浅谈地下连续墙在沿海地区基坑支护中的应用

■于明策 ■中铁建设集团有限公司铁路工程总指挥部，北京 100131

1 前言

地下连续墙施工法又称混凝土帷幕法。是在地面沿着拟建的地下结构或高层建筑基坑的周边，用特制的挖槽机械，在泥浆护壁状态下开挖一定长度的沟槽，然后将钢筋笼吊放入沟槽，用导管法在充满泥浆的沟槽内浇筑混凝土，混凝土从沟槽底部逐渐向上浇筑，同时将泥浆置换出来，在地下形成钢筋混凝土墙段，把各单元墙段用特制接头逐一连接起来，形成一个整体的地下连续墙。

地下连续墙施工时振动小、噪音低非常适合在城市施工;且刚度大、承载力高极难发生地基沉降塌方事故，已成为深基坑支护工程不可缺少的挡土结构，因此地下连续墙的施工技术研究对我们公司有着重要意义。

2 工程概况

项目位于浙江省沿海地区，总用地面积107852m2。基坑内土质主要为淤泥质粘性土及粘性土，属典型的软土地基。地铁及南站房局部基坑围护采用1000mm、800mm 两种厚度地下连续墙，总共134 幅，幅宽以6m 为主，最大幅宽6.5m，标准段基坑地面以下开挖深度约为21.198～24.978m。本工程地下连续墙深度最大为46 米，钢筋笼重量约为48T。拟建场地质结构由上至下60 米范围内分别由8 层土层组成，地墙需要穿过5 层土层，见下图:

3 施工主要机械

地下连续墙施工主要采用液压抓斗沉槽机、履带吊、刷壁器、混凝土浇灌机架和锁口管顶升架等机械，

具体见下图:

刷壁器

锁口管顶升架

混凝土浇灌机架

沉槽机

4 施工工艺

4.1 工艺流程

4.2 导墙的施工

4.2.1 导墙施工工序

场地平整→测量定位→挖槽及处理弃土→垫层→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆模及设置横撑

4.2.2 导墙施工方法

(1)导墙形式的确定。导墙设计采用“((”型整体式钢筋混凝土结构，间距大于地墙厚度50mm。导墙顶面一般比相邻地面高出40～50毫米，深度按设计要求控制一般不小于1.8 米深度，但要确保导墙趾坐落在原状土层上，防止导墙基底不实造成导墙整体沉降。导墙顶面宽度为1.0m，导墙筋与基坑内外两侧施工道路和临时便道内的钢筋连接成整体。(导墙配筋、混凝土强度一般由施工单位提供设计确定，参见右图)

导墙配筋图

(2)导墙沟槽的开挖。采用小型反铲挖掘机开挖，侧面人工修直，坍方或开挖过宽的地方施作120 砖墙外模。在坑底中央设置一排水沟，在一定距离设置集水坑，用抽水泵排水。在平面上导墙施工接头与地下连续墙接头应错开。在开挖导墙时，若有废弃管线等障碍物必须清除，并严密封堵废弃管线断口，防止其成为泥浆泄漏通道。

(3)导墙钢筋绑扎及模板支设。导墙筋与基坑内外两侧施工道路和临时便道内的钢筋连接成整体。导墙施工一般按30～40m长左右作为一个施工流水段，现场应根据钢模板资源配置量情况，依施工计划具体安排作业段流水搭接施工;但导墙一次成型施工段长度不宜超过60m。导墙模板采用标准钢模板，用8#槽钢固定。(详见右图)

(4)导墙混凝土浇注。导墙要分段对称浇筑，施工一般按30～40m 长左右作为一个施工流水段;一次成型施工段长度不宜超过60m，以确保每段导墙制作质量，并使导墙施工段接头与地下连续墙之间的接头位置相互错开。

(5)导墙模板拆除及回填。导墙混凝土强度达到70%后方可拆模，导墙模板拆除后统一设置10cm 直径上、中、下三道原木支撑，水平距离为0.8m。导墙内墙面要垂直，净距为墙厚的+50mm，平面位置与纵横轴线间距的允许偏差为±10mm，顶面平整度小于5mm。导墙拆模经支撑后，及时做好沟槽回填土工作，以保障施工安全。

