超深地下連續墻施工技術及控制

張漢卿ZHANG Han-qing

（中鐵二十二局集團軌道工程有限公司，北京 100043）

0 引言

在城市發展進程中，地上空間是非常有限的，所以很多建筑項目開始大范圍的開發地下空間。但是地下空間雖然大，但是存在諸多不確定性因素，受到地理環境、地質條件等多種原因的影響，施工難度相對較大，危險系數較高，對于施工技術的要求會更加嚴格[1]。特別是最近幾年，我國交通事業發展速度越來越快，地鐵成為了人們出行的主要交通工具，在建設過程中，施工技術的嚴格控制便成為了關鍵。當前地鐵基坑圍護結構施工環節以地下連續墻為主，考慮到施工要求，地連墻深度逐漸擴大，有些甚至超出了50m，現場施工各個環節都將面臨著較大的挑戰。目前關于此方面的研究還是比較豐富的，但是學者的研究大多數只針對某一層面進行分析，涉及面較窄，并且理論研究居多，技術研究僅占極少部分?；诖耍疚囊允┕ぜ夹g為研究的切入點，并且通過具體的案例，詳細分析了超深地下連續墻施工中導墻、成槽、鋼筋籠、混凝土澆筑環節的技術要點，在此基礎之上給予了針對性的建議，目的就是為了從技術層面提出切實可行的方法與思路，促進交通領域建設項目高質量發展。

1 超深地下連續墻施工關鍵技術及計算公式

1.1 導墻環節

放樣測樣時以設計圖紙為依據，將原路面破除，確保破除線保持順直，其他位置也不能遭受破壞；為保證成槽機更好的成槽，可適當將土方邊線向外擴展；通常情況下導墻施工環節布置的是C12@200 豎向主筯以及A12@200水平鋼筋，搭接時使用的是綁扎的方法；木模板與木支撐、鋼模板與鋼支撐均可以作為支撐系統；澆筑混凝土之前要對模板穩定性進行檢驗，避免縫隙太大；澆筑時要對稱，搗固時間隔0.5m，排出混凝土中的氣泡；待混凝土強度大于70%時方可將模板拆除，上下道支撐可使用方木，導墻中回填的土方要進行壓實處理；分幅線繪制于導墻頂部，單元槽段要合理編號，將每幅頂面標高明確，以便于鋼筋籠安裝時有充足的數據可以用來參考。

1.2 成槽環節

在成槽施工環節技術的關鍵節點是垂直度的明確，一方面要結合要求，另一方面要考慮到偏差，以1/300 為參考依據，地下連續墻垂直度計算公式如下所示。

此公式中的α 代表的是槽段長度系數；β 代表的是槽段深度系數；D 代表的是連續墻寬度；d 代表的是鋼筋籠籠高；h 則代表的是連續墻設計深度，在實際情況過程中，可以結合工程實情進行取值。除此之外，槽壁穩定性也是成槽施工環節的重點，因為受到支護力問題的影響，槽壁極易出現不穩定情況，此時就需要在成槽施工之前驗算穩定性，具體計算公式如下所示：

公式中不同的字母代表不同的指標，具體見表1 所示。

表1 成槽穩定性驗算指標統計表

通過以上公式便可以看出，無論是將泥漿重度增大，還是將泥漿液面高度提高，都可以將槽壁穩定性增強，而且在成槽施工環節，最大限度降低開槽區域內大量物資的堆放，或者避免重車來回行駛，同樣也能夠降低槽壁變形發生的幾率，對于穩定性的提高也有一定的促進作用[2]。

