地下連續墻施工質量控制

王 洋，寇亞超，黃沛東

（北京逸群工程咨詢有限公司，北京 102488）

0 引言

為了加強地下水資源的管理和保護，減少水資源的浪費，防止地質災害發生，《北京市建設工程管理辦法》強調不降水少降水，合理利用水資源。建議采取帷幕隔水的方案。地下連續墻圍護結構兼作隔水帷幕，整體性好，防滲漏能力強，必將更多地被使用。北京地鐵使用地下連續墻作為圍護結構是近幾年才逐漸發展起來的，地下連續墻施工中或多或少存在各種問題。

1 工程概況

地鐵某號線，兩站兩區間施工順序為 A 站，A 站 -B 站區間風井，B 站。基坑均采用地下連續墻+內支撐支護。A 站槽寬 600 mm，標準段墻深 27.05 m，鎖扣管接頭。B 站槽寬 800 mm 盾構井墻深 30.25 m，鎖扣管接頭。A站-B 站區間風井墻深 45.284 m，接頭形式為工字鋼接頭。

2 導墻

導墻是沿地下連續墻設計軸線兩側、澆筑與地下連續墻軸線平行、帶有模槽的鋼筋混凝土墻體。導墻在成槽前修筑，主要為成槽起到定位、導向作用，同時兼有擋土、支撐部分地面荷載和存蓄一定泥漿等作用［1］。

2.1 A 站導墻坍塌

A 站導墻采用倒“L”型，兩側翼板凈寬 1 000 mm，深度 1 200 mm。因雨季開挖防汛措施不到位，導墻被浸泡，造成側壁坍塌，抽排水，基地晾干后，壘砌沙袋處理后施做導墻。地下連續墻成槽后超聲波檢測，導墻底部塌孔嚴重。后期開挖地下連續墻局部侵線，破除量較大（見圖1），導墻加固效果不滿足要求。

圖1 導墻破除

2.2 B 站導墻問題的處理

B 站導墻深度 2 100 mm，導墻底部位于雜填土①層：以建筑垃圾為主，一般厚度為 2.4～13.3 m。出于投資與工期考慮，暫不考慮加固處理。B 站僅增加導墻深度未加大翼板寬度。導墻開挖過程中側壁坍塌較嚴重，若采取混凝土回填處理，因墻底基礎不密實，翼板基礎長度小，多澆筑混凝土，可能會造成繞支點彎矩 M，引起導墻傾斜。

因此建議從設計層面采取加大翼板寬度處理（見圖2）與硬化地面連接成整體。增加導墻的整體性穩固性。導墻拆模后，回填土至導墻內。轉角等異形導墻應適當外放。

圖2 導墻墻身加深及導墻翼墻加寬

3 泥漿、外加劑

3.1 泥漿的作用

泥漿有良好的物理性能，較小的失水量，泥皮形成時間短，泥皮薄而又有韌性，適當的密度、黏度，起到支撐槽壁作用。泥漿向土體滲透，泥漿在土體凝結后，形成凝膠層不透水泥皮，提高了土的抗剪強度，形成土拱效應，起到穩定地層的作用。

3.2 泥漿的制備

新配制泥漿靜置時間宜＞24 h，保證泥漿中各材料充分水化后方可使用。泥漿的儲存量不宜低于成槽開挖土方體積的 2 倍［2］。泥漿性能參數（見表1），泥漿配比（見表2）。表中參數為參考值應根據地層予以修正。同一槽段不同深度不同地層泥漿性能指標要求不一致，滲透性強、易坍塌的地層應加大泥漿比重和黏度。檢測泥漿性能在槽底以上 0.5～1.0 m 處取樣，每幅不應少于 2 處，且每處不少于 3 次。

表1 泥漿性能參數

表2 泥漿配合比

3.3 B 站泥漿性能差

B 站雜填土較厚，增加泥漿黏度和比重（比重約 1.1），使用增黏劑、分散劑、防漏劑、增重劑等增加槽壁穩定性，減少滲漏，提高液面高度，增加泥漿儲備量［3，4］。增加泥皮厚度，失水量等控制項（見圖3）所示，泥皮過厚不利于承載力有效發揮。泥漿性能應加大檢測頻率，對不合格的泥漿及時處理。后期由于雜填土穩定性差，無法形成有效泥漿護壁，大量跑漿。混凝土超灌 10～30 m3時常出現。設計變更對 7 m 雜填土范圍內進行旋噴加固。

