不良地質地下連續墻施工工藝技術研究

湯毅敏（上海隧道工程有限公司地基基礎工程分公司，上海 200237 )

地下連續墻開挖技術是從打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆筑混凝土的方法發展起來的。20 世紀五六十年代這項技術得到推廣，成為地下工程和深基礎施工中有效的技術方法。

隨著城市規模的擴大，隧道交通的需求也隨之增大。由于上海是典型的軟土地質，所以對隧道支護的要求也更高。上海市沿江通道越江隧道浦東段地下連續墻需穿越填土、江灘土、粉土、黏土等不良地質層，同時還面臨多層承壓水等對成槽穩定造成的不利影響。在上海市沿江通道越江隧道浦東段地下連續墻施工中遇到的主要問題如下：如何在富含水砂粉地層中減少槽壁塌方，保證工程質量；如何確保止水接頭無滲漏等。本文針對上述問題進行分析，提出解決措施。這些措施可以提高施工質量，保障工程順利實施。

1 工程背景

1.1 工程情況及地質、水文特點

（1）工程情況。上海市沿江通道越江隧道（浦西牡丹江路—浦東外環線)新建工程處于吳淞江口的寶山和浦東新區濱江帶，穿越長江口水域和吳淞江水域。工程主要包括浦西接線道路、浦西岸邊段、江中段、浦東岸邊段、浦東接線道路。浦西側工程起點為寶山區牡丹江路和富錦路交叉口，在浦東側接入外環高速公路。

浦東岸邊段深基坑位于崇景路北側的濱江森林公園內。公園內人工造景現狀場地標高起伏較大，在 +5～+9 m之間。浦東岸邊段里程范圍為 LK9+823～LK10+233，其中工作井至 PD09 采用地下連續墻圍護，厚度為1 200～600 mm，深度 47.5～24.0 m，采用 GXJ 橡膠止水帶接頭形式。

（2）地質、水文特點。經勘察發現，本區段場地在標高－79.740 m 范圍內土層由第四系全新統至上更新統沉積地層組成。沿線場區地處古河道切割區，⑥層暗綠色黏性土缺失，沉積了濱海、沼澤相的⑤2層灰色黏質粉土夾粉質黏土、⑤2t層灰色粉質黏土和溺谷相的⑤3-1層灰色粉質黏土，各土層分布較穩定，局部略有起伏。實際現場主要為雜填土，施工前進行了整平，標高控制在 +6.000 m 左右，至下部 3.000 m 左右為江灘土層，土層含水量較高。再往下主要遇到②-3和③-2粉土及粉砂性土層，在地下連續墻成槽過程中極易發生塌方，可能給周邊環境造成不良影響。至基坑底部則會遇到⑤2層灰色黏質粉土夾粉質黏土、⑤2t層灰色粉質黏土， 這兩個土層為承壓水層。

在基坑開挖過程中，地下連續墻接縫一旦出現質量問題，極易發生管涌及涌砂現象，給基坑開挖造成較大風險。

1.2 周邊環境及地下障礙物

（1）周邊環境。本工程位于上海浦東新區崇景路北側濱江森林公園內，相鄰上海公安學院，周邊空曠，施工過程中對周邊環境無較明顯影響。

（2）地下障礙物。現場調查發現，場區內對工程建設有影響的地下障礙物較少，主要地下障礙物是場地內待拆建筑物基礎、景觀河道上的橋涵基礎及現有道路兩側存在的地下管線等。

2 本工程主要難點分析及應對措施

2.1 主要難點

（1）復雜地層圍護結構施工難度大。地下連續墻需穿越江灘土、②-3層灰色黏質粉土及③-2層粉土及粉砂性土（厚度 2～16 m），在地下水動水壓力作用下自穩能力差、易塌陷，產生潛蝕、管涌、流沙等危害，因此施工控制要求嚴格。