1.3 鋼筋籠制安環節

地下連續墻使用的鋼筋籠與結構墻體鋼筋非常相似，以縱向主筋、水平分布筋、拉筋、桁架筋、剪力筋、吊筋等構成，整個鋼筋籠體積較大，較重，對于制定與安裝有著較高的要求[3]。其中H 型鋼多以成品為主，也有部分施工方會選擇現場制作與加工，此時就要嚴把材料這一關，同時還要做好焊縫處理；水平桁架筋和水平鋼筋以及豎向桁架和主筋間連接時多使用焊接的方法；主筋間連接則使用螺紋套；水平鋼筋和豎向主筋連接使用的是點焊法；主副吊起吊以后，空中操作時會慢慢轉向由主吊將鋼筋籠重量承擔起來，副吊不再承重，主吊會將其緩慢吊入槽中。在吊裝鋼筋籠時要嚴控變形及彎曲問題，由于主吊與副吊間有著較大的撓度，所以可以通過電焊的方法將桁架鋼筋、主筋、分布筋進行加固；同時還要強化首道吊點橫向桁架；適當將縱向桁架數量增加一些；吊點部位調整過程中，主吊、副吊間距調整為規定距離；吊裝進行轉體環節要將主副吊移位到吊裝合適位置，卸扣安裝于吊點部位，對鋼絲繩穩定性進行檢查，水平起吊時，鋼筋籠慢慢上升，待到達0.5m 的時候，對鋼筋籠拆焊、變形情況檢查；主吊吊鉤繼續向上升起，副吊結合鋼筋籠距離地面的位置，給予主吊操作一定的輔助，速度要慢、要穩；如果鋼筋籠被全部吊起以后，主吊進行旋轉，副吊則調整為合適位置，直到鋼筋籠與地面保持垂直距離；這時候可以將副吊和吊具間的連接拆除，撤離施工區域；而此時主吊仍然要繼續操作，直至鋼筋籠吊到槽段上方位置，平穩放置鋼筋籠。

2 超深地下連續墻施工技術案例

2.1 工程概況

本次研究選取的案例為某車站標準段施工，本施工段屬于湖沼相沉積平原地貌單元，上部為新近堆積的填土、湖沼上沉積的粘性土層和海相沉積的淤泥質軟土層，中、下部為沖湖相、河湖相沉積的粘性土層、砂層及圓礫層，下伏基巖為下白堊統黃尖組凝灰巖。案例工程中底板埋深約16.7m，盾構井段底板埋深18.7m，標準段、盾構井段底板位于1-2 層淤泥，地基土壓縮性高，易產生過大沉降量，地基土穩定性差，屬不穩定地基，地基土均勻性較好，屬較均勻地基。

2.2 地質水文概況

案例工程地質水文自上而下依次是碎石填土、索填土、粉質粘土、粘質粉土、淤泥質黏土、黏土。車站底板主要位于淤泥質黏土；地墻墻趾位于黏土、粉質黏土以及黏土間。不同的地質物理力學指標有所不同，具體見表2 所示。

表2 案例工程淤泥質黏土與淤泥粉質黏土物理力學指標對比

2.3 導墻施工

導墻按50m 分段施工，基礎開挖采用人工配合挖掘機進行，開挖成型以后在基礎底部鋪設一層5cm 厚混凝土墊層，然后在墊層表面進行施工放樣、鋼筋綁扎、支立模板、澆搗混凝土、人工收面、拆模、回填、灑水養護。因成槽機的抓斗寬2.8m，同時由于分幅槽寬等原因，為確保地下連續墻成槽時能順利進行以及轉角斷面完整，轉角處導墻需沿軸線外放不小于0.1m。導墻施工時墻趾應插入未經擾動的原狀土層中；T 字、Z 字幅導墻深度和鋼筋應加強；導墻拆模后設置兩檔對撐，并向導墻溝內回填土方，以免導墻位移。

2.4 成槽施工

為了確保成槽過程中槽壁更加穩定，在使用成槽機開挖時，要一邊開挖一邊往槽段中及時補充泥漿，使泥漿液面始終保持在導境況頂面以下50cm 位置[4]。成槽施工中垂直度的把控是關鍵，使成槽機保持水平狀態，由專人指揮，抓斗下槽準且穩，確保地下連續墻垂直度在1/300 以內。針對單元槽段施工采用三抓的方法，由兩側開始，挖至2.8m 寬以后挖中間槽壁位置。在兩側已經挖空以后要保證抓斗兩側均衡受力，必要時進行糾偏操作，確保成槽垂直度與要求相符。針對連接以及閉合槽施工時使用兩抓的方法，單抓寬為2.8m，然后再未完成一抓操作，最大限度降低槽段暴露時間，避免出現塌方事件。具體的成槽順序見圖1 所示。圖示中標注的數字代表的是成槽的具體順序。

