萧山国际机场软弱地基超深地下连续墙施工质量控制*

方能榕，余国梁，王汝军，鄢全科，陈 华，于正浩

(中国建筑第八工程局有限公司，上海 200112)

1 工程概况

杭州萧山国际机场高铁站位于浙江省杭州市萧山区境内，是杭州铁路枢纽总图中规划建设的重要客运节点之一，高铁站位于萧山机场内，与航空、地铁、公路等多种交通方式共同构成杭州地区重要的综合交通枢纽。其中，航站楼地下空间开发(即萧山机场高铁站)由地下2层组成，基坑周长1 914.3m，面积33 261.8m2，基坑深度21.12～28.059m，基坑围护体系为1 200mm厚地下连续墙+内支撑。地下连续墙两侧槽壁加固采用φ850@600三轴搅拌桩。

本工程地下连续墙共计365幅，最大深度达72m，标准段单幅宽6m，相邻接缝采用型钢结构，钢筋采用HRB400；混凝土强度等级为C35、抗渗等级为P8(见图1)。

图1 地下连续墙分区平面(单位：m)

2 水文地质条件

地质情况：萧山国际机场高铁站主要穿越的地基岩土层从上至下为：①1杂填土、①2素填土、①4淤泥质填土、③3粉砂、③粉砂夹淤泥质粉质黏土、③粉砂夹粉质黏土、⑥1-1淤泥质粉质黏土、⑥1-2淤泥质粉质黏土、⑧1粉质黏土、⑩1粉质黏土、1粉砂、圆砾、1粉质黏土、1细砂、2含黏性土圆砾、3圆砾。

地质水文条件施工影响分析：场地内①1杂填土、①2素填土。①2素填土的堆积时间短、呈松散状，均一性差，工程性能差，地下连续墙施工开挖时槽壁易颈缩或坍塌；①1杂填土，局部含块石，最大块径在50cm以上，母岩成分主要为砂岩、凝灰岩，对地下连续墙成槽影响较大。施工现场需先挖除整个场地的①1杂填土，再用素土分层夯实回填，再采取三轴搅拌桩槽壁加固措施。

由于③粉砂夹淤泥质粉质黏土、③粉砂夹粉质黏土、⑥1-1淤泥质粉质黏土、⑥1-2淤泥质粉质黏土为沼气含气层，地下连续墙成槽时易出现槽壁颈缩甚至塌孔，需提前采取沼气释放措施。

场区深度约50m以下分布大厚度中密～密实状的圆砾层，其从上到下颗粒粒径逐渐变大，最大粒径>25cm，地下连续墙成槽存在一定困难，抓斗易磨损且施工速度较慢。地下连续墙施工前需选用合适的施工机械，并进行试成槽试验。

3 工程难点及解决措施

因本工程地下连续墙施工位于改扩建机场内，周边建筑物较多，且深度最高达72m，成槽质量要求高，垂直度控制难度大，同时地下连续墙墙趾施工时需进入圆砾层，机械选型及工效分析尤为重要。

由于地下连续墙设计深度较大，地下连续墙钢筋笼质量最大可达70余t，钢筋笼制作及吊装过程控制也是重中之重。

3.1 导墙施工

导墙主要控制地槽垂直度、地下连续墙标高及分幅位置等众多方面，由于本工程地下连续墙深度深、幅宽大，导墙的施工对后期地下连续墙的成品质量起着至关重要的作用，主要内容如下。

1)由于导墙施工的特殊性，导墙沟槽侧壁土体是导墙浇捣混凝土时的单侧土模，在导墙沟槽开挖时应严格控制其开挖深度，并防止侧壁坍塌。

2)在导墙沟槽开挖至设计标高后，利用全站仪标识出沟槽中心线，控制槽内模板施工精度，保证地下连续墙开挖时的水平及空间位置准确无误。

3)导墙为地下连续墙施工提供导向作用，导墙内的净宽及壁面垂直度必须达到规范要求。导墙的混凝土浇筑完成并拆模后，需在导墙间安装支撑，避免因土体位移导致导墙混凝土侧壁移位。