导墙模板拆除

墙间原木支撑

沟槽回填

沟槽回填

4.2.3 导墙质量控制

4.3 泥浆的制备与管理

4.3.1 泥浆制作设备

采用箱式泥浆箱进行泥浆制作，现场根据需要配置泥浆箱数量。

4.3.2 泥浆的配置

(1)泥浆应根据工程的地质情况进行配置。泥浆拌制材料优先采用膨润土，如采用粘土，应进行物理、化学分析和矿物鉴定，其粘粒含量应大于50%，塑性塑性指数应大于20，含砂量应小于5%，二氧化硅与氧化铝含量比值宜为3～4。(理论)

泥浆箱

(2)泥浆具有护壁防止槽壁坍塌的功能，在地墙成槽时及时灌入护壁泥浆。泥浆对挖槽施工影响很大，泥浆性能的优劣直接影响到地墙成槽施工时槽壁的稳定性。泥浆的比重和粘度应视土质而定，遇有粉砂、细砂地层时提高泥浆粘度，但不大于45s;当地下水位较高时，可提高泥浆比重，但不宜大于1.25 克/立方厘米。护壁泥浆在循环使用中经常测定其性能指标，施工过程中如果泥浆指标不能满足槽壁稳定，应及时对泥浆指标进行调整，对用过的浆液进行净化处理达到指标后重复使用。

4.3.3 技术要求

(1)泥浆搅拌严格按照操作规程和配合比要求进行，泥浆拌制后应静置24 小时后方可使用;

(2)在成槽施工中，泥浆会受到各种因素的影响而降低质量，为确保护壁效果及混凝土质量，应对槽段被置换后的泥浆进行测试，对不符合要求的泥浆进行处理，直至各项指标符合要求后方可使用;

(3)对严重水泥污染及超比重的泥浆(泥浆比重＞1.3，pH 值＞14时)作废浆处理，废弃泥浆应根据城市环卫要求用全封闭运浆车运到指定地点，保证城市环境清洁;

(4)严格控制泥浆的液位，保证泥浆液位在地下水位0.5 米以上，并不低于导墙顶面以下30 厘米，液位下落及时补浆，以防塌方。

4.4 成槽施工

4.4.1 槽段划分

地下连续墙应根据设计图纸地墙槽段划分要求，在成槽施工前应将所施工的每一幅地墙的分幅宽度标志，用红漆直接显著标在导墙顶面上，以便进行挖槽控制。

4.4.2 槽段放样

根据设计图纸和控制点在导墙上精确定位出地墙分段标记线，并根据锁口管实际尺寸在导墙上标出锁口管位置。(见右图)

地墙分幅标识

4.4.3 成槽机垂直度控制

地下连续墙成槽采用长导板液压抓斗挖土，每次挖土前须拎直液压抓斗，保持其成槽垂直度1/500。挖槽在7.0m 深度以内，速度不宜太快。挖槽施工地墙分幅标识中随时注意液压抓斗的垂直度，并及时纠偏推板，做到勤纠、小纠。

4.4.4 成槽挖土顺序

为防止新槽段开挖时，对相邻已灌注混凝土槽段产生一定影响，所以地下墙单元槽段采用分区、分段施工部署，进行间隔式或跳跃式流水作业施工。具体施工流程应根据现场施工实施条件，作出满足渐进式有序施工要求的作业安排。

4.4.5 成槽挖土

挖槽施工中随时注意液压抓斗的垂直度，注意保持抓斗中心平面和导墙中轴平面重合，抓斗入槽、出槽应慢速、稳当，根据成槽机仪表及垂直度情况及时纠偏，确保开挖槽壁面的垂直度和水平位置精度。

成槽采用三抓成槽工序，一般抓斗开斗宽度为W=2.5m，首先抓出两边单元，然后再抓中间单元(约为0.3～0.7W)，槽孔内随时充满泥浆。

三抓成槽

4.4.6 槽深、垂直度测量及控制

槽深以标定好的测绳测量为主，每幅根据其宽度测挖土2～3 点，同时根据导墙实际标高控制挖槽的深度，以保证地墙的设计深度。为保证成槽垂直度控制，采用超声波侧壁测定仪，按施工总槽段数20%进行超声波检测。

4.4.7 清基及接头处理

地连墙挖土

(1)地下连续墙成槽结束控制设计标高后，必须对槽底部的淤积物进行清理，一般采用空气提升器或反循环泵来完成，亦可采用捞抓法清基，以保证清孔后槽底沉渣厚度不大于100 mm，泥浆比重不大于1.15 的规范要求。

