不良地质地下连续墙施工工艺技术研究

汤毅敏（上海隧道工程有限公司地基基础工程分公司，上海 200237 )

地下连续墙开挖技术是从打井和石油钻井使用泥浆和水下浇筑混凝土的方法发展起来的。20 世纪五六十年代这项技术得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术方法。

随着城市规模的扩大，隧道交通的需求也随之增大。由于上海是典型的软土地质，所以对隧道支护的要求也更高。上海市沿江通道越江隧道浦东段地下连续墙需穿越填土、江滩土、粉土、黏土等不良地质层，同时还面临多层承压水等对成槽稳定造成的不利影响。在上海市沿江通道越江隧道浦东段地下连续墙施工中遇到的主要问题如下：如何在富含水砂粉地层中减少槽壁塌方，保证工程质量；如何确保止水接头无渗漏等。本文针对上述问题进行分析，提出解决措施。这些措施可以提高施工质量，保障工程顺利实施。

1 工程背景

1.1 工程情况及地质、水文特点

（1）工程情况。上海市沿江通道越江隧道（浦西牡丹江路—浦东外环线)新建工程处于吴淞江口的宝山和浦东新区滨江带，穿越长江口水域和吴淞江水域。工程主要包括浦西接线道路、浦西岸边段、江中段、浦东岸边段、浦东接线道路。浦西侧工程起点为宝山区牡丹江路和富锦路交叉口，在浦东侧接入外环高速公路。

浦东岸边段深基坑位于崇景路北侧的滨江森林公园内。公园内人工造景现状场地标高起伏较大，在 +5～+9 m之间。浦东岸边段里程范围为 LK9+823～LK10+233，其中工作井至 PD09 采用地下连续墙围护，厚度为1 200～600 mm，深度 47.5～24.0 m，采用 GXJ 橡胶止水带接头形式。

（2）地质、水文特点。经勘察发现，本区段场地在标高－79.740 m 范围内土层由第四系全新统至上更新统沉积地层组成。沿线场区地处古河道切割区，⑥层暗绿色黏性土缺失，沉积了滨海、沼泽相的⑤2层灰色黏质粉土夹粉质黏土、⑤2t层灰色粉质黏土和溺谷相的⑤3-1层灰色粉质黏土，各土层分布较稳定，局部略有起伏。实际现场主要为杂填土，施工前进行了整平，标高控制在 +6.000 m 左右，至下部 3.000 m 左右为江滩土层，土层含水量较高。再往下主要遇到②-3和③-2粉土及粉砂性土层，在地下连续墙成槽过程中极易发生塌方，可能给周边环境造成不良影响。至基坑底部则会遇到⑤2层灰色黏质粉土夹粉质黏土、⑤2t层灰色粉质黏土， 这两个土层为承压水层。

在基坑开挖过程中，地下连续墙接缝一旦出现质量问题，极易发生管涌及涌砂现象，给基坑开挖造成较大风险。

1.2 周边环境及地下障碍物

（1）周边环境。本工程位于上海浦东新区崇景路北侧滨江森林公园内，相邻上海公安学院，周边空旷，施工过程中对周边环境无较明显影响。

（2）地下障碍物。现场调查发现，场区内对工程建设有影响的地下障碍物较少，主要地下障碍物是场地内待拆建筑物基础、景观河道上的桥涵基础及现有道路两侧存在的地下管线等。

2 本工程主要难点分析及应对措施

2.1 主要难点

（1）复杂地层围护结构施工难度大。地下连续墙需穿越江滩土、②-3层灰色黏质粉土及③-2层粉土及粉砂性土（厚度 2～16 m），在地下水动水压力作用下自稳能力差、易塌陷，产生潜蚀、管涌、流沙等危害，因此施工控制要求严格。