4)导墙完成施工后，使用红油漆在导墙顶面上画出分幅线，并标识出单元槽段的幅号；安排专人日常观察导墙间净距、位移及沉降，成槽前做好复测工作。

3.2 泥浆制备

本工程土层多为砂质或淤泥质粉土，土体性能较差，地下连续墙施工时易出现塌孔或颈缩，为解决常规泥浆在地下连续墙施工中护壁性能、携渣能力、稳定性等各方面的缺陷，本工程选用新型的复合钠基膨润土泥浆进行地下连续墙施工，泥浆性能指标如表1所示。

表1 泥浆性能指标

3.3 成槽机选型

在地下连续墙施工过程中，一个性能优异且适配性较高的施工机具不仅可缩短工期，还可减少施工质量问题的发生并提高经济效益。本工程在机场内部施工，周边建筑物多且邻近机场飞机滑道，地下连续墙施工深度达72m，且考虑到地下连续墙后期需承受上部荷载的特殊性，地下连续墙桩端均进入圆砾层，施工难度较大。

考虑到上述问题，在综合对比了传统抓斗式、回旋式和冲击式等地下连续墙成槽机械的施工成本及工效后，本工程决定先行采用金泰SG70型抓斗式成槽机进行地下连续墙试成槽施工。

根据本项目地下连续墙设计参数，地下连续墙幅宽6m，金泰SG70型成槽机抓斗最大张开尺寸为2.8m，故每幅槽段分为三抓依次抓土成槽，根据地下连续墙试成槽试验，金泰SG70型成槽机在墙身长度72m情况下，成槽工效约为48h/幅，且成槽质量较好，垂直度通过超声波检测也符合1/300设计要求，地下连续墙钢筋笼吊装浇筑后混凝土充盈系数为1.04，综合考虑相关因素，该机型符合现场施工相关工效及成本要求。

3.4 成槽施工

成槽是地下连续墙施工过程中最关键的一步工序，其占据整个地下连续墙施工周期的一大部分，多数地下连续墙质量问题或质量隐患均是由于成槽过程中管理人员疏忽大意导致。

本工程以“跳孔抓槽法”进行槽段施工，相邻幅槽段开挖必须在上一先行幅混凝土浇筑完成后方可开挖。一幅槽段地下连续墙分3次开挖，本着先两边后中间的原则，成槽施工时，根据成槽机内置的垂直度仪表及自动纠偏装置来确保槽壁垂直度偏差<1/300。成槽机抓斗入槽、出槽时，应按低速度、少扰动的原则，根据成槽机上的仪表及超声波实测垂直度及时纠偏，应防止由于挖槽次序不当造成槽段失稳或局部坍落，成槽施工时应储备槽段体积3倍的泥浆(见图2)。

图2 挖槽顺序示意

成槽机在槽段转角处抓挖时，会因其抓斗及斗齿不在成槽断面内，导致槽段转角内土体不能彻底挖除。因此，在施作导墙时，转角处需根据所用成槽机端面形状向外延伸30～40cm(转角处导墙同理布设)，以免成槽断面不足，妨碍钢筋笼下槽。

槽段施工完成后需进行清基处理，采用泵吸法，直至孔底成渣≤100mm，但宜≤30min，清基完成后对槽段内泥浆进行检测，每幅槽段检测2处，检测指标为：相对密度(1.03～1.10)、黏度(20～30s)、含砂率(≤7%)。

地下连续墙槽孔清基完成后，采用超声波进行槽孔垂直度等相关参数的探测，并根据结果判定其成槽质量；对不符合要求的槽孔需及时进行处理和修复；若在波形图上显示塌方或颈缩现象，则需及时对成槽泥浆相关性能进行调整。每幅地下连续墙超声波检测取2个检测点，声波记录中壁面最大凸出量或凹进量(以导墙面为扫描基准面)与槽段深度之比为槽壁垂直度，槽段开挖精度需符合相关标准及规范(见图3)。

