“两墙合一”的地下连续墙施工关键技术研究

2019-01-11张益明

建筑施工 2018年2期

关键词：成槽导墙黏土

张益明

上海建工五建集团有限公司上海 200063

1 工程概况

1.1 建筑概况

背景项目位于上海市浦明路以西，与浦电路交界处，黄浦江滨江绿地以东。项目占地面积20 832.9 m2，地块呈梯形，东西长132 m，南北宽156 m。目前场地绝对高程为4.2 m，±0.00 m相当于绝对高程4.80 m。

项目地下3层，地上主楼20层（建筑高度89.90 m）、裙楼5层。总建筑面积为87 943 m2，其中地下建筑面积37 582 m2，地上建筑面积50 361 m2。

1.2 工程地质概况

场地位于长江三角洲东南前缘，其地貌属于上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型。拟建场地为空地，地形略有高低，实测本次详勘勘察点的地面绝对高程在3.58～4.54 m之间，高差0.96 m。

拟建场地浅部土层中赋存的地下水属于潜水类型，潜水水位受大气降水和地表水影响，丰水期较高，枯水期较低。场地内高水位可按埋深0.50 m考虑，低水位可按埋深1.50 m考虑。

地勘结果显示，场地所处区域地层从上到下依次为：①杂填土、②粉质黏土夹黏质粉土、③1淤泥质粉质黏土夹黏质粉土、③2砂质粉土夹粉质黏土、③3淤泥质粉质黏土、④黏土、⑤1-1黏土、⑤1-2粉质黏土、⑥1黏土、⑥2黏土、⑦1-2砂质粉土。赋存于场地深部⑦层内的承压水与本工程基坑开挖有直接影响，按上海地区水文地质资料，其水头埋深在3.00～12.00 m之间。根据本次布设的承压水观测孔内实测数据，勘察期间⑦层内的承压水水头埋深在6.90～7.10 m之间。

1.3 “两墙合一”的地下连续墙典型做法

1）普遍侧：主要位于基坑的南侧与北侧，开挖深度为14.70 m，周边环境无需要保护的建筑物，围护墙有效长度为26.50 m，插入深度为13.60 m，进入⑥2层土（图1）。

图1 普遍侧基坑围护剖面

2）道路侧：主要位于基坑的东侧，开挖深度为14.70 m，基坑东侧为浦明路，道路下有市政管线需要保护，最近的市政管线与基坑的距离为13.60 m，在1倍开挖深度范围内。该侧⑥层土层缺失，围护墙有效长度为28.50 m，插入深度为15.60 m，进入⑦1-1层土。

3）黄浦江侧：主要位于基坑的西侧，开挖深度为14.70 m，基坑西侧60 m外为黄浦江，该侧防汛土坡较现场高出约2.5 m，与基坑的距离约为9 m。考虑到坑外的超载，围护墙有效长度为27.50 m，插入深度为14.60 m，进入⑦1-1层土。

4）深坑侧：开挖深度为15.90 m，围护墙有效长度为27.50 m，插入深度为13.40 m，进入⑦1-1层土。

1.4 地下连续墙结构形式分析

1）该结构受力形式清楚，一方面，结构的上部荷载通过地下连续墙传导至土体，较少部分通过预埋接驳器的剪力作用传导至大底板和桩基；另一方面，结构荷载通过边柱以结构框架为传力主体，直接到达大底板和桩基。

2）此种结构形式，减少了除大底板以外的地下结构层与地下连续墙的连接，大大地减少了钢筋接驳器的使用量。对于施工过程中钢筋翻样、加工制造、钢筋下放，以及后期连接的工作量也同样大大减少，整体的施工难度降低[1]。

3）大底板的整体跨度逾100 m，地下连续墙深度达到30 m，并需要在地下20 m的位置，预留好钢筋接驳器的位置，不仅考验钢筋翻样及钢筋工，同时也是施工质量控制的全面考验。

4）每幅地下连续墙与另一幅地下连续墙之间并非刚性连接，刷壁过程中使用的钢刷，须在30 m的深度范围内，对接缝位置进行清洗，这项工序关系到后期防水抗渗，但是较难控制。