（2）围护结构体接缝的防渗控制难度大。围护结构体的防渗能力直接影响着永久结构的防渗能力，一般地，围护结构一旦发生渗漏，永久结构在该部位发生渗漏的概率非常大。在相邻槽壁的接缝处、不同围护结构的接合部极易发生渗漏，并易引发工程事故。因此，必须采取有效措施来确保地下连续墙接头防渗效果。具体措施如下：①制作深导墙，避免上层不良土层塌方；②本工程地下连续墙采用止水效果出色的橡胶止水带防水接头；③选用优质膨润土，严格按规范指标配置泥浆，并大力加强清孔力度；④采用喷射井点预降水措施。

2.2 针对复杂地层的地下连续墙施工措施

针对砂质粉土对成槽施工可能造成的塌方影响，本工程在地下连续墙施工时采取了以下措施。

2.2.1 深导墙施工措施

目前，导墙的常规深度一般为 1.5～1.8 m，但是规范要求导墙必须进入原状土，而本工程地下浅层为杂填土及江滩土，深度为地下 3 m 左右。这两个土层较松散，成槽过程中极易发生塌方，不仅会造成地下连续墙露筋等质量影响，而且还会造成原地面沉降及脱空等安全隐患。因此，本工程采取深导墙施工措施，导墙进入原状土的深度为 3 m，遇到较厚的杂填土或者原管线检查井，则采取水泥土换填养护后再进行导墙施工的措施。

另外，在导墙施工过程中，由于江滩土含水量较高，土质松散，导墙的立模难度较大，因此采取了轻型井点降浅层地表水的措施：底部铺粗粒砂以加固导墙底模，防止混凝土浇筑过程中跑模，影响后续成槽质量，如图1所示。

图1 导墙施工前轻型井点降水措施图

2.2.2 井点降水施工措施

本工程地下土层内含砂质粉土层，在动水情况下可能产生槽壁塌方。为了防止在成槽开挖过程中发生塌方，须降低该土层内的水头高度，以保证槽壁稳定。因此，采用喷射井点进行降水。

喷射井点沿地下连续墙一周于基坑内侧布置，转角幅和嵌幅的外侧需增加一个井点，井点深度随地质剖面图的变化而变化，井点管长度和井点钻孔深度按各区域地下连续墙穿越的粉砂土层厚度不同而分别确定。降水管底部必须位于砂层内，每幅地下连续墙布设 1 个井点（根据地下连续墙地层情况，确定井点长度 12 m，滤管长度 6 m，钻孔深度 14 m）。井点间距为 5～ 6 m，井点钻孔直径为 400 mm。井点布置如图2所示。

图2 井点布置示意图

喷射井点采取短促降水的措施，即在某一幅地下连续墙施工前 4～5 d，在该位置设置相对应的 3 个井点开始抽水。这样在土体渗透性良好的前提下，短促降水既可以满足地下连续墙稳定要求，又可将周围沉降降低到最低限度，直至该幅地下连续墙施工完成后，将井点关闭。

在两幅地下连续墙之间设 1 个观测井，通过试抽观测井，监测地下水位的高度，严禁过度降水，保持地下水位在地面下 4～ 5 m。通过观测井记录的水位变化来重新确定后期井点的深度、降水时间、井点间距等参数。

2.2.3 泥浆质量控制措施

（1）控制泥浆指标，确保泥浆质量。本工程在泥浆指标控制上要适当提高泥浆的黏度和密度，选用黏度大、失水量小、形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆，以增加泥浆护壁能力和悬浮沉渣能力，降低沉渣厚度，避免缩径现象，确保槽段在成槽机械反复上下运动过程中土壁稳定。

为解决常规泥浆在地下连续墙施工中护壁性能、携渣能力、稳定性、回收处理等种种方面的不足，选用新型的复合钠基膨润土。

地下连续墙施工时合理调整成槽过程中使用的新鲜泥浆配比和指标：成槽时泥浆密度≥ 1.10 g/cm3，黏度≥ 25 s，成槽中泥浆能够更加有效地护壁，减少地下连续墙施工对周边环境的影响；浇灌混凝土时泥浆密度控制在 1.10 g/cm3左右，以保证混凝土浇筑质量。泥浆各项性能指标见表1。

