超深地下连续墙施工重难点以及应对措施

梁艳文

（上海远方基础工程有限公司，上海 200436）

0 引言

城市用地越来越紧张，地上空间开发越来越受到限制，开发城市地下空间资源已成为各个城市建筑发展的大趋势。自上世纪50年代以来，地下连续墙作为一种安全可靠的挡土止水围护形式被越来越多的设计者采用，其设计、建造深度也不断地创造新纪录，超深地下连续墙应运而生，而国内目前能独立施工超深地下连续墙的专业型企业屈指可数。为推动超深地下连续墙施工技术的发展，本文通过几个已施工的超深地下连续墙项目（深度均在65 m以上）对超深地下连续墙的施工重难点以及应对措施进行总结。

1 超深地下连续墙施工重难点分析

超深地下连续墙普遍墙趾进入中风化岩层，一方面满足止水的要求，另一方面满足承载要求。这就造成超深地下连续墙成槽施工难度很大，槽壁稳定的时间很长，钢筋笼普遍很重、吊装风险很高，接头渗漏水的概率很大。

以下几点是超深地下连续墙施工的重难点。

1.1 重车行走施工便道

重车行走施工便道作为临时设施在地下连续墙施工过程中起着关键性的作用，便道的好坏直接影响后续施工的速度以及周边环境。超深地下连续墙施工过程中，重车行走施工便道需能满足重型液压抓斗成槽机、混凝土运输罐车，特别是大型履带吊（空车或加载）的行走，确保地面沉降不会影响到周边管线以及周边建筑物，故选择何种结构的重车行走便道是超深地下连续墙安全、顺利施工的一大重点。

1.2 成槽施工

超深地下连续墙墙趾普遍进入中风化岩层1～8m，岩层单轴抗压强度普遍在10MPa以上，单一的液压抓斗成槽机械和传统的成槽工艺无法满足成槽的质量和速度要求，故选择何种成槽机械以及成槽工艺是超深地下连续墙顺利、高效、经济施工的一大难点。

1.3 槽壁稳定性

超深地下连续墙成槽时间较长，后续工序较普通的地下连续墙多，要求槽壁稳定的时间成倍增加，这就对护壁泥浆的技术指标要求很高，特别是穿过较厚砂层的情况下，泥浆指标需做专门的试验。故配制较稳定的泥浆，同时辅助其它措施（槽壁三轴水泥土搅拌加固）是超深地下连续墙施工的重中之重。

1.4 刚性钢板接头的安装和钢筋笼的吊放

超深地下连续墙接头设计普遍采用刚性钢板接头，且钢板厚度大多在10mm以上，往往单榀的重量近10 t重，而首开幅需在两端头各安装1榀，仅刚性钢板接头的重量就达20 t，这使得整个钢筋笼的重量大幅增加；且往往超深地墙的钢筋笼几乎同槽深，长度很大；槽壁垂直度控制不到位，很容易发生卡笼事故。故超深地下连续墙的刚性钢板接头的安装和钢筋笼的安全、顺利吊放既是施工重点，也是施工难点。

1.5 先行槽段刚性钢板接头的清理

地下连续墙槽段接头是整个围护的薄弱点，渗漏水通常与接头施工质量缺陷紧密相连。超深地下连续墙由于极大的深度产生较大的浮力使得传统的刷壁器无法和接头钢板紧密的接触，以致很难将接头刚性钢板上粘附的泥土刷除彻底，从而在浇筑混凝土时形成夹泥、夹砂，开挖后极易形成渗漏点，影响基坑的开挖安全。故高效的刚性钢板接头清理工艺是保证超深地下连续墙接缝施工质量的重中之重。

2 超深地下连续墙施工重难点应对措施

2.1 重车行走施工便道

地下连续墙施工选用的机械对场地承载力要求比较高，因为在作业场地内有成槽机、起重机械以及混凝土搅拌车作业等，所以要保证作业面的地基有足够的强度。通过分析多年的施工经验和施工案例，得出以下常用设计参数：

