一種成槽尺寸測量方法在地下連續墻施工中的應用

劉自強，張凱

（中建二局第一建筑工程有限公司，廣東深圳 518000）

1 應用概況

本工程類型為城市更新單元工程，施工場地南北長約95 m，東西寬約30 m，面積約2 800 m2，場地周邊既有設施包括：1 棟高度約300 m 的超高層建筑，距離施工場地約100 m；1 座深度約20 m 的地下地鐵站，距離施工場地約8 m；1 個開挖深20 m，南北長180 m，東西寬50 m 的深基坑，距離施工場地約30 m。場地周邊情況復雜，施工場地狹小，工程施工難度大。基坑支護形式全部采用800 mm 地下連續墻+3 道鋼筋混凝土內支撐，止水帷幕采用地下連續墻，對連續墻接頭的位置采用2 根雙管旋噴樁止水，連續墻內側設置攪拌樁。

地下連續墻成槽施工屬于水下暗挖施工，而且屬于大型機械作業，施工過程中難以觀察成槽的施工質量，并且難以控制成槽的施工精度，容易造成地下連續墻槽段底部的尺寸比上部尺寸小，無法滿足鋼筋籠下槽要求，進而使鋼筋籠下槽碰撞槽壁導致槽壁塌孔或者卡籠造成鋼筋籠散架，不但難以保證地下連續墻的施工質量，而且存在重大安全風險。如若地下連續墻槽段不能滿足成槽質量，會產生以下后果：

1）鋼筋籠下籠過程中，如若成槽質量不符合要求，會造成鋼筋籠卡籠或鋼筋籠散架，嚴重影響施工質量，拖延工期，造成后期基坑開挖漏水等后果，且浪費原材，進而增加施工成本。而且會產生重大安全風險。

2）鋼筋籠下籠過程中，如若成槽質量不符合要求，卡籠后可能會造成槽壁塌孔，增加混凝土澆筑量，基坑開挖后需磨除多余混凝土，進而增加施工成本。

3）地下連續墻開挖面露筋、夾泥、夾砂、槽段接縫滲水，這是地下連續墻施工的通病。

4）在復雜地質條件下施工，槽段坍塌，砫 充盈系數大，地下連續墻侵限，給復合內襯結構施工帶來不利。在復雜水文地質條件下，地墻墻縫開叉，造成基坑底板隆起，危及基坑安全，基坑外側遇承壓水涌入坑內，造成坑外周邊地表下沉及坍塌，危及周圍構筑物。

5）槽壁垂直度不符合要求，侵入復合內襯限界。

2 施工方法

根據此施工需求，發明一種測量裝置，由收線器、鉛錘與充氣球主體組成，所述收線器上纏繞有細繩，鉛錘的頂部固定安裝有吊環，細繩的一端穿過吊環連接有充氣球主體。

本裝置主要利用了浮力豎直向上的原理。相較于傳統的采用超聲波檢測方法來測量地下連續墻成槽空間尺寸，該方法采用較為常見的工具以及簡單易上手的操作方法，能夠相對準確地檢測槽段的成槽尺寸，節省了高昂的檢測儀器采購費用，使地連墻成槽尺寸測量更加方便快捷，提高了工作效率和施工質量[1]。