圖1 地連墻單元槽段成槽順序圖（左為正視圖，右為側視圖）

2.5 鋼筋籠施工

地下連續墻在鋼筋籠施工過程中要保證長度，必須在55-57m 間，素混凝土段處于鋼筋籠下方7m 位置，鋼筋籠厚度為1.06m，寬度則是5m。兩側保護層設置為7cm，每一個都要有相應的鋼墊塊，使用的鋼接頭為工字形狀的[5]。鋼筋籠上節是44m，下節是13m。同時在施工之前將現場打掃干凈，準備充足的設備及工具。焊接鋼筋籠的時候要以具體要求為依據，保證焊縫及長度達標。質量驗收過程中要劃分不同的類型，其中包括鋼筋籠半成品、上下排鋼筋、桁架、預埋件、整體驗收等諸多內容。吊裝施工時由專人負責對吊裝參數檢測，布置警戒線，提高安全系數。為保證吊裝時更加穩定，合理設計吊點，使鋼筋籠受力均衡，榀桁架數量要充足，彎曲位置還要增加加強筋，確保安全吊裝。待每一個環節施工結束以后，由監理人員驗收合格以后才能進行下一步操作。

2.6 混凝土澆筑

本案例使用的是強度等級水下C35 混凝土，抗滲性達到了P10。為了使地下連續境況能夠達到較好的澆筑效果，混凝土和易性優勢突出，進入泵中以后的塌落度保持在180-220mm 間。針對“一”字型槽槽段灌注時使用的是兩支導管，首次澆筑時導管距離槽底0.5m 以內，開始灌注時裝有混凝土的罐車會直接澆筑至槽口導管內；針對“L”字型、“Z”字型地下連續墻，綜合考慮了混凝土液面要達到均勻上升的要求，灌注時適當增加了導管數量，確保液面最高和最低高差值在0.3m 以內。并做好相應的記發，保證施工達標。澆筑時混凝土面高度的探測使用的是測錘，以此來推算出混凝土中導管深度。施工時要考慮到環境污染問題，為此要及時處理溢出泥漿。槽口位置安裝了蓋板，主要是避免混凝土掉入。兩個導管同一時間進行澆筑，混凝土面均勻升起。導管和混凝土液面保持2-6m 間距，連續性進行澆筑，間隔時間應該在30min 內，保證混凝土面升起的速度在3m/h 之內。澆筑混凝土時具體的施工要求見圖2 所示。

圖2 混凝土澆筑示意圖

3 超深地下連續墻施工技術控制要點

3.1 結合地質條件，合理選擇挖槽方案

超深地下連續墻施工環節涉及到的細節非常多，而且極易受到地質條件的影響，特別是在地質變化較大的情況下，施工現場有一些槽段土質堅硬，無形之中加大了難度，這也在很大程度上使得成槽精度大幅度降低。此時就要綜合考慮地質條件，保證挖槽方案的合理性、可行性，一方面要制定抓斗挖槽方案，另一方面還要系統化的分析沖擊成槽等情況，只有將多種情形有效結合在一起，做到深入分析，細致探討，才能制定出更加合理的挖槽方案。