(2)地下墙墙体之间的接头，为提高接头处的抗渗及抗剪性能，增加地下围护地墙的抗渗性能，在钢筋笼入槽前，首先对已浇注槽段侧部利用特制钢丝刷子(刷壁器)沿接头孔壁分段上下反复刷洗五～十次，直至接头刷上没刷壁器清洗有泥为止，以保证混凝土浇注后密实、不渗漏。

刷壁器清洗

4.4.8 锁口管吊放

槽段清基合格后，立刻吊放锁口管，锁口管由履带起重机分节吊放拼装垂直插入槽内。锁口管在钢筋笼下放之前安放，锁口管按设计分幅位置准确就位，锁口管下放后，再用吊机向上提升2m左右，检查是否能够松动，然后利用其自重沉入槽底土中30～50cm，并将其上部固定，背后空隙用粘土回填密实。避免锁口管在混凝土灌注过程中移位或混凝土绕流下幅槽段，从而影响下幅槽段成槽施工和钢筋笼下放。

4.5 钢筋笼吊装

4.5.1 钢筋笼加工

(1)钢筋连接采用单面搭接焊，焊缝长度满足设计要求，搭接错位应满足钢筋混凝土规范要求。为保证保护层的厚度，在钢筋笼宽度水平方向设两列3mm 厚的钢板制成的定位垫块，其间距为横向2.5m、纵向3.0m。钢筋保证平直，表面洁净无油渍，钢筋笼成型用焊条点焊牢固，内部交点50%点焊，桁架处100%焊接。

(2)钢筋连接器根据设计图纸提供的间距、规格、主体结构各支板的标高、地下连续墙的宽度，计算出每一幅地下连续墙中每一层结构板对应位置的预埋连接器的数量、标高、规格。钢筋连接器安装时，基坑内侧面每一层接驳器固定于一根钢筋上，使连接器的中心标高与设计的结构板钢筋标高相同，确保每层板的连接器数量、规格、中心标高与设计一致。

锁口管吊放

钢筋笼垫块

钢筋笼雌雄标准幅(雌雄端)

钢筋连接器预埋钢筋与地下连续墙外侧水平钢筋点焊固定，焊点不少于2 点。钢筋笼加工结束后，应将钢筋连接器的盖子拧紧，在钢筋笼下放入槽时，应再次检查盖子是否全部盖好，如漏盖或未拧紧情况，应立即补上并拧紧。

钢筋笼吊点

钢筋接驳器

4.5.2 钢筋笼抬吊入槽(抬吊机械选用需要进行计算)

(1)钢筋笼起吊采用两履带吊一次性整体起吊入槽。主钩起吊钢筋笼顶部，副钩起吊钢筋笼中部，多组葫芦与主副吊同时工作，起吊时两台吊机同时平行起吊，然后起主吊，放副吊，直至钢筋笼吊竖直。吊点设于桁架筋上，施工时根据每种墙型及其重量以及吊装等情况确定吊点位置，以保证钢筋笼在起吊过程中的变形控制在允许的范围内。

(2)钢筋笼下放到位后，用特制的钢扁担搁置在导墙上，并通过控制笼顶标高来确保钢筋接驳器和预埋件的位置准确。

钢筋笼入槽

钢筋笼固定

双机抬吊

抬吊入槽

4.6 水下混凝土灌注

(1)水下混凝土浇注采用导管法施工，地墙混凝土导管选用D=250 的圆形螺旋快速接头型，一般每幅墙安放两套导管同时浇灌，导管距槽端部不宜大于1.5 米。

(2)导管插入到离槽

混凝土灌注示意图

安装导管

安装锁口管顶升架

底标高300～500mm 方可浇注混凝土。浇灌混凝土前应在导管内临近泥浆面位置安设好混凝土隔水球。

(3)检查导管的安装长度，并做好记录，每车混凝土测一次混凝土面上升高度并填写记录，导管插入混凝土深度应保持在2～6 米。

(4)应保证初灌量，每根导管宜备有1 车6m3混凝土量，两根导管在条件允许下基本同时开浇为好。

(5)为了保证混凝土在导管内的流动性，防止出现混凝土夹泥的现象，槽段混凝土面应均匀上升且连续浇注，浇注上升速度不小于3～4m/h，二根导管间的混凝土面高差不宜大于50cm。

