復雜地質條件下的地下連續墻施工及監測分析

吳昊　李華梅　符曉赟

摘要：中船重工702所水池基坑工程圍護形式是由56幅地下連續墻組成的圓形圍護結構，直徑101m，厚度1.2m，采用工字鋼連接，不設內支撐。本工程臨近太湖，地下水豐富，場地條件復雜，因此作為圍護結構的地墻制作對后期的坑內施工尤為關鍵。本文對地連墻的主要施工工藝作簡單介紹，并對開挖至-16m高程后地墻側移結果與實測數據對比，結果基本接近?？梢姡摰貕υO計施工是比較成功的。

關鍵詞：圓形基坑；地墻圍護；銑槽機

1.引言

地下連續墻作為結構的一部分，是在地面上用沖擊、回轉鉆機或抓斗機進行成槽施工，采用泥漿護壁，在地基中開挖成槽形孔或樁柱孔，回填混凝土或其它材料，在地下筑成的具有防滲、承重、擋土、錨固、防沖等各種用途的墻體。隨著城市建設和工業的發展，地下連續墻對地質適應強、施工速度快、安全可靠的特點使其得到了廣泛的應用。

2.工程概況

中船重工七0二所試驗水池，設計構筑物為內直徑101m、基底埋深約36m的圓形深埋基坑。采用地下連續墻作為圍護結構，墻厚1.2m，不設內支撐，內設水池。整個結構分地上及地下部分，地上部分為拱形屋蓋結構，高約20.0m。地下部分即基坑內結構按高程分兩段：高程-2.45m-16m-為主體結構段，為水池泵房及造流廊道及房間，采用15m板及各標高面板及隔墻構成；自-15m至-35m段為54m×40m矩形坑中坑，采用灌注樁圍護，由底部1.6m厚底板及四周1.2m-1.5m厚池壁構成。

本工程地下連續墻采用一字形槽段，根據接頭型鋼的布置劃分槽段。地下連續墻各槽段之間設置焊接工字鋼接頭。地下連續墻通過預留插筋、鋼筋接駁器或剪力槽等措施與主體結構隔墻、頂圈梁、-15m底板等連接。

3.工程水文地質特點及難點

3.1本工程水文地質特點，

（1）場區內存在有一處斷層通過場地西北側，并由其產生了“多”字形的小斷層破碎帶和土層中的軟弱結構面。

（2）第④層碎石混粘性土和埋深一般為45.0m～90.Om深度的⑦～層裂隙帶中的地下水具有承壓性質。

3.2工程難點

（1）本工程地墻厚度大，為1.2m，深度較深，最大成槽深度預計約為60.50m；

（2）地墻底部需要嵌巖施工；

（3）地墻穿越第④層，為碎石混粘性土層，在成槽過程中可能遇到大型碎石，施工難度大；

（4）地墻施工垂直度要求高（1/500）；

f5）施工場地高差大，施工區淺層填土層較厚而且土質較差；

f6）地下連續墻工字鋼接頭施工難度大；

f7）施工期間恰遇當地雨季，山坡下來的雨水量較大，施工前需做防范措施。

4.施工工藝

本工程地下連續墻采用銑削式成槽機和抓斗式成槽機相結合工藝，銑削式成槽機適用于對堅硬巖土層的掘削，成槽效率高、精度好，抓斗式成槽機則多適用于較松軟土層的抓挖。兩種工藝針對不同土質條件交替進行，合理組織，可有效提高地墻的施工效率，確保施工質量及工期要求。

施工工藝流程如圖1：

4.1導墻施工

沿地連墻中心軸線兩側構筑的鋼筋混凝土導墻采用“L”形結構，上部與道路連成整體，兩導墻問凈寬度為1.35m，高度2.0m。兩側導墻之間以10×10cm的方木和土體作為上部與底部的保護和支撐。施工平臺（施工便道）、導墻的斷面形式見圖2。

4.2成槽施工

4.2.1成槽器械及方法

地下連續墻目前所使用的成槽機，按成槽機理可分為抓斗式、回轉式和沖擊式。本工程計劃采用一臺BC40型液壓銑槽機和一臺SG35型液壓抓斗配套進行地連續墻成槽施工?？紤]到地墻將穿過第④層碎石混粘土層，有可能遇到大型塊石，具體成槽方法如下：

①上部純抓法

對于在第⑤層砂巖以上的土層，用重負荷的抓斗直接抓取。

②碎石層沖巖+液壓抓斗法

針對成槽過程中若在第④層碎石混粘性土中遇有大型塊石，一般液壓抓斗無法將其抓出，現場布置一臺吊機配以沖錘，當遇到大型塊石時，用沖錘將其沖碎，再用液壓抓斗抓出槽段。

③下部純銑法

進入到第⑤層砂巖后，用液壓銑槽機銑削，銑槽機機體長度比較長，機體重量對控制成槽的垂直精度非常有幫助，直至終孔。

4.2.2成槽施工注意事項

地下連續墻施工保持槽壁穩定性防止塌方是十分關鍵的，一旦發生塌方，不僅可能造成埋機危險、機械傾覆，同時還將引起地面沉陷，影響到鄰近建筑物及管線安全。若發生在鋼筋籠吊放或混凝土澆筑過程中，將會造成墻體夾泥缺陷，后果不堪設想。因此，本工程在成槽時將會著重注意以下幾點：