（2）圍護結構體接縫的防滲控制難度大。圍護結構體的防滲能力直接影響著永久結構的防滲能力，一般地，圍護結構一旦發生滲漏，永久結構在該部位發生滲漏的概率非常大。在相鄰槽壁的接縫處、不同圍護結構的接合部極易發生滲漏，并易引發工程事故。因此，必須采取有效措施來確保地下連續墻接頭防滲效果。具體措施如下：①制作深導墻，避免上層不良土層塌方；②本工程地下連續墻采用止水效果出色的橡膠止水帶防水接頭；③選用優質膨潤土，嚴格按規范指標配置泥漿，并大力加強清孔力度；④采用噴射井點預降水措施。

2.2 針對復雜地層的地下連續墻施工措施

針對砂質粉土對成槽施工可能造成的塌方影響，本工程在地下連續墻施工時采取了以下措施。

2.2.1 深導墻施工措施

目前，導墻的常規深度一般為 1.5～1.8 m，但是規范要求導墻必須進入原狀土，而本工程地下淺層為雜填土及江灘土，深度為地下 3 m 左右。這兩個土層較松散，成槽過程中極易發生塌方，不僅會造成地下連續墻露筋等質量影響，而且還會造成原地面沉降及脫空等安全隱患。因此，本工程采取深導墻施工措施，導墻進入原狀土的深度為 3 m，遇到較厚的雜填土或者原管線檢查井，則采取水泥土換填養護后再進行導墻施工的措施。

另外，在導墻施工過程中，由于江灘土含水量較高，土質松散，導墻的立模難度較大，因此采取了輕型井點降淺層地表水的措施：底部鋪粗粒砂以加固導墻底模，防止混凝土澆筑過程中跑模，影響后續成槽質量，如圖1所示。

圖1 導墻施工前輕型井點降水措施圖

2.2.2 井點降水施工措施

本工程地下土層內含砂質粉土層，在動水情況下可能產生槽壁塌方。為了防止在成槽開挖過程中發生塌方，須降低該土層內的水頭高度，以保證槽壁穩定。因此，采用噴射井點進行降水。

噴射井點沿地下連續墻一周于基坑內側布置，轉角幅和嵌幅的外側需增加一個井點，井點深度隨地質剖面圖的變化而變化，井點管長度和井點鉆孔深度按各區域地下連續墻穿越的粉砂土層厚度不同而分別確定。降水管底部必須位于砂層內，每幅地下連續墻布設 1 個井點（根據地下連續墻地層情況，確定井點長度 12 m，濾管長度 6 m，鉆孔深度 14 m）。井點間距為 5～ 6 m，井點鉆孔直徑為 400 mm。井點布置如圖2所示。

圖2 井點布置示意圖

噴射井點采取短促降水的措施，即在某一幅地下連續墻施工前 4～5 d，在該位置設置相對應的 3 個井點開始抽水。這樣在土體滲透性良好的前提下，短促降水既可以滿足地下連續墻穩定要求，又可將周圍沉降降低到最低限度，直至該幅地下連續墻施工完成后，將井點關閉。

在兩幅地下連續墻之間設 1 個觀測井，通過試抽觀測井，監測地下水位的高度，嚴禁過度降水，保持地下水位在地面下 4～ 5 m。通過觀測井記錄的水位變化來重新確定后期井點的深度、降水時間、井點間距等參數。

2.2.3 泥漿質量控制措施

（1）控制泥漿指標，確保泥漿質量。本工程在泥漿指標控制上要適當提高泥漿的黏度和密度，選用黏度大、失水量小、形成護壁泥皮薄而韌性強的優質泥漿，以增加泥漿護壁能力和懸浮沉渣能力，降低沉渣厚度，避免縮徑現象，確保槽段在成槽機械反復上下運動過程中土壁穩定。

為解決常規泥漿在地下連續墻施工中護壁性能、攜渣能力、穩定性、回收處理等種種方面的不足，選用新型的復合鈉基膨潤土。

地下連續墻施工時合理調整成槽過程中使用的新鮮泥漿配比和指標：成槽時泥漿密度≥ 1.10 g/cm3，黏度≥ 25 s，成槽中泥漿能夠更加有效地護壁，減少地下連續墻施工對周邊環境的影響；澆灌混凝土時泥漿密度控制在 1.10 g/cm3左右，以保證混凝土澆筑質量。泥漿各項性能指標見表1。

