低净空下地下连续墙施工技术的工程实践

王 鹏

上海远方基础工程有限公司 上海 200436

当前城市轨道交通建设发展迅速，在城市中心区进行围护工程施工的情况越来越多，高层建筑、城市高架桥、地下管网、高空电缆等十分密集，施工环境十分复杂，围护工程施工环境也受到了严重的限制，其中低净空下围护结构施工最为特殊，工程中低净空的工况越来越多。对于在低净空下进行地下连续墙施工的课题，国内相似的工程研究较多[1-6]。本文依托工程实践，总结了几种常见的低净空下的地下连续墙施工技术，为工程施工提供指导。

1 低净空的工况分类

现场施工净空高度不同，施工难度的高低也会不同，根据净空的高度将低净空的工况分为4类。

1）19 m净空：220 kV高压线的高度为25 m，除去6 m的高压线安全保护距离，施工的净高为19 m，在此工况下的施工难度最低，常规的成槽机均可满足成槽的要求，只有钢筋笼吊装会受到很大限制。

2）13 m净空：部分城市市区内110 kV或220 kV高压线的高度为19 m，除去保护距离后，成槽施工和吊装作业均受到影响，常规成槽机进行改造后可满足施工要求。

3）9 m净空：此工况主要为15 m高的110 kV高压线和9 m净高的高架桥，在此条件下的地下连续墙施工已经具有非常高的施工难度了。

4）6 m净空：城市内高架桥的高度从4 m到12 m不等，低净空施工净高的最基本要求为6 m，因此，面对高架的高度低于6 m的情况需要降低路面，以此来调整施工的高度，保证现场的施工。

2 低净空施工所面临的问题

低净空下的地下连续墙施工所面临的3个基本问题分别是成槽问题、钢筋笼问题和接头处理问题。由于净高的不同，故各种工况下所面临问题的施工难度也不同。

2.1 成槽问题

低净空下地下连续墙施工首要面对的问题是，施工的高度能否满足成槽的需要。当前国内外常用的成槽设备为液压成槽机和双轮铣槽机。常见的几种液压成槽机高度一般为18 m，常见的铣槽机形式分为卷管式、同步卷管式和悬管式，3种类型的铣槽机卷管式高度最低为18 m，因此，19 m净空下地下连续墙成槽施工是不受环境限制的，而其他3种工况下的常规成槽施工均受到了高度的限制。

2.2 钢筋笼问题

在城市的中心地带，地下连续墙的设计深度往往在20 m以上，所以起重设备不能进入施工区域，钢筋笼也不能整体制作、吊装和下放。

2.3 接头处理问题

地下连续墙施工中的接头形式多为刚性接头或柔性接头。刚性接头的常用形式为工字钢或十字钢板，柔性接头的常用形式有锁口管或橡胶止水带。施工时所用的接头箱和接头板单节长度为12 m，锁口管单节长度为9 m。19 m净空的工况下接头处理基本不受影响，而其他几种工况下的接头箱、接头板或者锁口管的下放与顶拔均因受到高度的限制而使得施工难度增大，尤其是在9 m和6 m净空的工况下受到的影响更明显。

3 成槽施工工艺

地下连续墙成槽所采用的设备为液压抓斗成槽机和铣槽机。如前所述，19 m净空下常规成槽机是能够满足施工要求的，其他几种工况下的成槽则必须采用低净空的成槽设备。

3.1 成槽设备

在13 m净空下成槽所采取的成槽设备是经改装的常规设备（其高度为12 m），即将常规液压抓斗的上部桅杆拆掉，将“鹅头”直接安装在底部桅杆上。9 m和6 m工况下成槽所采用的是特制低净空液压抓斗和铣槽机。目前国内主要有金泰、徐工和宝峨的3款低净空液压抓斗，有宝峨和徐工的2款低净空铣槽机；另外，国外还有法国地基和韩国三宝的2款低净空铣槽机。

3.2 成槽工艺

低净空条件下的成槽主要有纯抓槽、冲抓、抓铣、纯铣槽等4种工艺（表1）。低净空液压抓斗成槽机由于高度较小，成槽时不能够将土直接放入土方车，考虑现场施工场地的清洁，在抓槽过程中需要有一个专用的土方箱放土，并用挖掘机配合将土倒入土方车。因其斗架体的质量相对较轻，在细砂层和软土层中成槽基本不存在问题，但是在标贯值大于40以上的固结砂土层中进行低净空抓斗施工的难度非常大。

表1 成槽工艺对比

双轮铣槽机为全液压式操作，由柴油提供动力，2个液压电动机带动铣轮低速相向转动，同时通过铣轮上全断面的铣齿切削地层中的泥土及岩石，将其破碎成小块，与槽中支护槽壁的泥浆混合，再由液压电动机驱动的泥浆泵不断把夹杂着土和碎石的混合物送到泥浆分离系统，经过处理后形成较为干净的泥浆再被送回到槽里，渣土废弃运出。在涉及岩石地层和固结较好的砂和土层项目中，可以采用铣槽机和抓斗的组合成槽工艺。

3.3 成槽垂直度的控制

低净空下的槽壁垂直度要求控制在1/500，必须保证钢筋笼能够一次性下放到位，垂直度的控制包括2个方面：前后垂直度和左右垂直度。

前后垂直度的控制依据主要有：观察成槽设备斗体的钢丝绳在槽段中央的位置；成槽设备驾驶室的垂直度显示仪；成槽过程中采用超声波测壁，每到一定的深度时可以采用超声波测壁仪测定槽段的垂直度。