1）荷载100 t以下的作业面用单层φ12@400螺纹钢钢筋网片制作，混凝土厚度20 cm，混凝土标号C20。

2）荷载250 t以下的作业面用双层φ12@300螺纹钢钢筋网片制作，混凝土厚度25 cm，混凝土标号C25。

3）荷载250 t以上的作业面用双层φ16@200螺纹钢钢筋网片制作，混凝土厚度30 cm，混凝土标号C30。

65m以上超深地下连续墙钢筋笼重量一般在60～100 t，主履带吊一般采用 250～400 t，故重车行走施工便道一般采用3）型，即双层双向φ16@200螺纹钢钢筋网片制作，混凝土厚度30 cm，混凝土标号C30。

实际施工时，道路基本满足施工需要，未影响施工工期。

2.2 成槽施工

2.2.1 成槽工艺（设备选型和开挖工艺）

成槽一般采用“两钻一抓”的施工工艺，首先采用旋挖钻机或冲击锤进行引孔，然后采用液压抓斗进行成槽开挖。

成槽开挖主要机械一般选用德国利勃海尔BS655型液压抓斗或上海金泰SG60。

旋挖钻机旋挖引孔：成槽施工时，首先根据槽段的幅宽确定旋挖引孔的位置和数量，一般按图1进行控制。

图1 旋挖钻引孔示意图Fig.1 Diagram of the guiding hole

1）旋挖钻引孔的中心间距应根据液压抓斗成槽机斗体宽度而定，斗体宽度均为2.8～3.1m，故旋挖钻施工时，钻孔中心间距应尽量保证在2.8～3.1m，保证液压抓斗成槽机的最大开挖效率和开挖垂直度。

2）槽段开挖：引孔后，液压抓斗成槽机分别对2个槽段进行开挖，直至设计深度。液压抓斗成槽机开挖顺序见图2。

图2 地下连续墙单元槽段成槽顺序图Fig.2 Sequence diagram of excavation of the diaphragm wall unit groove

2.2.2 成槽控制要点

1）液压抓斗成槽机和多功能（旋挖）钻机的垂直度控制

成槽质量的关键在垂直度控制上，为保证成槽质量，有效控制垂直度（1/600），采取如下措施：

①成槽过程中利用液压抓斗成槽机的显示仪进行垂直度跟踪观测，做到随偏随纠，达到设计的垂直度要求。

②合理安排每个槽段中的挖槽顺序，使抓斗两侧的阻力均衡。

③消除成槽设备的垂直度偏差，根据液压抓斗成槽机的仪表控制垂直度。

④在成槽过程中，液压抓斗成槽机司机与专业看槽人员应时刻注意槽段垂直度，做到随挖随纠，每成槽15～20m，采用超声波检测1次槽段垂直度，与液压抓斗成槽机垂直度显示仪进行对比，如发现机械显示仪存在偏差，及时进行校正；成槽机司机应对当班成槽垂直度高度负责，绝对不能超过设计要求（1/600）垂直度。

2）成槽

挖槽过程中，抓斗出入槽应慢速、稳当，对不同土层采用不同的掘进速度，减小对槽壁的扰动，根据液压抓斗成槽机仪表及实测的垂直度及时纠偏。

3）槽深测量及控制

①挖槽时应做好施工记录，详细记录槽段定位、槽深、槽宽等，发生问题，及时分析原因，妥善处理。

②槽段挖至设计高程后，应及时检查槽位、槽深、槽宽等，合格后方可进行清底。

③成槽过程中利用液压抓斗成槽机的显示仪进行槽深跟踪观测，做到随挖随纠，达到设计要求。

④槽深采用标定好的测绳测量，每幅根据其宽度测2～3点，同时根据导墙标高控制挖槽的深度，以保证设计深度。

⑤清底应自底部抽吸并及时补浆，清底后的槽底泥浆比重不应大于1.15，沉淀物淤积厚度不应大于100mm。

4）导墙拐角部位处理

液压抓斗成槽机械在地下墙拐角处挖槽时，即使紧贴导墙作业，也会因为抓斗斗壳和斗齿不在成槽断面之内的缘故，而使拐角内留有该挖而未能挖出的土体。为此，在导墙拐角处根据所用的挖槽机械端面形状相应延伸出去20～30 cm，以免成槽断面不足。

