地下连续墙施工技术探析

刘雄英

摘要：地下连续墙以其整体性强、刚度大、耐久性好、抗渗效果好等特点，加之施工工艺成熟、施工效率高、对复杂施工环境和水文地质条件适应性强、施工对周边环境影响小等一系列优点，在城市地铁车站深基坑建设等工程中得到了较为广泛的应用。针对武汉地铁三号线范湖站地质条件差、地下水位高、周边建筑物距离较近，地下障碍物多等特点，对地下连续墙施工采取的对策进行了阐述，对连续墙施工方案及质量控制等方面进行分析总结，为类似工程提供借鉴。

关键词：地下连续墙；武汉地铁三号；施工方案；质量控制

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）05019504

1前言

地下连续墙主要是采用液压抓斗、铣槽机等成槽设备，按施工图纸要求在地下分幅开挖出窄深的沟槽，吊放入钢筋笼，然后采用导管灌注水下混凝土形成结构单元，最后按此工艺施工跳段施工各个单元槽，再采取接头措施连结一起形成整体地下混凝土墙圈包围车站基坑，起到抵抗侧向土、水压力及密闭基坑周边隔水抗渗等作用，为基坑内的土方开挖等后续工程提供安全的后续作业条件。地下延续墙施工进程包括测量放样、导墙施工、钢筋笼制造、泥浆制造、分段成槽、吊装钢筋笼、灌注混凝土等各个细致环节，工艺繁多，同时受施工阶段复杂的周边环境因素变化限制，还受施工技术和施工作业人员能力的制约，操作不当便会产生塌孔、夹层、渗漏等问题。现就武汉地铁三号线范湖站地下连续墙施工过程中遇到的难点及采用的对策进行阐述，为相关工程提供借鉴。

2工程概况及地质条件

2.1工程概况

武汉市轨道交通三号线第十一标段（范湖站）土建工程位于规划马场角路路下，常青路与青年路的交叉路口东侧，与2号线范湖站通过通道换乘。车站西北侧有富苑假日酒店，4层砼结构，基础形式为夯扩桩，桩长18m，距离主体基坑约25m；车站北侧为新建葛洲坝国际广场北区高层住宅小区，基础形式端承摩擦桩，距离车站主体基坑约20m，距离附属结构约7m；南侧为规划葛洲坝国际广场。

车站主体围护结构采用地下连续墙结构共有112幅，平均幅宽5.5m，墙深49m（平均入岩深度为2.85m），墙厚1000mm，墙身混凝土强度C30。钢筋笼重量约55.4t（含H型钢接头、吊装用扁担）。成槽采用液压槽壁机和旋挖钻机配合开挖，以“跳孔成槽法”进行组织施工，静态泥浆护壁。整幅钢筋笼采用汽吊车吊装入槽。采用导管法灌注水下混凝土。

2.2工程地质

场区内地形平坦，原始地貌属长江冲积I级阶地。自上而下地层依次是：杂填土（1-1）、淤泥（1-3）、粉质粘土与粉土、粉砂互层（2）、粘土（3-1）、粘土（3-2）、淤泥质粉质粘土（3-3）、粉质粘土夹粉土（3-4）、粉质粘土与粉土、粉砂互层（3-5）、粉细砂（4-1）、粉质粘土（4a）、细砂（4-2）、中粗砂夹砾卵石（4-3）、强风化泥质粉砂岩（15a-1）。主体结构底板主要位于粉细砂（4-1），附属结构底板主要位于淤泥质粉质粘土（3-3）。

2.3水文地质

拟建场区的地下水有上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水三种类型。上层滞水主要赋存于填土层中，受大气降水、地表水及人类生产、生活用水补给影响，无统一自由水面。上层滞水稳定水位埋深在1.30～2.45m之间，相当于绝对标高18.13～20.28m；孔隙承压水主要赋存于（3-5）层及其下的砂层中，上覆粘性土及下伏基岩为相对隔水层顶板、底板。承压水位绝对标高为14.72m；下伏基岩为志留系砂岩，基岩裂隙水水量较小，对工程的影响不大。

2.4建筑物及管线情况

（1）周边建筑。

车站端头处于交通量大的繁华路段，车站范围内有自来水、通信、电力等管理，需改移后进行施工。在车站西端头北侧有4层砖混结构房屋，房屋桩基较浅，距离附属基坑最小距离为5.8m。

