浅议熔盛船坞工程地下连续墙施工工艺

石小祥 张建梅 单志勇

【摘要】介绍地下连续墙施工工艺在船坞工程的综合利用，针对砂层和富含水地层中地下连续墙施工常见问题提出相应处理和预防的办法。

【关键词】地下连续墙；成槽工艺；施工方法

引言

地下连续墙施工工艺由于对周围环境影响小，墙体刚度大，止水性能好，是深基坑工程常用的支护及止水方法之一。地下连续墙施工工艺，是在土方开挖之前，用特制的成槽机械，在泥浆护壁的作用下，每次开挖一定长度的沟槽至设计深度，然后清除槽段内沉淀的沉渣，将钢筋笼放入冲满泥浆的槽段内，并用导管向槽段内浇筑混凝土，使混凝土充满整个槽段，将若干单个槽段连接在一起，形成连续的支护结构。地下连续墙既可作施工阶段的支护结构，亦可做结构永久复合墙体的一部分，地下连续墙在熔盛船坞工程中得到很好的综合利用，取得了良好的经济效益。

1、工程概况

江苏熔盛重工集团1#干船坞工程设计标准为30万t级，主要是用以造船，坞室净尺寸465×102m，坞室底板面高程为-7.0m（国家85高程系，下同）。本工程位于长江边，地下水位高，土层主要由粉土及砂性土组成，透水性很强。为确保干船坞的使用要求，设计考虑了两道地下连续墙：坞室拉锚地连墙厚45cm，顶高程-1.0m，底高程-20.0m，砼强度等级C30；外围截渗地连墙厚22cm，顶高程-1.1m，底高程-21.0m，砼强度等级C25；地连墙抗渗标号均为W6。

2、工程外围地下连续墙

工程外围22cm厚地下连续墙主要起防渗作用，施工采用“射水地下成墙技术”。其主要原理是用大流量高压力射水冲切土层，通过成槽器底部的刀刃切削修整孔壁，形成规则槽孔后，用导管法进行水下混凝土浇筑成墙。施工中采用间隔施工法，即先建造若干个单号（I期槽段）墙体，待其混凝土初凝后，在单号墙体间插建双号（Ⅱ期槽段）槽孔并浇筑成墙。重复上述步骤，建成连续的地下连续墙体。在插建双号墙体时，打开成槽器两侧的侧向清洗装置对连接面进行清洗处理，以保证连接面清洁和混凝土结合牢固。

地下连续墙施工主要设备包括：成槽机组、浇筑机组、泥浆配制与供应系统及混凝土供应系统。为了保证轴线顺直和放样定位准确，成槽机组、浇筑机组设置于同一轨道上，流水作业。

2.1 工艺流程

平整场地→测量放样→铺设轨道→开挖泥浆沟→槽段划分→Ⅰ期槽段成槽→Ⅰ期槽段混凝土浇筑→Ⅱ期槽段成槽→Ⅱ期槽段混凝土浇筑→连接成墙。

2.2 射水法造墙施工主要技术要点

射水法造墙技术由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成，其中导管法水下砼浇筑是一种成熟的施工工艺，因此，射水法造墙技术的关键是如何造孔。造孔的技术要素由破土、固壁（保持孔壁稳定）、出碴和槽孔的连接四部分组成，四个要素相互关联，相互制约。

2.2.1 破土

射水法以泥浆水射流破土（以三代机为例），成槽机组由单排并列8个垂直向下的喷嘴作为射流破土设备。其破土能力及破土范围取决于射流水压力、喷嘴几何形状以及至槽孔底部距离，可根据土体强度选择水压力。设备所配水泵的压力不应小于0.4MPa。

2.2.2 固壁

施工过程中的孔壁稳定是成孔的关键。破土后的絮流靠成型器箱形外壳导流，减小水流对孔壁的破坏，保护孔壁。水流流速对孔壁稳定有影响，应控制流速小于0.2m/s。

泥浆固壁利用槽孔内泥浆水位高于地下水位及泥浆水比重大于地下水比重形成槽孔内对孔壁的压力达到固壁作用，同时泥浆水向外渗流过程中在孔壁上形成泥浆网膜，增大松散地层的粘聚性，起到护壁作用。因此针对不同的地层条件，在造孔过程中确定泥浆的性质和质量是至关重要的（根据地层条件，本工程提前制备优质泥浆固壁）。