3.2 依據劃分標準，細致劃分槽段

劃分槽段同樣也是非常重要的，必須要根據劃分標準。挖槽是按照一個個單元槽段進行挖掘的，在一個單元槽段內，挖掘機械可以挖一個或幾個挖掘段。劃分單元槽段就是將各種單元槽段的形狀和長度標明在墻體平面圖上，它是地下連續墻施工組織設計中的一個重要內容。單元槽段的最小長度不得小于一個挖掘段，即不得小于挖掘機械的挖土工作裝置的一次控土長度。從理論上講單元槽段愈長愈好，因為這樣可以減少槽段接頭數量，增加地下連續段的整體性和截水防滲能力，而且簡化施工，提高工效。但是在實際工作中，單元槽段的長度又受到諸多因素的限制，必須根據設計、施工條件進行綜合考慮。決定單元槽段長度的因素有：①設計構造要求。如墻的深度和厚度；②地質水文條件。當土層不穩定時，為防止槽壁倒坍，縮短挖槽時間，應減少單元槽段的長度；③地面荷載及相鄰建筑物的影響。較大的地面荷載和高大的建筑物會增大槽壁受到的側向壓力，影響槽壁穩定性，這種情況下應縮短單元槽段長度，以縮短槽段開挖與暴露時間；④現有起重機的起重能力和鋼筋籠的吊放方法。鋼筋籠多為整體吊裝，要根據施工單位的起重機械的起重能力，估算鋼筋籠的重量及尺寸，以此推算單元槽段長度；⑤單位時間內混凝土的供應能力。一般情況下一個單元槽段長度內的全部混凝土，宜在4h 內（混凝土初凝前）澆筑完畢；⑥工地上具備的泥漿池容積；⑦混凝土導管的作用半徑；⑧施工技術的可能性，連續操作有效工作時間等因素，其中最重要的是要保證一個單元槽段在挖掘、吊放鋼筋籠和灌注混凝土期間槽壁的穩定性[6]。一般情況下，多采用2～4 個挖掘段（控槽機的一個最小挖掘長度作為一個挖掘段）組成一個單元槽段，長度多為4～8m，但也有取10m 甚至更長的情況。結合以上劃分標準，一方面不會破壞到槽壁穩定性，另一方面也全面考慮到了建筑物周邊環境、挖槽機類型等諸多因素，在有效執行標準的基礎之上，才能最大限度降低接頭數量的產生，促進施工效率、地連墻防水性、整體性的提高。

3.3 嚴格防止導墻開裂以及位移問題的發生

導墻施工的目的就是為了保證挖槽機操作時有足夠的泥漿，避免槽口出現坍塌事件，使施工環節水平及豎直測量操作時可以作為參考的依據，同時也可以使混凝土管安裝、挖槽機架設時提供支點。導墻施工關鍵在于降低開裂、變形、位移等問題的發生。所以在此環節要特別注意拆模以后將支撐體系架設于墻體上，這樣可以在很大程度上確保混凝土具備一定的強度，并且一切重型機械設備不得在導墻周邊放置或者停留。

3.4 準確把握地連墻鋼筋吊裝方案制定要點

地連墻鋼筋籠尺寸的確定應該以單元槽段為依據，保證吊裝方案制定以及實施的合理性、科學性的基礎之上，使鋼筋籠整體剛度滿足要求。同時還要結合鋼筋籠重量、起吊方式、吊點部位等諸多層面，將2 榀-4 榀縱向鋼筋桁架、主筋平面斜向拉條設置在鋼筋籠內部，主要是為了避免起吊操作過程中鋼筋籠出現橫向變形問題，或者在吊放于槽中的時候出現變形情況。

3.5 地連墻混凝土必須符合配合比設計要求

澆筑混凝土是地連墻施工中的重要環節，可考慮使用導管澆筑水下混凝土的方式，此方法和水上澆筑對比，前者調整了各項指標，保證了指標數值的合理性，與設計要求更加匹配。在施工環節，要以具體規范與要求為依據進行導管澆筑操作，以此來確?；炷僚浜媳鹊暮侠硇?。同時還要考慮到澆筑效果塌落度具備一定的流動性，以免發生離析問題，保證槽內基本均衡水平大幅度提升。也可將適量木質素磺酸鈣添加至混凝土內，借助外劑作用，使混凝土和易性得到較好的改善，促進塌落度增加的同時，強度提升。

4 結束語

在建筑施工領域，地下連續墻施工是目前交通建設中極其常見的手段，隨著連續墻深度的逐漸擴大，也使得施工面臨著較大的挑戰。為此，施工單位要特別重視超深地下連續墻施工技術的掌握與應用，把握每一個環節的要點，進而才能保證施工質量。