超深地下连续墙施工技术

□马辰翔 张太权

□张太权/天津滨海新区建设投资集团有限公司。

超深地下连续墙施工技术

□马辰翔 张太权

天津滨海新区于家堡地区某深基坑工程均采用61m深地下连续墙作为基坑围护结构，穿越淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、细砂等地层。文中论述了地下连续墙的施工工艺，通过采取合理的对策解决了施工难度较大的问题，确保了工程质量。

地下连续墙；基坑围护结构；搅拌桩

工程概况

滨海新区于家堡大型综合交通枢纽工程分为公交中心工程、枢纽控制中心工程、出租车停车场及公共换乘区工程、社会车停车场工程及公共换乘区工程、轨道交通地下结构工程5部分。基坑规模大，全部为地下结构，基坑最深29.5m，围护结构采用1.2m厚，61m深的地下连续墙。见图1。

图1 交通枢纽平面

水文地质情况

工程表层为杂填土，5～17m范围内存在软弱淤泥质粉质粘土，17～25m为浅层承压水不透水层，30～60 m为粉砂和细砂层，标贯值平均＞50，形成深层承压水不透水层，61m深地下连续墙底部位于此，使基坑形成封闭箱体，60m以下为粘土层。本工程是典型的上软下硬地层，下部为巨厚砂层，易塌槽且标贯值大，导致地下连续墙成槽施工效率低，而上部存在的软弱淤泥质粉质粘土层在长时间暴露情况下也容易塌槽。见图2。

图2 地质条件与围护结构关系

机械选型

地下连续墙成槽设备的选型是成槽施工工艺中的一个关键环节。根据地质情况，开挖槽段大部分为粘土、粉土、粉质粘土、粉砂、细砂，在地面下30～60m范围内主要为粉砂和细砂层，标贯值大。选用SG40A及SG50A型液压抓斗挖槽机，其具备以下特点。

（1）液压抓斗配有倾角传感器和纵向及横向纠偏装置，在工作中能够随时对槽壁进行前后左右全方位的修整，在软土层施工中纠偏效果明显。

（2）液压抓斗施工效率高，抓斗闭合力大。卷扬机提升速度快，施工的辅助时间短，闭合力大，有利于进行复杂地层的连续墙施工。

（3）抓斗旋转系统可使抓斗相对臂架回转，在不移动底盘的情况下，完成任何角度的成墙施工，大大提高了设备的适应能力。

（4）先进的测量系统。抓斗配备了触摸屏电脑测量系统，记录、显示液压抓斗开挖的深度和倾斜度，测斜精度可达0.01°。

（5）可靠的安全保护系统。驾驶室设有安全操纵杆并配有多项中央电子检测系统，可随时预报各主要部件的工作状况。

施工工艺

导墙下搅拌桩加固

根据施工经验，在标贯值＞30的土层中，液压成槽机的成槽效率急剧下降，标贯值＞50就很难挖掘。通过试槽情况来看，在采用旋挖钻打导向孔的情况下，液压成槽机在砂层中成槽进尺约1m/h，效率很低；虽然通过增大泥浆密度能够实现砂层的稳定，但是较长的成槽时间会直接导致槽段上部的软弱土层（淤泥质粉质粘土层）发生坍塌。

针对此情况，导墙下软弱土层采用φ700mm@550 mm水泥土搅拌桩进行加固，见图3。根据地质资料查看淤泥质粉质粘土层的分布情况，决定搅拌桩桩长均为17m，为避免搅拌桩施工的垂直度偏差造成搅拌桩侵入地下连续墙槽内，搅拌桩边距地下连续墙槽壁外放50 cm，但此50cm剩余土体易塌方，施工时要控制好搅拌桩施工垂直度，使搅拌桩尽量贴近槽壁，减少塌方量。

图3 导墙及导墙下搅拌桩加固

导墙施工

导墙的质量直接影响地下连续墙的轴线和标高，导墙施工的关键要求是必须坐落于原状土上。其作用除了在成槽中起一定的导向作用外，还起到了以下几个作用。

（1）承受施工过程中车辆设备的荷载，避免槽口坍塌。

（2）存储泥浆稳定液位。

（3）搁置入槽后的钢筋笼。

（4）承受顶拔接头管时产生的集中反力。

根据场地内地质条件较软的性质，导墙断面采用“][”形现浇钢筋混凝土，满铺φ14mm@200mm钢筋网片，混凝土强度等级为C30，导墙翼面宽度1m，墙厚0.3m，导墙高度1.5～2m，埋深视现场土质情况，以墙趾进入原状土≮30cm为宜。