（2）地下管线情况。

车站范围涉及管线包括通信电缆、有线电视电缆、煤气管线、供电管线、给水雨水管线、交通信号管线，影响车站施工。

2.5工程特点

车站具有埋深较深，地质条件差，地下水位高，周边建筑物距离较近（距离基坑最近处为6m）等特点，加强组织管理，减少成槽时间，选择合适的泥浆性能指标，保证垂直度及接头质量，做好地连墙的接缝防水，确保地下连续墙围护结构的质量，成为确保后期基坑稳定的重点。

3施工组织

3.1人员配备

劳动力安排计划详见表1。

（2）施工导墙注意细节：

①首先要在在放线前做好详细的技术交底工作并进行认真复核，防线时应考虑外放避免侵限；

②控制导墙垂直度、内墙面平整度、全长范围内高差、导墙轴线误差等指标符合规范要求；

③导墙立双面模，可以有效避免混凝土超浇，节约成本。

4.2.2泥浆制作及处理

新泥浆配合比要经过室实验，现场采用质量较好的纯碱、膨润土、及自来水进行配置。浆液的储存要采用泥浆罐、泥浆池等，使用泥浆泵输送及回收。泥浆循环由泥浆泵及软管组成。回收的泥浆必须经过处理并检测调整，确保性能指标合格后方可再次使用。应严格技术交底、按规定检测泥浆质量等有效措施来控制泥浆质量。

4.2.3成槽施工

本基坑地下连续墙使用两台液压成槽机作业，土方临时存放在弃土坑内并最终倒运至弃土场。

（1）成槽流程。

①槽段放样；②槽段开挖；③刷壁；④清除槽底沉渣；⑤槽段成槽检查后清槽。

（2）成槽注意细节。

①成槽设备定位必须准确，成槽机挖完槽后用超声波测壁仪进行检测，确保成槽垂直度满足规范及图纸要求。

②挖槽时，定期检查护壁泥浆的性能，确保各项指标并满足地层的要求。

③施工中如果出现槽内泥浆液面降低情况及泥浆的浓渡变稀情况，应立即检查原因并并采取措施。

④成槽后认真清底，清孔质量达到有关规范、技术规程的要求，应在地下连续墙内预埋墙底注浆管，待混凝土灌注后进行压浆，以确保墙底土体密实，防止地下连续墙下沉，墙幅间接缝处应清刷干净。

4.2.4连续墙接头施工

（1）地连墙止水效果的好坏，关键看接缝位置质量控制的到位与否，为了防止在连接幅、闭合幅成槽过程中型钢内残留泥沙，埋下接缝渗漏水隐患，在施工过程控制中，地连墙成槽完毕除进行槽段垂直方向的超声波检测外，同时对槽段平行方向型钢垂直度、墙缝绕流进行检测，然后对接缝处型钢进行刷壁处理，上下反复多次进行刷壁，每次提升到地面时，人工将钢丝刷上大块的杂物清理干净，直到刷壁器上不再有残留物时方可进入下道工序施工，通过上述措施，确保了接缝在开挖过程中不出现渗漏水，开挖之后的效果见图4。

（2）接头防绕流施工：为防止混凝土绕流包裹钢板，降低接头止水效果，在“H”型钢两侧面采取加缀薄铁皮的方法，初期使用0.5m宽铁皮，在下放过程中出现铁皮卷口的情况，止浆效果达不到规定要求，立即改正为每块铁皮宽度1m，长度与钢筋笼齐长，焊接位置在型钢中心线上。由于铁皮较薄，直接焊不能保证质量，在混凝土灌注的压力下可能裂开，现要求在焊接位置处架设2cm等边角铁，并焊接牢固，以加强止浆铁皮的使用效果，具体施工见图5。

4.2.5钢筋笼制作、吊装

（1）钢筋笼制作。

为保证钢筋笼加工质量和整体性，将采用整片制作吊装的方案。钢筋笼加工制作时先将闭合的钢箍排列整齐，再将竖直主筋依次穿入钢箍（竖直主筋间隔错位搭接），采用间隔点焊就位，定位要准确。钢筋笼保护层用定位垫块“︹ ”形式钢筋保护层，纵向3m间距布置焊在钢筋笼主筋内外侧。同时为保证加工和起吊时钢筋笼不变形，有一定刚度，在笼内设置横向及纵向桁架。钢筋笼加工时按设计的位置预留2～3个水下砼灌注导管孔，并作好标记。