2 地下连续墙施工的关键技术分析

2.1 地下连续墙防渗问题

地下连续墙是由多个槽段组成的，槽段之间的接头处理往往是地下连续墙防渗问题的关键。接头的做法多种多样，根据工程经验，刚性接头施工难度较大、工序较多、质量控制难度大，同时建筑物沉降的不均匀，会给刚性结构造成极大的麻烦；柔性接头能较好地避免不均匀沉降的不利后果，但是仍需要处理好接缝一次成活的质量、延长水线的节点做法、堵排结合的相互平衡等[2]。

2.2 地下连续墙接驳器的精度问题

地下连续墙的接驳器主要是大底板处的钢筋接驳器。根据图纸要求，钢筋接驳器需要在地下连续墙钢筋笼上固定，定位误差控制在10mm内。地下连续墙深30 m，地下土质具有较大的复杂性，这样的要求使得工程施工难度极大提高。钢筋笼上接驳器的加工定位尺寸在很大程度上影响到接驳器的施工精度。

接驳器的定位控制难度比较大，比如施工或者翻样的误差，使得钢筋、接驳器产生无法连接的现象。在地下连续墙转角的位置，同层钢筋需要错位，否则大底板钢筋将无法施工。接驳器的位置较深，土体有较大的离散性，各个工序的累积误差控制要求很高。这些都会导致接驳器安装位置的精度问题，给施工造成较大阻碍。

其他工序作业时对接驳器成品保护意识较差。钢筋工在加工过程中可能对接驳器进行敲击，疏于对接驳器进行专门的保护。地下连续墙钢筋笼起吊过程中，没有加强筋的保护，导致钢筋笼在起吊、下放的动态过程中产生变形。混凝土浇筑过程中，导管的操作不规范，提升过快，或者单边浇筑，产生土体位移现象，使钢筋笼受力，导致精度受损。因此精度是一个需要系统性控制的问题，难度很大。

由于不均匀的沉降、地下连续墙结构变形、结构不同阶段的受力状况等原因，也会造成接驳器的最终精度受到影响。

2.3 地下连续墙垂直度问题

槽壁形状基本决定了墙体外形，因此槽壁的垂直度是地下连续墙垂直度控制的关键。场地平整度不够或地基承载力不足，会导致不均匀沉降、测量误差，这些都是影响槽壁垂直度的因素。而导墙的设置能较好地控制上述因素，因此导墙的施工是槽壁施工垂直度控制的关键，导墙质量不过关，必然会影响地下连续墙垂直度。另外，泥浆护壁效果不好、槽壁开挖工艺不当、槽壁附近荷载超标等都会导致槽壁坍塌。最后，施工机械的选择也会影响精度，比如抓斗下放的晃动会导致槽壁偏斜。

3 施工方案及技术措施

3.1 地下连续墙防渗措施

接缝处理是地下连续墙防渗的关键，首先是接缝的设置，也就是地下连续墙分幅问题；其次是接缝内外的结构防渗设置，还有接缝的施工质量控制；最后是预防措施和长期防渗的处理原则[3-5]。

1）接缝的设置要先避开框架梁，框架梁设置在2道接缝中间，避免局部应力集中。所有转角部位不得设置接缝，并且转角接缝考虑结构受力，宜对称设计，避免应力集中。接缝应与后浇带位置对应，有利于应力释放。建筑设计应避免地下连续墙开洞，既有利于荷载传递，又有利于防渗。

2）柔性接头有利于结构受力，因此地下连续墙的接头应优先选用柔性接头，并设圆形公母接头，同时在接头的外侧打3根高压旋喷桩，在内侧设置附壁柱，以最大程度地延长水线，增强结构性防渗效果。

3）接缝的施工质量，一般是钢筋笼、混凝土等材料的质量控制。现场施工中存在的问题是地下连续墙接缝两侧跳仓施工中，先施工一侧的刷壁问题。刷壁施工一般要求至少20次，并且保证接头浮浆去除，铁刷上无泥，否则会导致接缝内夹有泥土，或者冷缝严重，在受到荷载作用后，容易产生严重的渗漏，对地下连续墙的整体性也有很大影响。