泥浆制备

根据地层、地下水状态、施工条件和附近地区施工经验进行泥浆配合比设计，采用优良的钠基膨润土、纯碱、高纯度的CMC、重晶石和自来水作原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌和而成。根据现场的实际地质情况，为了保证30m以下的砂层稳定，现场适当提高泥浆密度和粘度，增大槽内泥浆的静水压力，提高支撑效果。

成槽施工

现场地下连续墙施工范围内的地层状况存在差异，在成槽过程中不能局限于某种单一的挖槽形式，根据现场实际情况，实时调整挖槽方法，提高挖槽速度，同时保证成槽的垂直度。主要采用以下3种方法进行现场挖槽施工。

（1）“一钻两抓”成槽。打一个导向孔，然后隔一抓进行抓斗成槽，然后再抓取导向孔和抓成槽之间的土体，见图4。

图4 地下连续墙“一钻两抓”成槽示意

（2）“三钻两抓”成槽。打3个导向孔，然后用成槽机抓取导向孔间土体，见图5。

图5 地下连续墙“三钻两抓”成槽示意

（3）“三抓”成槽。间隔着抓，中间留80cm以上的“鼻梁土”，最后抓取中间“鼻梁土”，见图6。

图6 地下连续墙“三抓”成槽示意

刷壁

清除绕流附着物后再用刷壁器刷壁，以清除接头钢板上的泥皮。刷壁器采用偏心吊刷，以保证钢刷面与接头面紧密接触，达到清刷效果，见图7。后续槽段挖至设计标高后，清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮，刷壁次数不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上无泥为止。

图7 地下连续墙刷壁器偏心吊刷示意

钢筋笼制作与吊装

钢筋笼整体制作一次成型，由于钢筋笼质量较大，超过80t，所以对吊车选用、吊点加强、吊环强度、钢丝绳强度、重心选择和吊点布置等进行重点计算并安排专人对吊点、吊具、吊车进行检查，

接头回填

针对61m超深地下连续墙，接头箱如果强行下放到底，势必难以起拔。施工过程中将接头箱下放到开挖面以下10m位置，接头箱长约35～40m，接头箱下部用袋装砂石进行填充并用吊车悬吊重物（接头箱或自制铁块）进行夯实，见图8。从施工过程看，只要砂袋填充密实，能够给止水钢板提供足够的支撑反力，能够有效控制混凝土绕流。同时上部接头箱的起拔应根据现场预留试块进行判断，避免早拔或晚拔，造成接头箱拔不出或产生混凝土绕流。

图8 地下连续墙接头回填示意

水下混凝土灌注

在钢筋入槽后4h浇灌混凝土，浇灌前先检查槽深，判断沉渣是否过厚、有无坍孔并计算所需混凝土方量，导管底部与槽底相距300～500mm。混凝土初灌量应经过计算或试验，混凝土漏斗应满足导管首次埋置深度和填充导管底部需要。2根混凝土导管进行浇灌时注意同步性，保持混凝土面呈均匀状态上升，高差≯500mm，管间距≯1500mm，以防止因混凝土面高差过大而产生夹层现象，见图9。对混凝土浇注过程做好记录并绘制混凝土浇注曲线，以供判断导管埋深和接头箱起拔时间。

图9 地下连续墙水下混凝土灌注示意

接缝防渗漏施工

工字钢内侧在接缝工字钢内侧地下连续墙施工完成后，在分幅接缝处基坑外侧打2根φ800mm@600mm的咬合高压旋喷桩，对接缝进行处理，见图10。

图10 地下连续墙分幅接缝防渗漏做法

结论

（1）针对上软下硬地层采取上部打搅拌桩稳定软弱地层，下部增大泥浆密度和粘度来稳定砂层的方法是可行的，基本杜绝了塌槽事故的发生。

（2）超大超重钢筋笼吊装风险较大，应做好原材料进场复试和现场管理，提前对钢筋笼吊装进行安全性计算并报专家评审，保证技术上的安全性。

（3）工字钢接头回填全部用接头箱风险较大，易造成接头箱起拔困难，采用下部填砂袋，进行夯实，上部回填接头箱的方法可以有效保证混凝土灌注过程中钢筋笼不移位并能够有效控制混凝土绕流的发生。

（4）刷壁是施工中的重要环节，将工字钢清理干净可以有效的防治接头夹泥导致的接缝渗漏水现象。

TU476+3

C

1008-3197（2010）03-67-03

2010-04-12

马辰翔/男，1976年出生，工程师，天津滨海新区建设投资集团有限公司，从事建设工程管理工作。

□张太权/天津滨海新区建设投资集团有限公司。