北京某论坛工程地下连续墙施工方法及应用研究

李晨

摘  要：地下连续墙是一种具有截水、防渗、承重、挡水作用的地下连续钢筋混凝土墙体结构。该文结合具体工程案例进行支护方式的比选，针对优选的地下连续墙支护形式，相较传统的地下连续墙施工方法，提出地下连续墙的锁扣管连接方法及多种优化施工方法，同时对地下连续墙连接和管段的成槽进行质量监控，并就其在实际工程中所存在的问题进行详细剖析，提出相应的对策。针对地下连续墙支护体系施工对周边地铁的扰动进行影响分析，为工程的风险控制和安全保障提供切实可行的施工建议。

关键词：地下连续墙；施工方法；地铁；监测；风险控制

中图分类号：F416.9      文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）19-0129-06

Abstract： The underground diaphragm wall is a kind of underground continuous reinforced concrete wall structure with the functions of water interception， anti-seepage， load-bearing and water retaining. Based on the comparison and selection of support methods with specific engineering cases， this paper puts forward the locking pipe connection method of underground diaphragm wall and a variety of optimized construction methods according to the optimized support form of ground diaphragm wall and compared with the traditional construction method of ground diaphragm wall. At the same time， the quality of the connection of the diaphragm wall and the slotting of the pipe section is monitored， and the problems existing in the actual working process are analyzed in detail， and the corresponding countermeasures are put forward. This paper analyzes the influence of the construction of the ground diaphragm wall support system on the disturbance of the surrounding subway， and provides feasible construction suggestions for the risk control and safety guarantee of the project.

Keywords： underground diaphragm wall; construction method; subway; monitoring; risk control

随着中国城市化的进程，城市人口压力对城市承载能力也提出了更高的要求。由于地上可利用的空间越来越少，因此，土木工程更多地聚焦在高层建筑的建设和地下空间的开发，近年来越来越多的目光投向了城市地下空间的探索。随之而来的是深基坑工程的规模越来越大，工况越来越复杂。深基坑工程将会面临越来越多的设计和施工上的问题。深基坑工程中，基坑的稳定性对于整个工程来说至关重要，主要取决于土体与支护结构之间的相互作用。本文提出了一种采用锁口管连接和地下连续墙槽节分离的新工艺，解决了传统工程中存在的混凝土结构容易卡槽、墙体容易漏水等问题。还对地下连续墙的连接和管段的成槽进行了质量监控，并就其在实际工程中所存在的问题进行了详细剖析，提出了相应的对策。针对地下连续墙支护体系施工对周边地铁的扰动进行了影响分析，为工程的风险控制和安全保障提供了切实可行的施工建议。

1  工程概况

北京某论坛项目建筑面积6.5万m2，为地上1层、地下2层建筑，基坑长约205 m，宽约204 m，采用明挖法施工，基坑开挖深度约10.95 m（局部8.55 m）。会址西侧现状为既有地铁，邻近基坑地铁线路采用盾构法施工，左右线间距约为11 m，管片外径6.4 m，厚0.3 m，埋深约22.8 m。会址主体基坑与地铁盾构隧道平面最短净距约为31 m。根据不同的岩土性质和物理参数，该地区的岩土可划分为4个地质层，10个亚层，地层的变化很大，其层位和土壤性质由上至下。根据岩石性质，从下往上可划分为1、2、3个阶段，3个阶段均是灰石段组。主要石灰岩，厚0～8 m，灰黑色，有微结晶，有暗晶，有大的块状构造，有时含有火山灰，形成一个小的土包。

由于没有地表水域的存在，所以可以将其划分成2种类型：浅水和较低的低压力水。浅层潜水层主要包括①层人工填筑，二段地层中的黏质黏土。现场人工充填的土壤具有丰富的富水性和良好的渗透性，属于弱透水层。②-1、②-2层属于微-弱渗透带。通过对该地区的水文地质调查，发现该地区的地下水稳定水位在地表之下0.6～5.8 m，高6.42～7.08 m，地下水的补给以空气降水为主，以蒸发和横向径流量为主，其水位随季节的变动而有一定的年变动。中、低渗透带主要是②-3、②-4、②-5-5层沙质土壤及④-沙砾岩层。通过对水头的观察，发现其水头深度在地下7.1～7.4 m，在1.61～1.62 m之间水头相对平稳，但在降雨期间，水位会稍微升高。