5）沉渣处理

采用黑旋风250型除砂机进行除砂，控制时间4～6 h，待泥浆含砂率降到4%以下时，静置2 h，用超声波测试槽壁稳定性及沉渣厚度，确保静置12 h后沉渣厚度在20 cm以内；在除砂过程中跟踪观测泥浆液面，及时补充泥浆，确保泥浆对地下水的压力差，减少塌方的可能性。

2.3 槽壁稳定性控制及针对性措施

槽壁稳定性是地下连续施工的重中之重，对影响槽壁稳定性的关键点制定以下技术措施。

1）地下水头控制

根据相关的技术要求，结合以往的施工经验，成槽时槽段内泥浆液面应高出地下水位1.5m左右才能有效控制地下水头。本工程导墙制作时要求导墙顶面高于地下水位1.5m，如局部高差不足时，可采取增大泥浆比重的措施，或者采取降水的措施。

2）泥浆制作

泥浆质量的好坏，直接影响到墙体质量。泥浆的性能参数及技术指标应严格按照规范要求制备。泥浆施工质量控制要点为：

①泥浆选用环保型泥浆。泥浆搅拌严格按照操作规程和配合比要求进行，新拌制的泥浆应在槽中存放24 h以上，并不断地用泵搅拌，使膨胀土充分水化后方可使用。

②在成槽施工中，泥浆会受到各种因素的影响而降低质量，为确保护壁效果，应对槽段被置换后的泥浆进行分离净化处理，符合标准后方可使用。对不符合要求的泥浆进行处置，直至各项指标符合要求后再使用。

③对严重水泥污染及超比重的泥浆作废浆处理，用密闭车辆运到指定地点，不得污染环境。

④施工期间，严格控制泥浆液体，保证槽内泥浆液位必须高于地下水位1.5m以上，而且不低于导墙顶面0.5 m。在容易产生泥浆渗漏时，应及时堵漏和补浆，使槽内泥浆液面保持正常高度。

3）泥浆控制

采用优质泥浆材料制备泥浆，使泥浆具有良好的物理稳定性和化学稳定性。

使用泥浆分离设备黑旋风250进行除砂。在成槽施工过程中泥浆含砂率（特别是砂层达到20m以上的）比较大，需要用泥浆分离设备分离砂粒。

4）施工荷载控制

在槽段成槽过程中，尽量控制大型机械在槽段边的扰动，以及严格控制槽段边的物体堆载情况，尽量减少外部施工荷载对槽壁稳定性的影响。

5）辅助性措施

对于超深地下连续墙工程，为确保槽壁长时间稳定，满足成槽后续施工，建议对地下连续墙内外侧进行水泥土搅拌加固。

2.4 刚性钢板接头的安装和钢筋笼的吊放

1）刚性钢板接头的连接首先需制作相应的连接平台，平台的任意两点的高差小于5mm，防止接头竖向错台严重，影响钢筋笼的下放；水平向采用挡板固定，挡板设置需拉直线，左右偏差小于5mm，确保水平向不错台。

2块钢板接头焊接时，需在上部拉直线控制钢板接头的整体平顺性。

2）超深地下连续墙钢筋笼建议采用整体制作、分节吊装的形式，分节的位置一般符合以下3种情况：

①一般位于基坑开挖底标高以下；

② 尽量在基坑开挖后地墙被动土压力面以下；

③一般选在下部钢筋较少的断面。

超深地下连续墙由于钢筋笼很长、很重，分节吊装可以大大减小起吊高度，降低吊装安全风险，且在一定程度上可以降低吊装施工成本。

2.5 先行槽段刚性钢板接头的清理措施

利用旋挖钻机钻杆的强制导向，促使刷壁器与先行槽段钢板接头紧密接触，克服了传统钢丝绳刷壁器无法紧靠接头的缺陷，大大提高了刷壁工效，并且加强了刷壁效果。图3是在超深槽段刷壁中使用的导向式刷壁器。

图3 导向式刷壁器照片Fig.3 The photo of the guiding brush

3 结语

常规的地下连续墙施工工艺已无法解决现有超深地下连续墙施工过程中遇到的问题。本文通过解决实际问题对地下连续墙施工工艺进行改进，很多改进后的工艺操作起来简单，对解决超深地下连续墙施工遇到的问题和缺陷是非常有效的。

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