圖3 泥皮厚度，失水量

4 成槽機選擇，成槽偏差控制

4.1 成槽試驗

施工前宜先進行成槽試驗，針對工程地質及水文條件，周邊環境，選取代表性的施工段，進行試驗性施工，通過試驗段總結導墻和泥漿參數、成槽工藝等。確定適宜的施工順序，施工機械、泥漿配比等。

4.2 成槽偏差控制

成槽機就位前，基礎平整穩固，鋪設鋼板。成槽前將抓斗放入導墻內，使其軸線與導墻軸線重合、平面位置、垂直度符合要求后，儀器位置歸零。抓斗出、入槽應慢速、穩當，防止掀起波浪，影響導墻周圍的土層穩定。剛開始成槽時，抓斗一定要保持垂直，并與導墻平行。成槽作業中，應時刻關注測斜儀器的動向，及時糾正垂直度偏差。成槽施工時觀察槽壁穩定性和泥漿液高度，遇到砂層抓斗閉合應緩慢以減少砂層流動。護壁泥漿液面保持在導墻頂面以下 50 cm。

重點關注槽幅與槽幅成槽偏差、同一槽幅段抓斗間的偏差。采用成槽機自動糾偏的方法，成槽過程中應及時糾偏。

4.3 A 站-B 站區間選型錯誤

A 站-B 站區間砂層N=140，成槽機選型錯誤，抓斗不適用于此地層，成槽效率極低，最長 5 d 成槽一幅，且斗齒損壞嚴重。

5 沉渣量測、成槽質量檢測

5.1 沉渣量測

沉渣量測有測錘法（測錘，測餅）、電阻法兩種方法。由于抓斗閉合成槽必然形成弧形斷面，因此沉渣應固定量測位置。統一規定測錘外型及重量≥1 kg。槽底沉渣厚度檢測應在第二次清槽完成、混凝土灌注施工前進行。沉渣厚度檢測采用測錘法，檢測應不少于 3 次，檢測點位宜設置在中間抓斗和鎖扣管位置，取平均值作為最終檢測結果。采用測錘法量測孔深并與超聲波檢測結果對比。

5.2 垂直度、寬度、深度的量測

垂直度主要采取成槽機垂直度儀表控制，勤糾慢糾。重點關注接頭部位的垂直控制。多次修槽處理。成槽質量宜采用超聲波反射法進行抽測，應包括連續墻槽壁垂直度、槽寬、槽深（見圖4）。成槽質量檢測應在清槽、刷壁完成后進行，泥漿比重過大對超聲波測量結果有影響。作為永久結構的地下連續墻垂直度允許偏差為 1/300［5］。超聲波儀器探頭宜對準導墻中線，距離測量面宜為 0.5 m，槽段兩端處應是三面檢測。

圖4 成槽檢測

6 二次清孔重要性

成槽后，槽底泥漿比重將增大，泥漿與混凝土混合會降低混凝土的工作性，降低強度、密實度，使泵送混凝土困難。槽底存在沉渣，如果清理不徹底，會嚴重影響到地連墻承載能力、抗滲穩定性，所以成槽后應進行清槽，沉渣的控制和水下混凝土質量控制比較嚴格，沉渣合格二清也必須實施。二清成為一道必須的檢測工序（見圖5）采取氣舉法。

圖5 清孔設備

7 接頭刷壁、垂直度、接頭施工控制

7.1 接頭刷壁

將接頭混凝土表面附著的泥砂等雜物清除干凈，且刷壁器上無泥塊沉渣不增加，刷壁次數不少于 20 次。

7.2 接頭垂直度

7.2.1 接頭管

首次使用接頭管，應事先在地面進行試組裝，檢查組裝是否符合要求。接頭管（箱）的安裝應垂直、緩慢進行，平面位置偏差不得＞100 mm，垂直度應控制在1/300 以內。接頭管屬于柔性接頭，接頭剛度差抗剪能力差，受力后易變形，接頭斷面為光滑圓弧面容易發生滲水。