2  工法比选

本项目邻近既有地铁线路，地下水稳定水位在地表之下0.6～5.8 m，需要先拆除既有旧建筑地上和地下结构再新施做本论坛工程。综合以上因素考量，通过成墙工艺的比对，在SMW地下连续墙、RCDiaphragmWall、钢制地下连续墙、TRUST 工法和铳槽法等施工方法中最终选择了成槽式地下连续墙。这种方法可有效保证施工安全及进度。该施工方法特点是：①止水性能高，墙体全长无接缝，防水性能好；②对邻近土体扰动小，施工过程中孔壁失稳坍塌现象极少；③施工工期短。

3  地下连续墙的建造方法

本工程基坑支护采用成槽式地下连续墙+两道锚索方案。地下连续墙的砼设计标号为水下C30，抗渗等级为P6，砼的坍落度为20±2 cm。锚索杆体直径200 mm，注浆采用水泥浆，锚固体强度等级为M20，采用二次注浆工艺，杆体均采用3束1860钢绞线。

地下连续墙的主要施工工序：重载路面施工→降水井→导墙施工→钢筋笼制作→分段成槽→吊笼入槽→安装锁口管→水下混凝土浇灌→液压顶拔锁口管→下一段地下连续墙施工→顶部冠梁及扶壁施工→土方分层开挖→锚索施工。

成槽采用液压抓斗按照“跳一挖一”的顺序进行施工，如图1所示。首先施工Ⅰ序槽，然后施工Ⅱ序槽，每个槽段长6 m，深约14～17 m。在抓土过程中，通过液压抓斗导向杆调整抓斗的位置，对准导墙中心一抓到底。

根据地层及场地特点，本工程地下连续墙拟采用抓槽机成槽、泥浆护壁、水下灌注混凝土工艺，其施工工艺流程如图2所示。其中，关键技术措施如下。

3.1  防止泥浆离析措施

本项目地下连续墙施工进入承压水层，地下水丰富，泥浆离析的可能性比较大。在配置泥浆过程中，应适当增大泥浆比重，并加入适量分散剂、增稠剂以提高新制泥浆稳定性。泥浆循环过程中，每4 h一次对泥浆性质进行检测，指标不合格及时替换。成槽后及时清除槽底淤泥。砼浇灌时，防止砼直接落入泥浆内。做好防护措施，防止雨水及污水流入槽内。根据地下水化学性质，适当调整新制泥浆pH酸碱度。为防止泥浆罐内泥浆离析，在泥浆灌中加入喷气搅动装置。

3.2  导墙处理

导墙采用“┓┏”型现浇钢筋混凝土结构，导墙单侧水平尺寸为1.5 m，厚0.2 m，两侧导墙间净距比地下连续墙设计厚度增加50 mm。考虑本工程部分位置需要对场地内原建筑基础进行处理，在处理完后进行回填处理。此部分的回填土会影响地下连续墙的正常施工，需要对此部分回填土进行加固，在回填时使用水泥拌土回填分层压实处理，水泥掺量7%（质量比）。

3.3  接头管安放

每成槽施工完一单元槽段后需安放接头管。接头管采用圆管形锁口管，连接方式为插销式快速接头。首开幅必须下放两根接头管，标准幅下放一根接头管，选用额定顶拔力为300 t的液压千斤顶。

3.4  接头刷壁与清沉渣

地下连续墙施工设备自带刷壁器，刷壁器两侧附带钢丝刷，刷壁器具有足够的自重，按照合理的位置设置吊点，确保刷壁质量。

刷壁结束后，因刷壁过程中会将接头处的泥渣及泥皮清刷出来，刷壁后需要进行二次清底确保成槽深度符合要求后方可进行下道工序施工。

3.5  钢筋笼标高控制

钢筋笼吊装过程中，需严格控制标高，在制作钢筋笼前，应测量目前场内导墙的实际标高，并根据实测标高制作钢筋笼吊钩，同时在钢筋笼下放过程中用水平仪对钢筋笼标高进行监控。