图3 地下连续墙槽超声波探测波形

使用测绳实测槽段左、右2个位置的槽底深度，取平均值为该槽段深度，如成槽机已挖至设计深度，但实测深度较小，则考虑孔底成渣过大，应使用成槽机在孔底反复抓挖几次。

在成槽检测完成后，为提高相邻两幅槽段地下连续墙接头处的抗渗、抗剪性能，在地下连续墙钢筋笼吊放前，要对先行幅地下连续墙钢筋笼的工字钢接缝处进行刷壁处理；刷壁使用特制钢丝刷壁器，焊至抓斗两侧，在工字钢处反复刷动后，用清水冲洗刷壁器直至无杂物，然后重复上述操作，根据刷壁器上的存泥量判断刷壁效果，直至刷壁器提出槽段时无泥土即可停止。

在地下连续墙进行超声波检测及刷壁时，地下连续墙槽底已沉积部分泥沙，需用成槽机在槽底反复抓撩几下，确保孔底成渣厚度<100mm。

3.5 钢筋笼加工及制作

根据地下连续墙施工工艺及施工现场的实际情况，需在施工现场搭设钢筋笼制作平台，钢筋笼制作平台应注意控制首尾标高，根据设计图纸内要求的主筋间距，保护层垫块及预埋件位置做好相关标记，以保证钢筋笼整体搭设精度符合要求。

在地下连续墙钢筋笼加工时，钢筋笼的纵向主筋及横向水平筋交叉处需50%点焊，主筋采用机械连接，水平筋采用单面焊接，接头位置保持同一断面≤50%，其要求应满足相关设计规范。主受力桁架筋与其他受力主筋及槽段两端的竖、横向主筋交点必须100%点焊；为保证钢筋笼浇筑后混凝土保护层厚度，需在地下连续墙钢筋笼两侧均匀布置“几”字形保护层垫块。钢筋笼使用的钢筋应保证平直无弯曲，表面无锈、无污物。

3.6 回填砂袋及接头箱吊放

本工程槽段间接头用H型钢方式连接，H型钢与钢筋笼焊接成整体吊放，然后采用在工字钢外侧依次回填装袋碎石(或砂、泥土)、安放接头箱、接头箱背后填装袋碎石(或砂、泥土)，其中装袋回填槽底至导墙下18m左右范围，接头箱安放长度20m，其中插入槽段内长度约18m，接头箱采用起重机吊放，吊放时紧贴工字钢腹板，安放后用碎石或泥土装袋回填接头箱背后，回填高度至导墙下1.5m左右，防止混凝土由底部及侧面流至接头箱背面，如图4所示。

图4 安装平面示意

3.7 混凝土浇筑

本工程地下连续墙墙体灌注使用水下C35混凝土，在混凝土浇筑过程中需安排专人对混凝土坍落度、和易性等材料性能进行检查，保证浇灌过程顺利。在钢筋笼吊装完成后要在4h内灌注混凝土，防止因槽壁内泥浆静置时间过长导致泥浆性能变差，从而引发塌孔等不必要的质量问题。

混凝土浇灌时应连续且匀速，混凝土液面上升速度需>3m/h，因特殊原因终止浇筑时间间隔≤0.5h。混凝土灌注时，要确保导管埋入混凝土中长度保持在2～4m。混凝土浇筑速度不能过快，提升导管需及时同步，槽内由混凝土置换出的泥浆应及时采用泥浆泵抽入泥浆循环池，按相关泥浆指标当作循环浆或废浆处理。混凝土灌注终止液面高度应在设计标高30～50cm以上，避免墙顶混凝土强度低于相关设计要求，混凝土浇筑后应保证充盈系数保持在1.05左右。

3.8 墙体后注浆

由于本工程部分地下连续墙需承担上部结构荷载，部分墙体需墙趾注浆。在地下连续墙混凝土浇筑24h后进行注浆管压水试验，2～30d，开始对地下连续墙预埋注浆管注浆。注浆宜在相邻槽段地下连续墙施工完成后进行，避免产生绕流现象。