7.2.2 工字鋼接頭

工字鋼接頭剛度大、止水性能好、便于加工。接頭焊接時使用鋼板采用對接焊。水平筋與工字鋼雙面焊，搭接長度≥5 d。工字鋼下端應插入槽底，上端宜高出地下連續墻泛漿高度。工字鋼翼緣板與連續墻槽壁間宜設置繞流板。

7.3 接頭處施工

成槽寬度、深度增加 15 cm，保證鎖口管底部無斜面，下放鎖口管后將外放部位回填。接頭管（箱）應具有足夠的強度和剛度，以承受地下連續墻混凝土澆筑過程的側向壓力，并防止在吊裝、混凝土澆筑、起拔等施工過程中產生過大變形。將鎖口管連接處使用鋼板焊接，使之為剛性連接。采用超聲波探測方法檢測附著物和垂直度（見圖6）。鎖口管與成型混凝土垂直度進行超聲波檢測，對比分析垂直度，是否存在繞流現象。

接頭拔除與混凝土澆筑配合需默契，時間應在地下連續墻和接頭管（箱）底部混凝土初凝后一段時間，開始小幅度提升，可采用同條件混凝土堆做對比在終凝前拔出。起拔應垂直、緩慢、連續進行，不得損壞接頭處的混凝土，起拔開始頻率大起拔高度低，后期頻率小而起拔高度大。接頭管（箱）起拔后其空隙宜采用袋裝黏土或粉質黏土、砂石料等填實。鎖口管平面位置超差，不垂直會造成封口筋外露（見圖7）。

圖7 鎖口管處漏筋

8 鋼筋籠加工與吊裝

鋼筋籠除常規焊接要求外應特別注重安裝位置與試吊工藝，嚴格控制在沿軸線和垂直于軸線的位置。因鋼筋籠在水下，鋼筋籠沿軸線位置和垂直軸線安裝位置不能辨別清楚，采取吊筋位置判斷，并適當外放保證基坑側安裝位置。A 站-B 站區間風井玻璃纖維鋼筋籠，鋼筋籠長 45 m，按照專家論證方案試吊不成功。原因是未充分考慮不同材質的鋼筋籠，后部玻璃纖維筋剛度小，應增加縱橫行架筋、反向桁架筋，加密桁架、剪刀撐，增加剛度，適當調整吊點位置后，方能正常起吊（見圖8）。

圖8 增加桁架筋

9 混凝土灌注同步性、和易性

9.1 導管

管節拼接時其接縫應密封、牢固，導管使用前應試拼裝、試壓，試水壓力宜為 0.6～1.0 MPa，并應按最大深度計算。導管有效半徑不宜＞1.5 m。導管的分節長度應視現場情況而定。其底管長度不宜＜4 m，首節長度和次節長度不宜＞1.5 m。導管下端距槽底宜為 300～500 mm。

9.2 混凝土澆筑

采用剪球法澆筑混凝土。首灌注量必須滿足計算首灌量要求，在導管口放入一個漏斗下放隔水栓，并設置蓋板。首批混凝土應連續澆筑，灌注量以導管埋深100 cm 以上為準，一般混凝土攤鋪高度：攤鋪長度1∶4。混凝土澆筑應均勻連續，間隔時間不得超過混凝土初凝時間。導管埋入混凝土深度宜為 2.0～6.0 m。在混凝土灌注過程中，應采用測繩常測混凝土頂面高度，并計算出導管埋入混凝土深度，導管應上下抖落，抖落高度應控制在 30 cm 內。及時調整不同導管間混凝土澆灌速度，保持混凝土面高差＜500 mm。高度差過大或高差變化頻繁會污染混凝土，可能形成夾泥現象。拔管應考慮導管工作高度。混凝土應連續灌注不得中斷。澆筑到最后，應稀釋泥漿，便于澆筑。灌注結束后，應將灌灰導管緩緩拔出。地連墻混凝土灌注頂面宜高出設計墻頂標高至少 1 000 mm，并充分考慮泥漿污染引起的測量不準的影響。連續墻宜錨入與冠梁 50 mm。