（2）预埋件安装及保护质量控制。

①预埋钢板的锚筋采用在钢板上开孔塞焊，钢板开孔直径35mm，焊接要求饱满。锚筋焊接完毕后，钢板另一面需打磨平整，以便以后钢支撑的安装。

②预埋钢板安装前，根据与钢筋笼的边缘的相对尺寸，在钢筋笼上标出预埋钢板的准确位置，要求其精度控制在1cm以内，若遇到锚筋与导管位置冲突的情况，则将锚筋弯折保证混凝土顺利浇筑，同时钢筋弯锚也要求满足施工规范。

③加工好的预埋钢板与钢筋笼主筋焊接，焊点要牢固稳妥。

根据设计要求，在连续墙中需要埋设砼支撑腰梁、压底梁的接驳器。埋设时要求接驳器在同一水平线上，且垂直于地连墙面，严格按照设计间距埋设。在接驳器外侧的5cm保护层采用5cm厚、15cm宽的通长高密度彩钢板填充，方便后期凿除接驳器，提高施工进度。为了提高接驳器的使用率，在定位好接驳器之后，先用黄油将预留接驳器内填满，再盖好接驳器保护帽，防止泥浆进入损坏接驳器，致使接驳器报废需增加植筋。接驳器预埋筋与导管位置冲突时，预埋筋改为7字筋，弯锚长度满足规范要求。

钢筋笼下放时，测量人员严格控制笼顶标高，误差控制在1cm之内，从而保证了预埋钢板、预埋接驳器位置的准确性。为后期腰梁、压底梁施工节省了大量时间，保证了工期的正常进行，而且节约了因预埋位置不准确造成的大量植筋费用。效果见图8。

（3）钢筋笼吊装。

①钢筋笼采用300t履带吊和150t履带双机配合整片吊装。分主副钩、双扁担、四点均匀受力平行起吊后，拉紧主钩，放松副钩，使主钩吊住端头吊攀，垂直下放槽内，如图9所示。

②起吊钢筋笼时，要注意防止因吊点布置或者起吊方式不合理等原因造成钢筋笼变形。

③下放钢筋笼入槽时，应注意对准，确保笼体垂直。

④若发生钢筋笼无法下放入槽情况，则应吊出钢筋笼，并进行槽孔检查，杜绝强行插入钢筋笼情况发生。

⑤吊放钢筋笼时，应注意做好标记以控制标高。

4.2.6连续墙水下砼灌注

（1）清槽：槽段开挖到设计标高后，采用反循环法清槽。清槽换浆工作在钢筋笼入模前完成，达到规范要求后才能下钢筋笼。

（2）混凝土的制拌：采用C30水下混凝土浇筑，灌注砼均采用商品砼，每个槽段的每车砼都要现场取样，作坍落度试验，发现不合格，应立即退回厂家。

（3）混凝土灌注。

①清槽完毕，泥浆经检查合格后，灌注混凝土之前要进行沉碴厚度检测。

②混凝土灌注应按照预先制定好的灌注方案操作，应考虑备用设备及灌注前的设备试运行。

③灌注混凝土时，要确保隔水球的位置、导管底端距离槽底的距离、储料斗内混凝土储存量、灌注提管速度、间歇时间等项目符合预先制定的灌注方案要求。

④灌注过程中要有技术人员定时进行导管埋深以及混凝土面高度检测，以判断混凝土面的高差，以便于精确确定埋入混凝土中的导管深度以及需要拆管的数量。

（4）顶拔锁口管。

①在锁口管安装就位后即可安装顶管机。

②在混凝土灌注4小时或者混凝土面上升15米左右时，即可缓慢顶动锁口管，过程中禁止顶拔过快造成管脚脱离槽底土体。

5连续墙施工常见问题的预防处理措施

5.1槽壁坍塌

具体表现：槽段内个孔位坍塌，水位忽然下降，孔口出现大量水泡，出土量增加但是没有进度，钻机负荷突然增加。

产生原因：护壁泥浆质量不良护壁效果不佳；成槽后停留时间过久未吊放钢筋笼灌注混凝土，泥浆沉淀后失去了护壁作用；遇到松软沙层、钻进速度过快、遇到节理发育破碎的的土层，对槽壁扰动过大；孔内泥浆液面的标高不够，地下水位过高；槽段周边土体有扰动或者遇到周边水位突然增高情况发生。

预防处理措施：应在施工过程中不断检测泥浆性能，确保泥浆的护壁效果。成槽后，应避免搁置过久，确保随即进行混凝土灌注作业；在不良地层中成孔应控制进尺降低土体扰动；成槽过程中，要稳定槽内泥浆液面；成槽后避免周边重型车辆扰动；发生局部坍塌时可通过调整泥浆性能指标加大泥浆密度进行稳定处理，当塌孔较严重时，可回填质量较好的粘土，等待稳定后重新进行开挖。

