地下连续墙施工过程中的风险控制

王久军

摘要 地下连续墙施工技术越来越多的应用在现代工程之中，特别是在深基坑工程中，采用地下连续墙作为围护结构的案例越来越多。如何保证地连墙槽壁的稳定性，防止塌方，保证钢筋笼的顺利下放和砼浇筑是确保地连墙乃至整个基坑工程安全的重要环节。因此地下连续墙施工过程中对各项风险加以防范和控制显得尤为必要。

关键词地下连续墙风险稳定渗透安全

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

地下连续墙施工技术起源于欧洲，1958年传到中国，在青岛崂山的水库建设中进行了第一次的试验性施工。随着时代的发展与技术的进步，多年来地下连续墙施工技术得到了巨大的发展，特别是在深基坑工程中，采用地下连续墙作为围护结构的案例越来越多。但是地下连续墙在施工过程中一直存在不少风险，施工过程中需特别注意，加以防范以保证地下连续墙的施工质量。

二、地下连续墙施工的基本思路

地下连续墙施工是利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成的一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。

三、地下连续墙施工过程中存在的风险与分析

1、墙侧土体塌方，地连墙塌槽

地下连续墙施工过程中，需利用各种成槽机械在地下挖出窄而深的沟槽。虽然有泥浆的护壁作用但是槽壁的稳定性一直是地下连续墙施工过程中存在的一个重要问题。尤其是在松散的砂性土体中墙侧土体塌方造成地连墙塌槽的状况时有存在。

地连墙一旦塌槽，会对墙体的浇注质量，地连墙的承载能力以及周边的建筑物等产生不利影响，特别是在施工过程中出现土体塌方的状况很有可能造成成槽机械的抓斗卡住等突发状况，进而直接影响工程的总体质量和进度。

槽壁塌方、失稳分为整体失稳和局部失稳两大类。

整体失稳：尽管开挖深度通常都大于20m，但失稳往往发生在表层土及埋深约5~15m内的浅层土中，槽壁有不同程度的外鼓现象，失稳破坏面在地表平面上会沿整个槽长展布，基本上呈椭圆形或矩形。因此，浅层失稳是泥浆槽壁整体失稳的主要形式。

局部失稳：在槽壁泥皮形成以前，槽壁局部稳定主要靠泥浆外渗产生的渗透力维持。当诸如在上部存在软弱土或砂性较重夹层的地层中成槽时，遇槽段内泥浆液面波动过大或液面标高急剧降低时，泥浆渗透力无法与槽壁土压力维持平衡，泥浆槽壁将产生局部失稳，引起墙侧超挖现象，导致后续灌注混凝土的充盈系数增大，增加施工成本和难度。

2、钢筋笼卡槽

地下连续墙在钢筋笼下放过程中，因槽壁的垂直度等问题会出现钢筋笼卡槽的问题。钢筋笼一旦卡槽，会造成钢筋笼下放不到位，直接影响地下连续墙在后续基坑围护过程中的效用。预防钢筋笼卡槽是保证地下连续墙基坑围护效果的基本措施。

四、地下连续墙施工过程中的风险控制措施

1、进行试验段地下连续墙施工，掌握基本参数

进行地下连续墙施工时，在施工前，往往要先进行地下连续墙试成槽。确定施工机械的性能、泥浆的施工参数，并且提前对地质情况进行了解，按照成槽过程中的实际情况与地质勘察报告相比对，掌握各项施工的基本数据。试验段地下连续墙的开展将以施工实际验证各个环节的技术参数，并根据槽段反映的情况对各类参数进行调整和修正。这是确保后续地下连续墙施工顺利进行的必备条件，也是预防控制地连墙各类风险的重要措施。

2、预防地连墙塌槽的控制措施

地下连续墙施工过程中保持槽壁稳定性防止槽壁塌方十分关键。一旦发生塌方，不仅可能造成“埋机”危险、机械倾覆，同时还将引起周围地面沉陷，影响到邻近建筑物及管线安全。如槽壁塌方发生在钢筋笼吊放或浇筑混凝土过程中，将造成墙体夹泥缺陷，使墙体内外贯通。