表1 泥浆性能指标表

（2）严格划分清孔泥浆与成槽泥浆，加大清孔力度，提高清孔质量。由于本工程地下连续墙施工条件复杂，地下含砂质粉土层较厚，泥浆中含砂量较高，沉渣较厚，可能在混凝土浇筑过程中存在夹泥夹砂现象，所以在基坑开挖过程中易发生露筋及接缝渗漏水现象。为了确保施工质量，提高泥浆质量，降低含砂量，成槽后必须进行 100% 清孔换浆。考虑现场场地、施工工期及施工成本的综合影响，泥浆系统布置为单幅最大地下连续墙方量的 3 倍，且严格划分清孔、成槽及废弃泥浆，提高泥浆质量及泥浆循环使用量。泥浆系统平面布置见图3。

图3 泥浆系统平面布置示意图

2.2.4 接头处理技术措施

本工程地下连续墙接头形式采用新型的 GXJ橡胶止水带接头，如图4所示。橡胶止水接头板，如图5所示。施工完成后的橡胶止水带接头形式，如图6所示。

图4 GXJ橡胶止水带

图5 橡胶止水接头板

图6 施工完成后的橡胶止水接头形式

在混凝土浇筑过程中，橡胶止水接头板就如同放置的钢模板，不会发生混凝土绕灌、坍塌、埋管等问题。橡胶止水接头板的背面紧贴未开挖的原土，受力合理。一期槽在开挖完成并进行清孔换浆后，下放钢筋笼、浇注混凝土。完成此槽段的施工后，在下一幅相邻槽段施工前，不用取出橡胶止水接头板。

继续用抓斗进行相邻后继槽段施工，开挖时不用取出橡胶止水接头板，不会影响已经完成的一期槽的混凝土质量。在后继槽开挖完成并清孔后，使用专门用于剥离橡胶止水接头板的工具，将橡胶止水接头板从侧壁上剥离下来，也可配合千斤顶和履带吊将橡胶止水接头板取出。此时，原有的橡胶止水带被凝固的混凝土固定在已完成的一期槽的侧壁上，突起部分将在浇筑二期槽段混凝土时埋入到混凝土中，起到止水密封作用。

由于橡胶止水带具有良好的弹性，因此在地下连续墙接缝处，当混凝土凝固收缩时，橡胶止水带会有非常好的密合性和止水效果。而且，由于橡胶止水接头板在相邻槽开挖完成后才剥除，所以混凝土面新鲜且完整，绝非一般工法事后清理所能比拟的。此外，开挖完成后立即开始清孔换浆，将膨润土泥浆全部换成新鲜泥浆，泥皮附着在接缝的概率近乎为零。这对于地下连续墙完成后的品质有绝对正面意义。也就是说，使用橡胶止水接头形式的地下连续墙拥有绝佳的防水效果和完整性。

2.3 其他处理措施

另外，还采取了如下措施：合理筹划，做好各工序之间的衔接；合理安排各项施工流程，端头井及标准段地下连续墙成槽作业同时施工；合理安排钢筋笼起吊时间及混凝土浇注时间，确保整个工程的施工进度。

3 结 语

本文对上海沿江通道越江隧道复杂性地质地下连续墙施工过程中的成槽工艺、泥浆控制工艺、轻型井点降水工艺和接头防水技术进行汇总分析。该工程总土方量为 23 423 m3，实际浇筑 24 032 m3，充盈系数 1.02，完全满足规范和设计要求。本工程施工成果证明：采用液压抓斗成槽机并控制泥浆各项参数指标，能够顺利完成复杂地质下地下连续墙的超深施工，并能够保证其成槽效率和质量；采用喷射井点降水能够有效防止槽壁塌方，GXJ 橡胶止水带接头形式能够有效保障接头的防水性能。本工程的顺利实施为后续类似复杂地质工程的施工提供了技术储备，对穿越土质差、潜水位高的地质的地下连续墙施工项目具有一定参考价值。