5.2槽孔偏斜或歪曲

具体表现：槽孔向某一个方向偏斜，垂直度超过规定数值。

产生原因：悬吊抓斗钢丝绳偏心，成槽机的底座没有水平安置；成槽中遇到较大的孤石；在带有角度的软硬地层开挖；采取依次成槽施工，一端为已灌混凝土地连墙，常使槽孔向土一侧倾斜。

预防及处理措施：成槽前检查悬吊装置，确保垂直度；设备安放水平并进行检查；遇到较大孤石时采用破碎头冲击；遇到软硬岩层交界处及扩孔较大处，采取低速开挖；尽可能采取两槽段成槽，跳段作业；当操控倾斜发生后，如果偏差较小，可采用抓斗上下扫孔以纠正；如果槽孔偏斜扭曲较为严重严重，则应采用砂粘土回填该孔至偏孔处1米以上位置，等回填砂粘土沉淀密实之后再从新成槽。

5.3钢筋笼上浮或者入槽困难

具体情况：成槽后吊放钢筋笼时钢筋笼被卡住，难以下放进入槽孔；灌注混凝土时钢筋笼整体上浮。

原因分析：成槽质量不佳，槽内表面不平顺，有凸出或者凹陷；钢筋笼尺寸未严格按设计尺寸加工；钢筋笼接头发生弯曲现象；钢筋笼整体重量不足；槽底沉渣过厚，清理不彻底；钢筋笼柔性过大发生变形；导管埋深度太大；浇灌水下混凝土的速度过快等原因。

预防措施：保证成孔质量，确保槽壁平顺；严格按设计图纸加工控制钢筋笼，确保笼体尺寸符合设计要求；钢筋笼吊放前应严格进行沉渣清除；采取措施在在两侧导墙设置锚固点以稳定过轻的钢筋笼。严格按水下混凝土灌注规程作业，控制混凝土灌入速度及导管的最大埋深符合要求。

5.4锁头管拔不出

具体表现：地下混凝土连续墙接头处锁头管，在混凝土灌筑后抽拔不出来。

原因分析：锁头管自身质量欠佳，变形弯曲，或安装质量不好，造成锁头管和土体以及混凝土之间的大摩擦力变大；千斤顶型号偏小造成顶力不够；混凝土浇灌过程中没有按要求定期上下活动锁头管。

预防措施：使用质量较好的锁头管，确保管身垂直度；在安放锁头管时必须确保垂直插入，偏差符合规范要求；千金顶的选择要考虑备用系数，确保顶拔力大于1.5倍的摩阻力；在混凝土灌注过程中按规程要求定期活动锁口管。

5.5夹层

具体情况：灌注混凝土后，在连续墙墙壁混凝土的内部存在夹泥层。

原因分析：导管数量不足造成混凝土的摊铺面积不足，从而造成槽内部分角落混凝土灌注不到而被泥渣充填；导管的埋置深度不足造成泥沙从导管底部进入墙体混凝土内；导管接头密封不严，导管外的泥浆掺入管内；第一批混凝土数量不足，灌注时不能完全将槽内的泥浆和混凝土隔开；违反操作规程，灌注期间不连续或者等待间隔时间过久；提升导管过快过猛过高，使灌注导管底端脱离混凝土面；混凝土灌注过程中发生槽壁坍塌现象。

预防措施：确保混凝土灌入摊铺面积，增加同时灌入混凝土导管的数量；严格进行灌注过程中的检测确保导管埋入混凝土的深度不小于1.5m；检查导管接头质量，确保接头密封良好；确保首批混凝土的数量，并确保混凝土灌注过程中连续作业，避免停滞过久出现混凝土初凝或槽壁坍塌；按照规范提拔导管，确保导管底口在混凝土中的埋深。

6效果评价

范湖站2012年6月24日施工首幅单元槽，两套成槽设备平行作业，历时159天，2012年11月30日完成112幅连续墙施工任务，平均进度1.4幅/天。施工过程中严格按照技术要求和工艺流程作业，认真检查每一幅槽的槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度，确保成槽质量；钢筋笼制安及混凝土浇筑严格执行旁站和三级检查制度，确保了每一环节质量可控。后期土方开挖阶段，连续墙外观平整连续，无空洞无鼓包，钢筋笼无露筋现象，接头处平顺无凸出或夹泥，无渗漏水现象发生。

参考文献

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[2]吴伟军，超宽.超深地下墙施工技术[J].建筑施工，2006，（5）.

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