該裝置制作簡單，測量易操作。具體方法如下：

1）將細繩一端穿過鉛錘的吊環與充氣球主體綁扎在一起，其中，細繩采用0.35 mm 的尼龍線，鉛錘的質量為750 g，充氣球主體的收起直徑為150 mm；

2）將充氣球主體與鉛錘放入槽段水面中，拉緊細繩另一端頭，通過充氣球主體的浮力使得鉛錘不能往下沉入水中；

3）通過細繩調整鉛錘位置，使鉛錘與一側槽壁觸在一起；

4）調整手握著的細繩位置，使細繩與鉛錘中心點位于同一垂直面上（見圖1）；

圖1 地連墻成槽尺寸測量示意圖1

5）通過手中的細繩以均勻速度下放鉛錘，保證鉛錘在下放過程中始終與槽壁接觸，直至鉛錘下放至槽段底部；

6）待鉛錘下放至槽段底部且充氣球主體穩定之后，通過卷尺測量同一平面內充氣球主體中心點與槽壁的距離H1（見圖2，φ 為充氣球主本中心點到槽底的垂線與槽壁的夾角）；

圖2 地連墻成槽尺寸測量示意圖2

7）將測量工具回收，采用上述方法對另一側槽壁進行測量（見圖3），得到同一平面內充氣球主體中心點與槽壁的距離H2（見圖3）；

圖3 地連墻成槽尺寸測量示意圖3

8）采用卷尺測量槽段上部開槽寬度L，通過公式得到槽段底部成槽尺寸l，公式為l=L-H1-H2（見圖4）。

圖4 地連墻成槽尺寸測量示意圖4

3 施工原理

一種地下連續墻施工成槽尺寸測量的方法，鉛錘受地心引力作用使鉛錘吊線始終保持垂直地面，且浮力豎直向上，用尼龍繩作為基準線，2 次測量的尼龍線由于地心引力及浮力的作用呈平行狀態，2 次測量時浮球中心點的距離即為地下連續墻槽底的實際寬度。

4 施工優勢

以往測量地下連續墻的方法中大多數為超聲波檢測法，本方法相對于超聲波檢測法有以下優勢：

1）地下連續墻成槽寬度尺寸檢測中，都是在槽段充滿泥漿的情況下進行的。相對于水而言，泥漿對聲波的吸收要多很多，而且不穩定。新制備的泥漿往往對超聲波的吸收要少一些，此地下連續墻施工過程中采用循環泥漿，而循環泥漿的聲波衰減量比新泥漿通常要高出40 dB/m。在鉆孔處的地層中有流沙層時，循環漿中懸浮有比較多的泥沙顆粒，這些顆粒造成超聲波能量在傳輸過程中的大幅衰減，嚴重時甚至還沒到達槽底就被衰減殆盡，從而使測試失敗。而本方法采用地心引力及浮力垂直于地面的原理，泥漿對此方法測量準確度影響極小[2]。

2）目前的超聲波檢測儀一般都具有自動成圖功能，但是成圖的是“十”字形探頭從4 個方向檢測到的孔壁距離生成的孔壁圖像，這就要求檢測探頭一直在檢測槽段的中心位置，如果檢測中聲波發射探頭不在孔槽中心點位置，檢測到的2 個垂直方向的孔壁距離可能是槽孔弦長而不是槽孔直徑。這種情況下，檢測人員需根據幾何關系把弦長轉換，對于人工計算來說處理數據量太大。而本工程施工工期較為緊張，現場共有45 幅地下連續墻，如采用超聲波方法測量，會大量增加工期，造成施工進度滯后。而本文所介紹方法操作簡單，測量結果快速且準確，有利于控制施工進度[3]。

3）此工程地下連續墻槽段深度很深，最深處大于30 m，但寬度只有約80 cm，然而，目前的超聲波鉆孔成孔檢測技術對這類槽段卻不能適應。盡管實際當中已有應用，但是觀測數據卻很難讓人信服，只能作為一般參考。

4）無論是采用購買超聲波檢測儀器，還是雇傭專門的檢測機構，都會產生高額的費用。而本方法采用的材料價格遠低于超聲波檢測的費用，可節約成本。

5 結語

隨著城市經濟的高速發展，城市中很多原建筑物已不能滿足人們的生產生活需求，越來越多的城市更新單元工程應運而生，而處于軟弱地基的深大地基周圍有密集的建筑群或重要地下管線，對周圍地面沉降和建筑物沉降要求較高，需嚴格限制時應采用逆作法施工，地上地下同步施工時，采用地下連續墻作為支護形式是一種較為好的選擇方式。地下連續墻施工振動小、噪聲小，墻體剛度大，防滲性能好，對周圍地基無擾動，可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續墻代替樁基礎、沉井基礎或沉箱基礎。對土壤的適應范圍很廣，在軟弱的沖積層、中硬地層、密實的沙礫層以及巖石的地基中都可施工。初期用于壩體防滲，水庫地下截流，后發展為擋土墻、地下結構的一部分或全部。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。而地下連續墻施工中，槽段的質量控制是極為重要的一環，此方法可以快速準確地測量出地下連續墻槽段寬度，保證施工質量。對同類及相似工程槽段測量有一定的借鑒指導價值。