地下連續墻技術在杭州塘北單元項目中的應用

李志偉

（杭州鴻德基礎工程有限公司，浙江杭州 310000）

0 引言

地下連續墻是利用特種成槽機械，借助于泥漿的護壁作用，在地下開挖出一段特定厚度的深槽，放入制作好的鋼筋籠構架，并在其內澆灌混凝土筑成一段鋼筋混凝土墻段，然后把這些墻段逐一連接起來而形成的一道具有防滲、擋土和承重功能的連續的地下墻體[1]。地下連續墻技術自20 世紀50 年代起源于歐洲，因其在墻體剛度、抗滲性等方面的優勢，在歐洲和日本等地諸多對周圍地面沉降和土體位移有特殊要求的地下工程中得到推廣應用，其機械設備、工藝工法、墻體材料、檢測技術等各個方面也都隨之而有很大進步。我國于20 世紀50 年代末開始在大型水利水電項目中引入地下連續墻技術。近年來，隨著各個城市地鐵工程的開發建設加速，地下連續墻技術在我國民用工程領域的應用也越來越普及[2]。本文對杭州塘北單元B-09-S42 地塊商業商務用房項目臨地鐵基坑圍護中地下連續墻技術的應用加以介紹，可為類似項目提供參考。

1 工程概況

杭州塘北單元B-09-S42 地塊商業商務用房項目位于杭州市西湖區古墩路與申花路交叉口的西北角，用地面積約76439m2，總建筑面積307860m2，含10 幢8～13 層的公寓樓和商業綜合體，配建3 層地下室，基坑深度約為13m。場地東側距離杭州地鐵2 號線最小間距僅為18.4m。

本項目采用鉆孔灌注樁作工程樁基，樁基持力層為中風化粉砂巖，基坑圍護采用鉆孔灌注排樁支護+三道鋼筋混凝土支撐，其中臨近地鐵線路的東側采用1000mm 厚、29m 深的兩墻合一地下連續墻支護+三道鋼筋混凝土支撐；支擋結構外側采用φ850 三軸攪拌樁作止水帷幕；坑內被動區采用三軸攪拌樁加固。整體按地鐵保護的要求需要分坑施工。

2 地下連續墻施工前期準備工作

2.1 工程地質和水文地質分析

本項目表層為1.9～6.1m 的雜填土，自上而下分布有淤泥質粉質粘土、粉質黏土、粘質粉土、粉砂、圓礫、全風化粉砂巖、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖等土層。基地上部主要為表層雜填土中的潛水地下水，埋深在地表以下1.0～1.9m，下部分布有孔隙承壓水，水位埋深6.0m 左右。

2.2 制定地下連續墻施工方案

依據設計圖紙、技術文件以及施工規范，結合工程現場的地質條件、水文條件和環境條件，確定地下連續墻的整體工藝流程以及具體施工涉及的技術問題，包括確定護壁泥漿的性能指標與配比、泥漿的循環方式與工藝流程、挖槽機型的選擇與成槽工藝、導墻形式與入土深度、鋼筋籠的制作與起吊等。地下連續墻的工藝流程如圖1 所示。

圖1 地下連續墻的工藝流程

2.3 制定地下連續墻施工組織設計

項目南側為較繁忙的市政道路，北側及西側為已建成建筑物，東側地下緊鄰地鐵2 號線，整體施工場地狹小，所以圍繞施工界面展開的現場總平面布置是施工組織設計的重中之重。本項目根據地下連續墻的位置及施工流水，重點對鋼筋籠制作平臺、履帶吊行走道路、泥漿池與原材料倉庫的搭設、積土坑布設、廢土臨時堆場安排做了相對最合理的布置，使整個施工過程穿插有序。

3 地下連續墻施工

3.1 導墻的形式與澆筑

導墻雖是地下連續墻挖槽之前的臨時施工設施，但它對地下連續墻工程具有極其重要的作用：導墻作為地下連續墻在地表面的參照物和導向槽，可以確定地下連續墻體在現場的準確位置，并有助于在挖槽過程中監測及控制槽段定位偏差；導墻作為地表土體的擋土墻及容納泥漿的溝槽，可以保護地表土體穩定并防止泥漿流失；導墻還可以作為鋼筋籠吊裝入槽時的支承支座以及接頭管頂拔拆除時的反力支座。同時，導墻施工也可以降低成槽工作中各種失誤的發生概率，為地下連續墻施工提供一定程度的數據支持[3]。

本項目導墻形式為對稱倒L 形鋼筋混凝土導墻，由厚度為20cm 的C25 混凝土現澆而成，配置φ12@200 鋼筋網片一層，并為應對后續較大稱重而設置每2m 一道的100mm×100mm 方木支撐；兩墻凈寬為1040mm，高度不少于1.5m 且必須深入原狀土不少于20cm。