预防地下连续墙的塌槽主要分为成槽前的预防措施和成槽过程中的控制措施。

（1）成槽前的预防措施

成槽前的预防措施主要以对地连墙两侧的土体进行加固为主，目前最常用的方法是利用水泥搅拌桩对墙体两侧的软弱地层进行加固硬化，防止地连墙成槽施工时槽壁塌方。

（2）成槽过程中的控制措施

成槽过程中控制槽壁塌方主要是靠泥浆的护壁作用。目前地下连续墙采用的护壁泥浆多为膨润土型泥浆。主要机理是泥浆通过渗透在槽壁上形成泥皮，并在压力差（泥浆液面与地下水液面的差值）的作用下，将有效作用力（泥浆柱压力）作用在泥皮上以抵消失稳作用力从而保证槽壁稳定。

泥浆性能对槽壁稳定起着至关重要的作用。从泥浆护壁机理可以看出，其必须具备两个条件才能达到护壁效果。一是必须形成一定高差的泥浆液柱压力，二是泥浆在渗透的作用下形成一定厚度的泥皮。因此在施工中应适当调整泥浆重度，并尽量提高泥浆液面的高度、及时补浆以保持槽壁的稳定；另一方面尽快形成薄而韧、抗渗性好、抗冲击能力强的泥皮，对泥浆的黏度、失水量、含沙量等要按照试成槽确定的参数严格控制。失水量小的泥浆在槽壁形成的泥皮薄而致密，质量高，有利于槽壁稳定。反之，泥皮厚而软，护壁效果就差。

地下水位的高低直接影响着泥浆护壁的有效作用力（泥浆液面与地下水位面的高差）的大小。压差小，泥浆渗透缓慢，渗透时间长，则泥皮不易形成，不利于槽壁稳定；反之，则有利于槽壁稳定。实践证明，降低地下水位措施能充分发挥泥浆的护壁效果，有效提高成槽的槽壁稳定性。

（3）保证槽壁稳定性的其它措施

1）槽段分幅宽度是影响槽壁稳定性的重要因素。因为单元槽段的宽深比的大小会直接影响土拱效应的发挥，宽深比越大，土拱效应越小，槽壁越不稳定。通常适宜幅宽在5~7m。

2）成槽机械是影响槽壁稳定性的一个重要因素。利用成槽机械进行成槽施工时，要做到快抓慢放，减小抓斗上下移动时对槽壁的撞击作用。

3）减小地面荷载保证槽壁稳定性。若槽段周边存在地面超载现象会加大槽壁及其附近土体的剪应力值，从而使槽壁附近土体破坏。施工过程中地连墙周边的荷载主要是大型机械设备如成槽机、履带吊、土方车及混凝土罐车等频繁移动带来的压载及振动。应尽量使大型设备远离地连墙，正处于施工过程中的槽段周边可铺设路基钢板加以保护，并严禁在槽段周边堆放钢筋等施工材料。

4）缩短开挖时间保证槽壁稳定性。充分考虑“时空效应”控制成槽时间也是槽壁稳定的关键因素。

3、地下连续墙钢筋笼卡槽的控制措施

吊放钢筋笼是地下连续墙施工过程中的重要一环，也是最容易出现问题。保证钢筋笼顺利下放，预防钢筋笼卡槽的控制措施主要有以下几个方面：

（1）施工现场应搭设钢筋笼加工平台，保证钢筋笼的平整度，确保吊放时顺利插入槽段内。

（2）钢筋笼加工制作过程中要保证焊接牢固，确保起吊过程中不发生较大变形，改变垂直度进而影响顺利下放。

（3）下放钢筋笼时最重要的是钢筋笼要对单元槽段的精准定位。钢筋笼进入槽段内时要徐徐下放，同时要避免钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。

（4）起吊钢筋笼的各类起吊设备必须要有一定的安全储备，一旦发生突发状况应立即将钢筋笼重新吊出，查明原因后尽快解决，不能强行插放，否则会引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌，产生大量沉渣。

五、结束语

上述风险控制措施在天津市滨海新区于家堡综合交通枢纽工程（64m超深地下连续墙）中的应用已起到了很好的效果。目前，针对地连墙存在的各项问题，新的技术也在随之发展。但是不管怎样发展，施工过程中加强对各类风险的预防、控制和处理仍然将是确保工程安全的重要措施和手段。

参考文献：

1、地下连续墙的设计施工与应用，丛霭森，中国水利水电出版社

2、基坑工程手册，刘国彬 王卫东，中国建筑工业出版社

3、深基坑围护地连墙设计中几个问题探讨《水文地质工程地质》2004年 第3期