2.2.3 出碴

第三代射水法造墙机组出碴是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速泥浆水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或用砂砾泵抽吸出孔槽（反循环），溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥浆水循环利用。

2.2.4 单、双号槽孔的连接

连续防渗墙重在“连续”二字，造孔过程中是由单个槽孔经水下砼浇筑形成2m宽的砼槽板，由多块砼槽板连接形成砼连续防渗墙，因此接缝的连接质量是连续墙整体防渗效果的关键。射水法造墙技术采用的是平接技术——也就是在同一轴线端侧面实现平面对接。射水法是在整体放样后先施工1、3、5号等单号墙体，在单号墙体的砼槽板初凝后（一般>24h），按预先设定的准确位置建造双号墙体。在双号墙体造孔时，利用成型器侧向喷嘴射流。将已浇筑好的单号墙体端壁泥皮冲刷清除干净，一方面使墙面体砼形成良好的结合面，另一方面使单号墙体端部形成包裹空间。这样在双号墙体浇筑时，与单号墙体侧面端部构成砼充盈裹头，从而建成一道密闭完整的砼地下连续墙。

2.3 质量检验

对射水成墙的墙段，平均每40m长度内布设一对超声波声测管，通过超声波检测曲线来分析墙体混凝土密实度等质量指标，也直观检查施工质量。在射水法施工形成一部分墙体后，对接缝部位进行开挖检查，检查墙段接缝的施工质量是否良好，并对墙段的轴线位置、墙顶高程进行校测。对检测数距进行整理，分析是否有偏差，以便及时调整。

2.4 综合评价

射水法成墻成型的槽孔孔壁稳定，浇筑的砼（钢筋砼）墙面平整，可按照设计要求构筑0.22～0.45m厚、深达30m，垂直偏差小于1/300的地下连续墙。墙体的接缝处理有独到之处，能够保证接缝的质量，整体防渗性能好。造墙的工效高，工程造价低，经济效益显著。

3、坞室下地下连续墙

工程45cm钢筋砼地连墙起到防渗、挡土及承载等综合作用。采用液压抓斗设备沿事先修筑并分割好段长（一般段长为6m）的钢筋砼导墙中抓取土体，同时注入优质泥浆进行槽孔护壁，待槽段挖至设计深度后，下设接头管及钢筋笼，

然后采用单导管或双导管法进行水下灌注砼成槽。在砼初凝后起拔接头管，成槽采用间隔法施工。

3.1 地下连续墙工艺流程3.2 抓斗法成槽主要技术要点

3.2.1 修筑导墙

导墙是在地层表面沿地下连续防渗墙轴线方向设置的临时构筑物。导墙起着标定防渗墙位置、成槽导向、锁固槽口；保持泥浆液面；槽孔上部孔壁保护、外部荷载支撑的作用。导向槽的稳定是混凝土防渗墙安全施工的关键。本工程导向槽两侧墙体采用倒L型断面，现浇C20混凝土构筑，槽内净宽45cm，顶面高于施工场地10cm以阻止地表水流入。

3.2.3 抓斗成槽

防渗墙开槽施工工艺主要采用锯槽法和挖掘法。锯槽法主要有往履射流式开槽、链斗式开槽、液压式开槽；挖掘法主要有冲击钻法、抓斗法、冲抓结合法。根据本工程地质条件及生产性试验确定采用挖掘抓斗法，即采用BH-12型成槽机（垂直度在3/1000以上），带自动纠偏装置，采用三抓成槽，成槽时采用“跳孔挖掘法”。即槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，根据设备及地质条件确定Ⅰ、Ⅱ序槽段开挖长度同为6m，每个槽段分为两个主孔及一个副孔，先施工Ⅰ序槽段，后施工Ⅱ序槽段。

单元槽段的挖掘顺序如下：

⑴先挖槽段两端的单孔，或者采用挖好第一孔后，跳开一段距离再挖第二孔的方法，使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙，这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度。

⑵先挖单孔，后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套往隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度。

⑶沿槽长方向套挖。待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，把抓斗挖单孔和隔墙时，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。