3.2 護壁泥漿的制備、循環及處理

護壁泥漿是以膨潤土為主要原材料，摻入純堿、CMC 等外加劑并加水混合攪拌均勻后制成的一種半膠體狀懸浮液。護壁泥漿是在槽段開挖過程中確保槽壁不會坍塌的關鍵措施，其作用機制源于泥漿液面高于地下水位而形成水頭壓力差，泥漿在壓力差作用下會向地基土中滲透，但由于地基土顆粒的阻隔，只有其中的水分可以通過，而泥漿中的膨潤土等顆粒物則被隔離在槽壁的地基土孔隙中，進而逐漸填塞直至封閉水分滲透的路徑，此時槽壁上便會形成一層薄薄的泥皮，填充在地基土孔隙中的膨潤土顆粒也與地基土黏結而形成一層半透水的滲透固結層[4]。

本工程現場設一套泥漿池和處理系統，泥漿池設兩級沉淀池，搭配一臺旋流器用于加速砂石的分離，搭配一臺振動篩用于分離塊狀泥渣，泥漿循環則由輸送泵、回收泵和軟管共同組成泥漿循環回路。護壁泥漿在施工循環過程中，其中的膨潤土和外加劑等成分會不斷損耗，且泥漿在與地下水、泥沙、混凝土等接觸時也會混入泥沙顆粒、水泥成分以及其他有害離子，從而導致泥漿劣化。因此，在地下連續墻施工過程中，要持續對泥漿指標進行檢測并進行分離凈化與再生處理，不斷調整以使其性能指標相對穩定，維持其優良的護壁性能，盡可能延長其使用壽命。

對于廢漿，包括因受污染而產生的劣化泥漿及施工完成后的余漿，則采用固液分離處理，通過添加分離劑并經振動篩機械分離，分離產生的液態水可排入市政污水系統，固體殘留物則通過晾曬或摻拌處理作為棄土外運。

3.3 槽段設置與開挖

本工程地下連續墻的標準槽段設定為6m 一幅，共劃分為26 幅，自場地東南側作為首開幅，中間及轉角24 幅為連接幅，東北側最后一幅為閉合幅。每一幅根據本幅寬度綜合考慮預留鎖口管的寬度以及成槽時的垂直度偏差，以確保鎖口管和鋼筋籠能在成槽完成后具備合理的空間沉放到位。同時，槽段設置時也應最大程度避免將槽段與槽段的接頭設置連續墻的轉角處。

目前主要的地下連續墻成槽技術包括抓斗式、沖擊式和回轉式等成槽方法[5]。本工程根據連續墻厚度選用金泰SG-35A 型成槽機，配液壓導板抓斗，最大提升力可達350kN，最大成槽深度可至70m，該設備抓斗在升降過程中都有一定安全保護，當抓斗下放到孔底時，卷揚機會判斷鋼絲繩拉力減少并通過液壓閥自動控制抓斗停止下放，因此降低了抓斗下放過量的發生概率，有助于成槽施工中對垂直度的控制。

對成槽垂直度的控制需多維并舉，單元槽段成槽前可先采用“兩鉆一抓”法，即先用工程鉆機在擬挖槽段的兩側端頭各鉆一只導引孔，成孔后再以成槽機先挖兩側后挖中間，盡可能使抓斗兩側受力均衡[2]。槽段開挖中對成槽機的控制的核心要領是要盡可能讓抓斗在兩側阻力均衡的前提下吃土，所以通常先分別開挖槽段兩側的導引孔，繼而再開挖兩孔之間留下的隔墻部分，便可以令抓斗在開挖導引孔以及開挖隔墻時都能做到兩側受力均衡，有效保證成槽垂直度。當某些槽段存在抓斗無法一次挖完或者無法使抓斗兩側受力均衡的情形時，可在判斷清楚情況后在單側施加外置阻力，在抓斗吃空的一側墊放特制反力架，防止抓斗因兩側受力不均而破壞槽壁。在挖槽中需同時通過成槽機上的垂直度觀測儀監測垂直度數據，適時調整抓斗的垂直度以進行動態糾偏，確保垂直度符合要求。

槽段底側達到設計標高后，用超聲波等方法測量槽段斷面，若誤差超過規定精度則需進行修槽。然后用偏心吊刷刷壁設備清理先行墻段的半圓形接頭面上的雜質，標準以吊刷面無明顯泥渣為準，確保接頭處的新老混凝土可以緊密結合。最后再操作成槽機抓斗進行細抓掃底以清底，清底完成后須達到槽深滿足設計要求，沉渣厚度不大于100mm。