本项目实际后注浆流量为≤45L/min，水灰比W/C=0.55(水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥)，每幅地下连续墙有4根注浆管，梅花形均匀布置在钢筋笼上，注浆量为12t(每根3t)，终止注浆条件为：①每幅地下连续墙注浆量达到12t，各注浆管等量注浆，注浆压力达到3MPa；②每幅地下连续墙注浆量达到设计值的75%，即9t，注浆压力大于3MPa即可(见图5)。

图5 注浆管分布

4 质量问题及控制

4.1 槽壁塌孔

由于本工程地质情况较差，易产生槽内塌孔，所以在泥浆制备时便适当提高泥浆密度，形成较厚泥皮防止塌孔情况发生，如地下连续墙H型钢处发生塌孔，地下连续墙浇筑时会增加混凝土绕流的概率，导致下一幅地下连续墙钢筋笼下放前的刷铲壁工作进行困难，且增加施工时间。同时，在钢筋笼吊放过程中，一定要从慢、从稳，防止钢筋笼端部碰撞槽壁导致坑内扰动从而发生大面积塌孔，发生此类情况很难处理，只能加长清孔时间，而清孔时间过长又会增加塌孔隐患，故此类质量问题应在施工过程中严格把控，避免承担不必要的质量风险。

4.2 混凝土浇筑堵管

混凝土堵管在浇筑时非常常见，多因为混凝土坍落度过小、混凝土浇筑过程中未及时上提导管等原因导致，如堵管时间过长，且处理不当，严重时会造成已浇筑混凝土初凝，给地下连续墙施工造成极大质量隐患。

因此，在混凝土浇筑时，管理人员应全程旁站，及时跟踪浇筑混凝土上升面及导管提升速度，避免此类问题出现。

4.3 混凝土充盈系数较小

混凝土的充盈系数是整个浇捣过程的质量体现，本工程超深地下连续墙混凝土浇筑充盈系数过小的原因主要为以下几点。

1)钢筋笼下放过程中，由于晃动导致笼体端头触碰到上部空桩端槽壁，导致槽壁泥土发生坍塌，后在地下连续墙槽底部沉淀堆积，再加上清孔不彻底导致孔底成渣过高造成充盈系数过小。

2)钢筋笼下放完成在工字钢外侧填筑袋装黏土或碎石时，底部砂袋部分破损或工字钢底部空隙过大，导致泥沙由工字钢外侧流向内侧，导致孔底成渣过大。

3)由于泥浆密度过小或周围施工扰动，在混凝土浇筑过程中，地下连续墙槽壁产生一定程度的颈缩。

由于地下连续墙施工质量要求高，对于上述由于孔底成渣过小造成的地下连续墙施工充盈系数过小问题，一般考虑在后期墙底注浆时适当加大注浆量，以增强墙趾强度。

4.4 混凝土绕流

地下连续墙混凝土绕流可能导致下幅地下连续墙的钢筋笼下放困难，拖延施工进度，施工过程中便应注重袋装黏土的填装压实及接头箱的放置，工字钢两侧的土体坍塌可也能导致混凝土绕流至工字钢外侧。

目前针对地下连续墙绕流的处理方法主要是通过铲壁器对绕流的混凝土进行剥离，从工字钢脱落的混凝土块落入槽底后，再由成槽机抓出。

4.5 过程把控

地下连续墙施工应建立严格的施工过程记录，对每幅墙体的施工过程进行分析和管控，对有问题的墙体着重建立台账，以便后期补强或其他处理。

5 结语

本工程地下连续墙施工质量关系基坑施工安全及机场不停航运营，由于深度大、地质差且施工工艺繁杂，施工过程中的质量把控难度较大，如何做好过程质量控制、快速有效处理施工中的突发问题至关重要。本文基于杭州萧山国际机场高铁站工程，阐述了如何在软弱地基条件下，对地下连续墙施工质量进行全面把控，分析了现场常见质量问题及防控措施，为今后类似工程提供借鉴。