⑷挖除槽底沉渣。在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

3.2.4 护壁泥浆

泥浆在造孔成槽过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可增加墙体的抗渗性能，本工程泥浆采用膨润土拌制，泥浆配合比为水1000kg、膨润土50kg 、Na2CO31kg；固壁泥浆性能指标密度<1.1g/cm3、粘度>25s、含砂量<3%。

新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至槽孔内使用，成槽及槽段浇筑过程中回收的泥浆，经净化后可重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30～50cm范围内。

3.2.5 分段连接

工程地连墙分段连接原设计采用锁口管接头，后考虑便于质量控制及工期因素，建议设计院接头改为预制钢筋混凝土榫式接头。预制接头总长度根据成槽深度和混凝土的施工标高确定，还要考虑桩尖在槽底有一定的入土深度，并保证桩顶高于混凝土面以避免混凝土流入相邻槽段。结构配筋按地下墙抗弯要求配置，混凝土等级与地下墙设计要求相同。制作标准参照钢筋混凝土预制构件标准执行。

采用预制接头的地下连续墙与传统的锁口管接头相比有如下特点：

⑴墙体质量高 传统的锁口管接头，由于拔出后形成的管孔充满被混凝土污染的泥浆，这部分泥浆性能较差，长时间静置往往造成孔壁坍方，在相邻槽段开挖过程中该部分泥浆便混入槽内泥浆中，形成连续污染，对泥浆的质量和槽壁的完好造成很大危害。一旦引起坍方，对混凝土的浇灌质量及墙体的整体质量带来一系列的影响。往往形成连续墙接头处夹泥、漏水、局部混凝土凸出等质量问题。利用预制榫式接头，接头放入后便不再拔出，作为墙体的一部分和地下墙形成整体，共同起围护作用，因此便彻底避免了上述问题的发生。

（2）施工速度快 由于锁口管在混凝土浇灌结束后需要逐步拔出，拔管的时

间需要根据混凝土的初凝和终凝时间确定，一般在混凝土浇灌后的3h后利用特制的拔管器抽动锁口管，在混凝土浇灌结束3h后方可全部拔除。采用预制接头后每个单元槽段可节省工时5h左右。又由于预制接头桩两侧均为榫槽，使钢筋笼的端头构造得到了统一，具有互换性，而且槽段开挖不受施工次序的限制可以跳槽连续施工。因此可以大大加快工程进度。

⑶施工工艺简化 由于锁口管本身自重较大，在混凝土初凝后进行地下脱模提升，需要大吨位的特制拔管器，对导墙的结构强度要求较高，而实际施工中往往由于工期紧、导墙强度偏低，在拔管过程中容易引起导墙损坏。而且拔管时间受到混凝土凝结时间的限制，拔管过早容易引起近侧混凝土坍落，影响接头质量；过晚又会引起脱模难不易拔动。施工中由于人为因素或機械故障造成的锁口管被凝固在混凝土中的事故时有发生，不仅影响了工程质量，对国家财产也造成了一定损失。采用预制榫式接头，省去了拔管工序，因而也就彻底避免了这类事故的发生。

3.2.6 清底换浆

⑴清底

清除槽底沉渣有沉淀法和置换法两种。

沉淀法，清底开始时间：由于泥浆有一定的比重和粘度，土渣在泥浆中沉降会受阻滞，沉到槽底需要一段时间，因而采用沉淀法清底只要在成槽（扫孔）结束2h之后才开始。使用挖槽作业的液压抓斗直接挖除槽底沉渣。

置换法，清底开始时间：置换法在抓斗直接挖除槽底沉渣之后进行，进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣。具体清底方法：使用Dg100空气升液器，由起重机悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气，以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土碴淤泥；清底开始时，令起重机悬吊空气升液器入槽，吊空气升液器的吸泥管不能一下子放到槽底深度，应先在离槽底1～2m处进行试挖或试吸，防止吸泥管的吸入口陷进土渣里堵塞吸泥管；清底时，吸泥管都要由浅入深，使空气升液器的喇叭口在槽段全长范围内离槽底0.5m处上下左右移动，吸除槽底部土碴淤泥。

⑵换浆

换浆是置换法清底作业的延续，当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土碴，实测槽底沉碴厚度小于10cm时，即可停止移动空气升液器，开始置换槽底部不符合质量要求的泥浆。清底换浆是否合格，以取样试验为准，当槽内每递增5米深度及槽底处各取样点的泥浆采样试验数据都符合规定指标后，清底换浆才算合格。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落低到导墙顶面以下30cm。