鋼筋籠吊放就位后應及時灌注混凝土不宜超過4h。A 站-B 站區間風井，由于工人勞資問題，最后一幅成槽后未及時澆筑混凝土，泥漿性能差，沉渣超差，開挖后墻面大面積漏筋，后期處理難度較大。

9.3 混凝土斷樁處理

A-B 站區間風井地下連續墻，在基坑開挖距離底板底往上 1.7 m 處出現涌水涌砂（見圖9）。

圖9 基坑涌水涌沙示意圖（單位：mm）

采取沙袋土，水泥袋等進行堵漏，涌水量逐步加大。后采取砂石料（部分混凝土）對滲漏部位回填。滲水量逐步減少。但基坑內水位逐步上升。距離底板底往上 5.4 m 出現另一處滲水點。隨機決定對基坑內回灌水，保證基坑內外水壓平衡。水位上升至底板上 7 m 左右停止注水。地下連續墻背后止水注漿+旋噴樁加固止水+減壓井。待注漿及旋噴樁施工完畢后，施工減壓井，每次抽降水 2 m，監測數據無異常后，進行下一步抽水。保持基坑內外水位高差 2 m，基坑內水位高，基坑外水位低。到達滲漏水點位置對滲漏水點進行處理。

從澆筑記錄及施工日志等資料追溯，系混凝土灌注堵管處理不到位造成斷樁。灌注完成后未對斷樁部位進行處理，又刻意躲避連續墻檢測，承壓水頭高約 7 m，造成涌水涌沙。混凝土稠度必須滿足要求，做好連續墻澆筑的各項準備保證連續墻澆筑連續，地下連續墻檢測應隨機性，針對性。

出現堵管建議處理措施。①澆筑量少的時候，重新清孔，重新澆筑；②拆除導管內混凝土，下放到堵管位置深入 1 m 以上，抽出導管內泥漿，重新澆筑混凝土；③拆除導管內混凝土，下放到堵管位置上 30～50 cm，重新二次開盤剪球法，隔水栓排出后，迅速將導管插入混凝土內；④對出現堵管部位進行補強處理。

10 地下連續墻使用階段

10.1 土方開挖

土方開挖前進行降水作業，確保水位低于開挖面以下。觀察并分析坑內外水頭差判斷地下連續墻是否發揮隔水作用。連續墻的缺陷分級量化，缺陷應進行評估，開挖過程中首先進行驗縫工藝，即優先開挖地下連續墻接縫部位 1 m 深，檢驗接縫質量，發現問題通過預留注漿管、噴射混凝土、剔鑿、化學注漿、深孔注漿等及時處理缺陷。采取中拉槽試驗，遵循時空效應，確保與設計工況一致。

10.2 支撐體系

做好地下連續墻預埋鋼板與支撐體系的有效連接，并根據實際情況適當調整支撐體系，充分考慮支撐體系與主體結構的匹配性。做好軸力預加軸力換算工作，特別注意角撐角度及預加軸力鎖定損失值的影響。

10.3 施工監測及應注意的問題

鋼支撐軸力受溫度影響較大，且基本成正態分布（見圖10）。鋼支撐軸力最大值（60 %～70 %）f，最小值（80 %～100 %）fy，速率為預加軸力的 10 %。受溫度影響，同工況下溫度影響極差值，可能誤報警，支撐軸力不應只以軸力為預警值，應綜合分析測斜、墻頂位移、墻頂沉降等監測數據及實際工況，適當調整預警報警值及相關機制，固定鋼支撐軸力監測時間并考慮溫度的影響。對鋼支撐，當夏期施工產生較大溫度應力時，應及時對支撐采取降溫措施。當冬期施工降溫產生的收縮使支撐端頭出現空隙時，應及時用鐵楔將空隙模緊或采用其他可靠連接措施［6］。針對深大、異形基坑建議引入鋼支撐伺服系統，動態監測，及時補償鋼支撐軸力。

圖10 鋼支撐隨溫度趨勢

11 結語

本文通過地下連續墻的施工工藝、施工設備、施工參數的調整及相關數據的統計，總結了地下連續墻的施工經驗。為今后地下連續墻施工做好了鋪墊。對后續施工有一定指導作用。Q