4）除在接缝处采取了结构抗渗措施外，在结构沉降缝位置内还应预埋注浆管，由于接缝的位置有可能出现错动，产生漏水现象，所以预留注浆管可以在出现问题后，及时进行补救。

5）地下连续墙施工中，尽管上述措施能有效地防渗，但是从工程经验来看，还是会有水渗入，此部分渗入水，应该采用以堵为主、以排为辅的方式。因此，需在地下连续墙内侧设置排水沟、并设置检修通道，既要保证渗水及时排出，又要保证一旦情况恶化，能够及时发现并采取措施。为了地下空间使用的适用性，在留有必要的检修通道后，砌筑建筑隔墙。

3.2 提高地下连续墙接驳器的精度措施

1）接驳器的材料应进行严格检查，弃用不合格产品，避免影响施工精度。对于钢筋笼的标准尺寸，应加强验收，查漏补缺，对不合格的部位进行整改，将难点细化，并实现标准化的钢筋笼制作。

2）接驳器施工质量控制。接驳器施工时，既要保证位置准确、连接可靠，又要保证成品不受破坏，同时还要保证钢筋笼整体的下放精度。在准确地绘制钢筋接驳器的翻样图后，现场对位置进行定位测量，并且焊接定位钢筋。接驳器与定位钢筋焊接后，进行定位复测。确认位置准确后，再与主筋进行焊接，并且保证有3点以上的可靠焊接。已经完成的接驳器应采用保护帽进行保护，有利于后期钢筋接入。同时，在一组接驳器完成后，设密目钢丝网进行覆盖，用扎丝连接于伸头的定位钢筋处，防止混凝土污染，避免进行二次凿除作业时破坏接驳器。钢筋笼整体下放时，严格利用预先吊点，并应实时利用现场仪器和现场定位基准点进行标高、位置的监控和调整。

3）整体沉降对精度的影响。根据经验，地下连续墙变形一般在开挖面以上。因此，对于本项目，要控制好③、④层土的变形，即对应位置要采用高压旋喷桩进行土体加固，并在土方开挖过程中，控制好开挖顺序、速度，以减小基坑变形[6-7]。

3.3 地下连续墙垂直度控制措施

地下连续墙垂直度的关键影响因素有施工机械、导墙的施工、槽壁开挖、泥浆护壁等。

1）施工单位进场后，宜重新对地下连续墙位置进行地质探测，调查周边环境。根据土质信息、地下连续墙设计信息、周边环境与管线信息、现场的场地条件等要求，选用合适的成槽机。成槽机最好能有一体化的垂直显示仪和自动纠偏功能，这样就能随时进行自我纠正，提高精度和工效。另外，管理人员也应该利用经纬仪同步进行垂直度的观测，确保垂直度的要求。

2）在选择成槽机械的基础上，结合成槽机械信息，进行导墙的设计施工。一般情况下，应利用三轴搅拌桩进行槽壁加固，成槽机移机线路上按需设置重载道路，防止外荷载作用下槽壁坍塌。另外，重载范围外的场地应进行全面硬化，以利于有组织的排水，防止雨水下渗，引起导墙移位。在搅拌桩的上部，根据地下连续墙尺寸、位置设置导墙，应保证平面位置准确、承载力足够，避免槽壁机因定位、承载力问题而出现成槽偏差甚至安全问题。

3）成槽过程中，放样的准确性、成槽机具精度的局限性、施工工艺对成槽质量的影响等都会造成成槽精度问题。因此，放样必须进行复测和动态监测。成槽机的自动监测与纠偏必须配合现场管理人员同步监控。工程上采用“三挖”法成槽，即先开挖两端，后挖中间。这是因为成槽过程中不可控因素较多，成槽时间较久，有中间一段土体支撑槽壁，能有效地减小槽壁坍塌。另外，一般成槽机“三挖”之后，理论宽度是大于地下连续墙幅距的，最后一挖会形成半斗空挖，造成受力不均匀，导致开挖的槽壁扭曲。

4）选用膨润土进行人工造浆，浆液会在槽壁吸附形成泥皮，既可以增强槽壁的整体性，也可以防止浆液对槽壁进行侵蚀，同时还可以防止槽壁外侧的土体失水，有效控制坍壁的发生。