3.2.7 砼浇筑，目前砼浇筑工艺较为成熟，这里不作介绍。

3.3 质量检验方法与工程外围地下连续墙相同。

3.4 综合评价

抓斗法成墙，成型的槽孔孔壁稳定，浇筑的砼（钢筋砼）墙面平整，可按照设计要求构筑大于0.45m厚的连续墙。墙体的接缝处理采用预制隔桩形式具有施工速度快且能保证接缝的质量，整体防渗性能好。抓斗法相对于射水法成槽尺寸规则，砼充盈系数小，经济效益显著。

4、地下连续墙施工常见问题及相应对策措施

4.1 坍塌、漏浆

槽段在成槽过中会出现局部坍塌和大面积坍塌，当出现局部坍塌时加大泥浆密度，出现大面积塌孔时用优质粘土（掺入20%水泥）回填到坍塌处以上1-2m，待沉积密实后再进行施工，同时在相应地段减小了槽段开挖长度。

槽段成槽开挖过程中，有时会出现漏浆现象，采用处理措施有：⑴平抛粘土，加大泥浆比重或抛入锯末进行堵漏；⑵松散地层，造孔应循序渐进，预防在先，稳中求快；⑶保证泥浆供应强度和质量，发现漏浆及时补充；⑷对漏失严重的地层用速凝水泥等特殊材料处理，必要时还应对槽孔进行回填。

4.2 导管堵塞

成墙灌注混凝土过程中有时会出现导管堵塞，针对导管堵塞采用捣、顿方法疏通，如果无效将导管全部拔出、冲洗，并重新下设。用泥浆泵抽净导管内泥浆后继续浇筑，同时还要核对混凝土面高程及导管长度，确认导管的埋入深度。

4.3地连墙渗漏水

基坑开挖后，在槽段接头处出现渗水、漏水、涌水等现象。主要原因有：挖槽机成孔时，粘附在上一槽段混凝土接头面上的泥皮、泥渣未清除掉，就下钢筋笼、浇筑混凝土，而形成泥土隔层；槽段内沉渣未清理干净，沉渣过厚，在混凝土浇筑时，部分沉渣会被混凝土的流动推挤到墙段接头处和两根导管中间（此处混凝土面较低），形成墙段接缝夹泥渗水和墙体中间部分渗水。预防措施有：在清槽的同时将圆形钢丝刷或刮泥器等工具用起重机吊入槽内，针对上一槽段接缝混凝土表面，紧贴接头混凝土往复上下刷2～3遍，将泥渣清除干净，或在槽壁较稳定条件下用喷射水流冲洗，但均应在清槽换浆前进行；按要求做好槽底清渣工作，使沉渣厚度控制在规范允许的范围以内，防止挤入接头面及墙体中间，造成渗漏。

对于渗水部位，可视其漏水程度不同采取相应措施，封堵方法有：⑴在有微量漏水时，可采用双快水泥进行修补；⑵漏水较严重时，可用双快水泥进行封堵，同时用软管引流，等水泥硬化后从引流管中注入化学浆液止水堵漏，进行化学灌浆；⑶对较大渗漏情况，有可能产生大量土砂漏入时，可先在地下连续墙迎土面采用压密注浆进行堵漏。同时在地下连续墙渗水处的内侧，清理漏水孔，及时采用木楔堵住，并用水泥封堵，然后进行引流和化学灌浆处理并涂刷聚合物或水泥基渗透结晶防水涂料。

工程45cm地连墙设计有20cm厚钢筋砼护面。护面施工时，应将原地连墙表面有效凿毛，伸缩缝应与地连墙接缝错开，且在原漏水部位处理好的情况下才进行护面结构的施工，如此更加有效防止了地连墙表面渗水现象。

5、結语

地下连续墙施工工艺是在传统工艺难以适应的情况下发展起来的，由于这一工艺的开发和应用，使得某些深基坑的施工及结构更加经济合理。45cm钢筋砼薄壁挡土截渗墙及22cm素砼防渗墙的有效结合利用，有效截断了船坞深基坑区域的侧向渗流，保证了坞室底板干施工及永久性结构干船坞造船生产的需要，船坞截水效果较好，施工进度较快，经济效益明显。

参考文献：

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