表1 泥漿性能指標表

（2）嚴格劃分清孔泥漿與成槽泥漿，加大清孔力度，提高清孔質量。由于本工程地下連續墻施工條件復雜，地下含砂質粉土層較厚，泥漿中含砂量較高，沉渣較厚，可能在混凝土澆筑過程中存在夾泥夾砂現象，所以在基坑開挖過程中易發生露筋及接縫滲漏水現象。為了確保施工質量，提高泥漿質量，降低含砂量，成槽后必須進行 100% 清孔換漿。考慮現場場地、施工工期及施工成本的綜合影響，泥漿系統布置為單幅最大地下連續墻方量的 3 倍，且嚴格劃分清孔、成槽及廢棄泥漿，提高泥漿質量及泥漿循環使用量。泥漿系統平面布置見圖3。

圖3 泥漿系統平面布置示意圖

2.2.4 接頭處理技術措施

本工程地下連續墻接頭形式采用新型的 GXJ橡膠止水帶接頭，如圖4所示。橡膠止水接頭板，如圖5所示。施工完成后的橡膠止水帶接頭形式，如圖6所示。

圖4 GXJ橡膠止水帶

圖5 橡膠止水接頭板

圖6 施工完成后的橡膠止水接頭形式

在混凝土澆筑過程中，橡膠止水接頭板就如同放置的鋼模板，不會發生混凝土繞灌、坍塌、埋管等問題。橡膠止水接頭板的背面緊貼未開挖的原土，受力合理。一期槽在開挖完成并進行清孔換漿后，下放鋼筋籠、澆注混凝土。完成此槽段的施工后，在下一幅相鄰槽段施工前，不用取出橡膠止水接頭板。

繼續用抓斗進行相鄰后繼槽段施工，開挖時不用取出橡膠止水接頭板，不會影響已經完成的一期槽的混凝土質量。在后繼槽開挖完成并清孔后，使用專門用于剝離橡膠止水接頭板的工具，將橡膠止水接頭板從側壁上剝離下來，也可配合千斤頂和履帶吊將橡膠止水接頭板取出。此時，原有的橡膠止水帶被凝固的混凝土固定在已完成的一期槽的側壁上，突起部分將在澆筑二期槽段混凝土時埋入到混凝土中，起到止水密封作用。

由于橡膠止水帶具有良好的彈性，因此在地下連續墻接縫處，當混凝土凝固收縮時，橡膠止水帶會有非常好的密合性和止水效果。而且，由于橡膠止水接頭板在相鄰槽開挖完成后才剝除，所以混凝土面新鮮且完整，絕非一般工法事后清理所能比擬的。此外，開挖完成后立即開始清孔換漿，將膨潤土泥漿全部換成新鮮泥漿，泥皮附著在接縫的概率近乎為零。這對于地下連續墻完成后的品質有絕對正面意義。也就是說，使用橡膠止水接頭形式的地下連續墻擁有絕佳的防水效果和完整性。

2.3 其他處理措施

另外，還采取了如下措施：合理籌劃，做好各工序之間的銜接；合理安排各項施工流程，端頭井及標準段地下連續墻成槽作業同時施工；合理安排鋼筋籠起吊時間及混凝土澆注時間，確保整個工程的施工進度。

3 結 語

本文對上海沿江通道越江隧道復雜性地質地下連續墻施工過程中的成槽工藝、泥漿控制工藝、輕型井點降水工藝和接頭防水技術進行匯總分析。該工程總土方量為 23 423 m3，實際澆筑 24 032 m3，充盈系數 1.02，完全滿足規范和設計要求。本工程施工成果證明：采用液壓抓斗成槽機并控制泥漿各項參數指標，能夠順利完成復雜地質下地下連續墻的超深施工，并能夠保證其成槽效率和質量；采用噴射井點降水能夠有效防止槽壁塌方，GXJ 橡膠止水帶接頭形式能夠有效保障接頭的防水性能。本工程的順利實施為后續類似復雜地質工程的施工提供了技術儲備，對穿越土質差、潛水位高的地質的地下連續墻施工項目具有一定參考價值。