①加強降水：通過降低地墻槽壁四周的地下水位，防止地墻在淺部砂性土中成槽開挖時易產生的塌方、管涌、流砂等不利情況；

②泥漿護壁：制各優質膨潤土泥漿用于成槽施工。本工程采用二級鈣基膨潤土制各泥漿。配合比見表1。

③清孔換漿：槽孔終孔并驗收合格后，即采用液壓銑槽機進行泵吸法清孔換漿。

4.3鋼筋籠制作及安裝

4.3.1鋼筋籠的制作

根據設計圖紙，按照槽段的具體情況確定鋼筋籠的制作。根據墻底注漿孔的布置要求，將注漿管預先焊接在鋼筋籠的適當位置上。

鋼筋籠長度L根據槽孔確認的最終深度確定。

①L≤42m時，采用整體加工吊裝的方案；

②42m≤L 56m時，分兩節加工和吊裝，上節籠長度L上≈14m，下節籠長度L下=L-L上；

③L≥56m時，分三節加工和吊裝，上節籠長L上≈14m，中間籠與下節籠對接口布置在雙支主筋位置，具體尺寸根據各槽幅鋼筋籠長度確定，L中=L-L上-L下。

主筋連接采用接直螺紋連接、插筋與主筋問采用10d單面搭接焊。水平向鋼筋連接采用5d雙面搭接焊。豎向與水平鋼筋之間用點焊焊牢，交叉點焊數不得少于總數的50%。主筋與籠體四周棱邊橫筋及各加強筋的交叉點處全部焊接。上下節鋼筋籠在槽孔口對接時，采用直螺紋連接。整個鋼筋籠外形應符合槽孔形狀，并將下節鋼筋籠的底端0.5m做成向內以1：5收縮的形狀。

4.3.2鋼筋籠的吊裝與下放

本工程一個單元槽段為一個鋼筋籠，采用兩副鐵扁擔及兩副吊鉤起吊，以防止鋼筋籠彎曲變形。吊放時，必須確保鋼筋籠在空中不晃動，輔助起重機吊鋼筋籠下部，主機升起，系在鋼筋籠上端的橫擔將鋼筋籠吊直對準槽口，使吊頭中心對準槽段中心，緩慢垂直落入槽內，避免損傷槽壁，放到設計標高后，固定鋼筋籠澆筑混凝土。

4.4水下混凝土澆筑

地墻混凝土澆筑采用泥漿下直升導管法，強度等級C35。槽孔澆筑導管間距不宜大于3.5m，導管均勻進料，保證水下所澆筑混凝土面高差不大于0.5m。施工中，導管埋深不小于2m，不超過6m。混凝土面平均上升速度不小于2m/h，連續澆筑。

澆筑過程中每間隔30min測一次槽內混凝土面，測點設置在兩導管間及槽孔兩端頭。每隔2h測量一次導管內混凝土面，并現場繪制澆筑圖，以此作為澆筑工作和拆卸導管的依據。在開澆和終澆階段可縮短測量混凝土上升面的間隔時間。

4.5工字鋼接頭

本工程槽段接頭采用工字型鋼接頭，型鋼截面尺寸H1082×550×26×26。型鋼翼緣鋼板與先行槽段水平鋼筋焊接，后續槽段設置接頭鋼筋伸入到接頭的拼接鋼板區內。

在混凝土澆筑時易發生進入工字鋼背面凹槽的繞流現象，導致相鄰槽段連接處夾泥，新老混凝土結合不緊密，產生嚴重滲漏。本工程為了杜絕此隱患，采取以下措施：

①在工字鋼端頭沿軸向焊接加長腹板50cm，使工字鋼下放入至槽底時自然與槽底密貼。

②對于兩側翼板通過焊接1.5m×3mm×通長薄鋼板使其延長。

③在工字鋼與鋼筋籠吊放入槽后，對工字鋼后側的預挖區采用石料回填措施，一可以保證鋼筋籠不發生移位；二可以減少混凝土繞流，此處石料在后續槽段施工時可利用銑槽機對其進行有效清理。

本工程采用以上處理措施，地墻問連接緊密，連接效果很好。

5.地下連續墻監測

本工程連續墻測斜孔共12個，均勻分布于地墻一周。由監測數據可以看出，隨著開挖工況的進行，地墻頂圈梁呈均勻向內壓縮的趨勢，最大位移15mm。地墻側向變形逐漸增加，各測點位移相對較均勻，且最大側向變形位置由開始的地墻頂部逐漸下移，當基坑開挖至-15m高程后，地墻側向位移最大的位置均在-10m標高左右范圍，最大值為23.2mm。圖2為

6結束語

本工程地連墻施工場地條件復雜，工序多，以上僅對地墻施工中的一些主要施工工藝作簡要介紹。施工完成后，56幅槽段墻面除局部有鼓肚現象外，基本平直且整體性好，槽段接縫緊湊，無滲水漏水現象，工字鋼接頭形式經上述處理后接頭效果良好，為后期的基坑開挖提供了有利的作業環境。

基坑開挖過程中，對地墻本身進行了測斜監測。監測結果顯示，數據變化不大，且滿足規范要求。地墻的設計及施工是非常成功的。