3.4 接頭形式與施工工藝

在當前施工槽段開挖成槽后，需要在槽段的兩端沉放鎖口管，然后吊放鋼筋籠以及澆灌混凝土，待混凝土達到初凝后，拔出鎖口管，再開挖相鄰槽段。相鄰槽段的墻體混凝土與當前槽段拔出鎖口管后形成的半圓形接頭面緊密結合，便形成一條自下至上的縱向接頭縫[1]。地下連續墻的接頭形式多種多樣，有預制樁接頭、十字鋼板接頭、王字鋼板接頭、圓形鎖口管接頭等等，本工程結合杭州本地工程經驗及經濟性考慮選用鎖口管接頭形式。

鎖口管吊裝就位后緩慢沉放入槽內，為使鎖口管的底部更加穩固，在將鎖口管沉放到槽底后必須再貫擊鎖口管以將其插入槽底原狀土內至少50cm。為避免發生混凝土繞灌而導致鎖口管起拔困難，沉放鎖口管后必須用黏土或石子將鎖口管與迎土端的空隙填滿?；炷脸跄笥锰囟敯卧O備將鎖口管拔出，需要注意的是每次起拔的高度和每次拆除的節數必須嚴格按照混凝土澆灌上升曲線表、混凝土初凝時間和鎖口管起拔過程中頂拔壓力的變化值進行綜合考量[1]。

3.5 鋼筋籠的制作與吊裝工藝

鋼筋籠的制作需要按照設計配筋并結合單元槽段的劃分幅度進行，通常需要在通長的鋼筋加工平臺上制作成形。鋼筋籠不得用鐵絲綁扎，其中主筋采用對焊接頭，水平鋼筋與主筋采用點焊焊接。鋼筋籠施工用筋外，還需設置吊點鋼筋、鋼板、擱置鋼板、保護層鋼板以及定位斜拉桿等，以杜絕在吊裝過程中因自重和外力可能造成的變形。此外每幅鋼筋籠還需預留兩只便于后續混凝土導管下放的預留孔。

鋼筋籠須采用整體吊裝，本工程中1000mm 厚、29m 長鋼筋籠的重量約36t，吊車配置必須要同時保證起吊高度和起吊重量的要求，故采用一主一副兩臺吊車配合起吊，主吊車選用QUY250A 型履帶吊車，副吊車選用QUY75A 型履帶吊車。鋼筋籠的起吊需遵章操作，先由主、副吊機一起將鋼筋籠水平吊離至地面30cm左右后懸停，仔細檢查鋼筋籠有無損壞，是否平衡以及各個吊點是否可靠，確認無誤后再繼續緩慢同時抬升一段高度，然后放緩副吊機，繼續提升主吊機直至將鋼筋籠吊升至豎直懸吊狀態，進而將鋼筋籠吊至已挖好的槽口后緩慢入槽。就位后用特制的鋼架擔擱在導墻上，并微調鋼筋籠水平和垂直定位以確保位置準確性。

3.6 混凝土澆灌

地下連續墻的混凝土澆灌應在鋼筋籠入槽就位后的4h 內開始，且需一次性連續澆筑完成。第一車混凝土澆灌前應在導管內先放入隔水球，這樣注入的混凝土會在重力作用下將隔水球推向管底，而滯留在管內的泥漿也會從管底被排出?；炷翝补噙^程中需要始終保持導管下口埋在混凝土內且埋置深度控制在1.5～3.0m，混凝土澆灌完成面控制在高出設計標高約50cm。

4 重難點與處理措施

（1）施工準備中的場地平面布置。地下連續墻施工期間的諸多大型機械設備同時作業，以及超長鋼筋加工平臺、泥漿池等設施相對于狹小的場地現狀而言，均對管理者提出了高效組織平面布置的挑戰，所以管理者務必準確踏勘現場，合理排布工序，盡量立體利用空間。

（2）槽段開挖中的垂直度控制。選用先進的成槽機，采用“兩鉆一抓”并遵循抓斗開挖的平衡原則，全過程檢測并動態調整垂直度，以滿足設計要求。

（3）鋼筋籠的吊裝。采用一主一副配合起吊并重點關注施工用筋之外的加強筋及加強鋼板的實施，并須高度重視全過程的安全管理。

5 結語

本工程所實施的地下連續墻圓滿達成了既定的設計圍護效果，雖然相對于過去70 年來全球范圍內完成的諸多地下連續墻工程而言，其體量及難度不算典型，但仍希望可以為后續越來越多可能用到類似工藝的城市民用建筑項目提供些許借鑒，以助獲得更好的社會與經濟效益。