3.6  水下砼浇筑技术要点

导管插入到离槽底标高30～50 cm，浇筑中导管插入砼深度应保持在2～6 m。导管集料斗砼储量应保证初灌量，一般每根导管应备有2车21方砼量。槽段砼面应均匀上升且连续浇注，浇注上升速度不小于2 m/h，因故中断灌注时间不得超过30 min，2根导管间的砼面高差不大于50 cm。导管间水平布置距离一般为2.5 m，最大不大于3 m，距槽段端部不应大于1.5 m。砼泛浆净高大于10 cm，以保证墙顶砼强度满足设计要求。

3.7  槽壁垂直度检测

槽壁垂直度检测数量不得小于同条件下总槽段数的20%，且不少于10段，采用超声透射法对墙体砼质量进行检测，每个检测墙段的预埋超声波管数量语音少于4个，且布置在墙身界面的四边中点处；当根据超声透射法判定的墙身质量不合格时，应采用钻芯法进行验证。

3.8  锚索张拉要点

锚索锚固抗压强度大于20 MPa后方可进行张拉，拉力应取设计值的1.1倍，待受力稳定后再缓慢卸载至“锁定值”。锁定后若发现有明显的预应力损失，应及时进行补偿张拉。

4  对周边既有地铁结构的影响评估

4.1  计算模型

在不影响结构类型及受力特点的前提下，综合考虑现状建筑与既有地铁结构的相对空间位置关系，对既有隧道结构进行了适当简化。数值分析采用FLAC3D软件建立计算模型，采用莫尔-库仑（M-C）准则进行计算。

基于评估范围，综合考虑边界效应选定模型尺寸为（长×宽×高）440 m×490 m×50 m，并对强影响区的网格进行加密处理，地层等均采用三维实体单元进行模拟，模型共划分实体单元（zone）326 259个，节点（grid-points）170 417个。边界条件除顶面为自由边界，其他面均采取法向约束。土层采用摩尔-库伦模型，对于混凝土材料采用线弹性模型。各地层参数按照地勘报告给出的数据选取见表1，计算模型如图3—图5所示。

模拟计算荷载主要考虑：①隧道结构自重；②土体竖向自重力；③会址等1—10建筑群自重卸载。

具体模拟工序及相应施工步骤说明见表2。

4.2  拆除工程变形预测

施工过程对既有地铁结构产生一定程度的附加变形，为有效了解这种附加变形，将分析各工序下区间结构的横向变形和竖向变形。

依据上述模型的计算结果可知，现状建筑拆除施工使得既有地铁结构的竖向变形最大值为0.463 6 mm，发生在工序十一，表现为结构上浮；水平向变形最大值为0.754 6 mm，发生在工序十一，靠近施工一侧。现状建筑拆除施工使得既有地铁道床的竖向变形最大值为0.382 4 mm，发生在工序十一，表现为结构上浮；水平向变形最大值为0.592 3 mm，发生在工序十一，偏向拆除项目的基坑侧。

各工序引起的既有地铁结构的变形情况结果汇总见表3。

现状建筑拆除对既有地铁结构的变形影响较小，主要是由于超市有序分层拆除，减少卸载造成的荷载损失。

区间地铁结构竖向及水平各步序变形云图如图6—图7所示。

4.3  基坑支护工程变形预测

依据上述模型的计算结果可知，支护结构施工使得既有地铁结构的竖向变形最大值为0.641 6 mm，发生在工序十六，表现为结构上浮；水平向变形最大值为1.299 9 mm，发生在工序十六，偏向基坑侧。地下拆除维护施工使得既有地铁道床的竖向变形最大值为0.532 7 mm，发生在工序十六，表现为结构上浮；水平向变形最大值为1.045 0 mm，发生在工序十六，偏向基坑侧。

各工序引起的既有地铁结构的变形情况结果汇总见表4。

支护结构施工对既有地铁结构的变形影响较小，主要是由于基坑支护采取了地下连续墙和2道锚索支护的措施、分层开挖基坑措施。

区间地铁结构竖向及水平各步序变形云图如图8—图9所示。

5  结论

本文对北京某大型论坛项目基坑工程的一种新的地下连续墙的施工技术进行了研究。本文叙述了地下连续墙的工法比选、成墙工艺流程及技术要点，通过数值模拟结果表明隧道结构整体变形较小，主要是由于施工过程中基坑支护采取了地下连续墙和2道锚索支护的措施、分层开挖，中关村论坛永久会址原结构拆除及支护结构施工总体分二十三个工序进行，有效地保证了隧道与土体的稳定，减小了既有隧道和轨道结构的变形，保障了地铁的安全。

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