故。接頭管提升速度應與混凝土強度增長相適宜，一般在混凝土強度達到0.05MPa～0.2MPa時進行接頭管拔出，導管拔出速度控制在2～4m/h，混凝土施工完畢8小時內應全部拔出，接頭管提拔多采用液壓千斤頂施工。

4 工程施工安全控制

地下連續墻施工各工種配合多，各種施工機械設備配合協調多，施工前必須做好前期的技術和安全準備工作，在施工過程中嚴格履行各項工作，未驗收、未達標的均不能施工作業。地下連續墻施工為泥水作業，施工現場應做好安全防護工作；施工機械配合多，大噸位吊裝作業施工，各操作規程必須嚴格執行。

5 結束語

隨著城市建設發展，城市各項基礎設施建設也在飛速發展，各種配套設施不斷完善，地下連續墻在城市地下工程建設中被大范圍使用，其施工往往對地下其他工程施工起到先導作用，直接控制前期的施工工期和施工質量。本工程實現了地下連續墻在大口徑、深基礎工程上的應用，本文也旨在對其施工工藝控制的重點和難點進行論述，為其他類似工程施工提供技術參考。

參考文獻

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（作者單位：中鐵六局集團北京鐵路建設有限公司）