(6)混凝土泛浆高度30～50cm，以保证墙顶混凝土强度满足设计要求。

4.7 锁口管提拔

(1)在第一车混凝土和以后每根导管接头部位混凝土现场取混凝土试块，放置于施工现场，用以判断混凝土的凝固情况，并根据混凝土的实际情况决定锁口管的松动和拔出时间。

(2)锁口管提拔在混凝土浇灌3～4 小时后开始提拔接头管，以后每隔5～10 分钟提动一次，提升幅度5～10cm 左右，拔管速度应与混凝土浇筑速度及混凝土增长速度相适应，接头管的拔除与墙体混凝土浇筑配合要十分默契，否则易产生“埋管”或“坍槽”事故。具体根据油泵显示的压力等来控制顶升速度。

锁扣管提拔

(3)锁口管拔出前，先计算剩在槽中的锁口管底部位置，并结合混凝土浇灌记录和现场试块情况，在确定底部混凝土已达到终凝后才能拔出。最后一节锁口管拔出前先用钢筋插试墙体顶部混凝土有硬感后才能拔出。

(4)锁口管拔出后水平放置在硬地坪上，冲洗凉干后刷上脱模剂为下幅槽段施工备用。

4.8 后注浆

为减小地下连续墙后期的沉降和协调整体变形，在地下连续墙施工结束后，在地下连续墙的墙底沉渣层和以下持力土层的表层进行注浆加固，使其整体强度和变形模量达到减少地下连续墙的垂直沉降和不均匀沉降的要求。

地下墙原则上每6m 幅宽设置2 根注浆管，对墙底土体进行注浆加固，减少墙体垂直沉降。注浆管插入墙底0.8m。同时在注浆过程中监测墙顶隆起，控制其上抬不超过1cm。

地下连续

4.8.1 预埋注浆管

注浆孔的设置一般在墙段的中间，埋设2根注浆管，每2～3 米一根。注浆管采用Ф40mm 钢管，其长度超过地下连续墙深度80cm。其底端用编织布封堵，在钢筋笼施工结束后固定于钢筋笼上。标准槽段每幅两根注浆管，其底部墙脚趾加固图插入墙底土体中，以防止混凝土进入注浆管。

4.8.2 注浆材料:水泥浆

4.8.3 注浆压力、注浆流量

采用压力和注浆量双控，其值由设计确定。

5 结束语

该项目地连墙施工已基本完成，在施工过程中严格控制，取得了较好的效果。本文针对沿海地区地连墙施工方法进行论述，在不同的地方由于水文地质的不同及场地的限制，应制定相对应的施工方案。不同的施工方法又会遇到不同的问题，在施工过程中要有相应的应急预案，在保证质量、进度的前提下去优化方案、节约成本，以此为前提提出以下几点建议:

(1)现场场地及道路布置一定要满足超长钢筋笼的加工运输、大型机械运转及临时渣土堆放需要;

(2)导墙的施工精度直接关系着地下连续墙的精度，现场施工时，必须注意导墙内侧的静空尺寸、垂直与水平精度和平面位置符合设计及规范要求等;

(3)地连墙泥浆的制备应严格按照现场工程地质情况提出针对本工程的泥浆配比单;

(4)施工前应提前对槽段进行划分，严格控制墙槽的垂直度，成槽采用三抓成槽法;

(5)地下墙墙体之间的接头，在钢筋笼入槽前，对已浇注槽段侧部利用刷壁器沿接头孔壁反复刷洗，直至接头刷上没有泥为止，以保证混凝土浇注后密实、不渗漏;

(6)钢筋笼要求一次性整体抬吊入槽，标高严格控制，尤其预留钢筋接驳器的;

(7)墙体接头管建议采用锁口管接头，锁扣管接头成本低、施工场地小、防渗能力强、接头处理简单;

(8)水下混凝土浇注应保证初灌量及供料的连续性，接头管提拔应根据混凝土的凝固速度来决定。

［1］《建筑地基处理技术规范》JGJ79 -2002.

［2］《地下连续墙的设计施工及应用》丛蔼森.

［3］《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299 -1999).

［4］《建筑基坑技术规程》(DB33/T1008 -2000 浙江省标准).