左右垂直度的控制依据主要有：设备驾驶室中的电脑显示屏上的斗体左右垂直度；成槽过程中超声波测量端头的垂直度。

3.4 工程泥浆控制

低净空下地下连续墙钢筋笼的下放时间长，槽空置时间较长，所以泥浆指标要高于常规施工时的泥浆指标，以此来保证槽壁的稳定性。泥浆控制主要注意2个方面：槽段内的泥浆量控制和泥浆指标控制。

1）成槽过程中槽段内的泥浆离导墙面的深度不能大于50 cm，所以在整个成槽过程中都要密切关注槽段内的泥浆量，适时打开或者关闭送浆泵。

2）在开始成槽前要先测定泥浆池中的泥浆指标，确保池中的泥浆合格后开始成槽，每到一定的深度时都要在槽段内取出泥浆试样进行泥浆指标控制，如果出现泥浆指标不合格，必须重新调制泥浆到合格为止。

4 钢筋笼问题

4.1 钢筋笼的制作

钢筋笼采用的是整体制作、分节吊装的工艺。每节钢筋笼的长度主要是根据净空高度确定，同时还要考虑吊装设备、吊装索具和下放时的对接方法，分节数量要根据单节长度和钢筋笼长度来确定。相对于相同钢筋笼的整体吊装而言，分节后所需要的吊装设备型号较小。

4.2 吊装设备及索具

4.2.1 吊装设备

钢筋笼吊装设备的选用主要考虑2个方面：一是吊装设备的最低高度能否满足净空要求；二是最低高度时设备起重量能否满足钢筋笼的整体质量。可以选用的吊装设备分别为：仅安装顶端和末端把杆的履带吊、伸缩臂履带吊、改装后的门前吊、大吨位的随车吊和自制龙门吊等，这些都可以满足不同工况的吊装。

4.2.2 吊装索具

吊装索具的选择首先要考虑受力问题，并且还要考虑扁担高度、钢丝绳长度、滑车和卸扣高度，在保证钢筋笼顶端受力稳定的情况下，可以取消滑车。

4.3 钢筋笼对接方法

钢筋笼有3种对接方法，选用对接方法时需要考虑主筋间距、对接速度、质量和成本（表2）。

表2 钢筋笼对接方法对比

5 接头问题

在低净空下可以采用的接头形式有柔性接头、刚性接头和套铣接头。每种接头形式都有其不同的适应性（表3）。

表3 施工设备及接头形式统计

5.1 柔性接头

柔性接头的2种形式为锁口管接头和橡胶止水带接头，在施工过程中都需要下放锁口管或者接头板，锁口管长度一般为9 m，接头板长度一般为12 m，大吨位的履带吊可以进入19 m工况下的施工区域，这2种接头方式均适用，而对于其他工况，其适用难度非常大。

5.2 刚性接头

在工程中应用最为广泛的2种刚性接头为工字钢接头和十字钢板接头，使用这2种接头形式时需要考虑的施工因素有：接头内的填充物和填充物的处理。在19 m的工况下可以采用接头箱，混凝土浇筑完成后由履带吊和油顶配合将其顶拔出来。在其他3种工况下，由于高度的限制，接头的填充则不能够使用接头箱，可以使用石子填充或者在钢筋笼下放过程中在接头外部固定塑料泡沫，这里需要注意的是，选用的石子粒径要足够大，不能以石袋的形式填充到接头里，否则容易因填充不密实造成绕流。使用塑料泡沫填充时，在钢筋笼的对接过程中要注意防火，塑料泡沫是易燃物，在对接接头的钢板时产生的火花容易引发明火。

接头填充物的处理可以采用抓斗的斗架体刷壁或者冲击锤刷壁。相对而言，成槽机斗架体刷壁的速度较快，效率较高；冲击锤刷壁效果较好，但过程较为烦琐，速度较慢，效率低。采用塑料泡沫填充的接头还容易引起环境问题。

5.3 套铣接头

采用套铣接头的方式能够使得整个施工工序更为顺畅，整体的施工效率更高。施工过程中必须考虑的问题有：一是分幅，一期槽不能小于5.6 m，二期槽必须为2.8 m；二是严格控制钢筋笼的宽度，保证二期槽铣掉的混凝土宽度，并且确保铣轮不碰触钢筋笼；三是下放过程中的垂直度；四是还要考虑一期槽下放接头板及其背后的填充，防止绕流。

6 结语

1）几种不同工况下的地下连续墙施工，净空越低施工难度越大。

2）成槽设备的选用应根据现场的施工环境而定，优先选择组合成槽的方式。

3）当前市场上的低净空液压抓斗基本满足了市场的需求，应加大低净空铣槽机的数量，同时低净空铣槽机也可适用于常规的地下连续墙成槽。

4）常规地下连续墙从设计上也可以考虑是否需要对钢筋笼进行分节，并实现工厂预制。如果分节，既可以节约现场的施工空间，也可以减少露天时多种外部因素对钢筋笼焊接的影响。施工中吊装设备的选用可以比常规的小很多，同时吊装的安全风险也大大降低，过程中只需要加强钢筋笼对接的质量即可。

5）对于较深的地下连续墙施工，其接头形式应选用套铣接头的方式，一方面可减少钢筋笼的数量，另一方面可保证接头的连接质量。