一种成槽尺寸测量方法在地下连续墙施工中的应用

刘自强，张凯

（中建二局第一建筑工程有限公司，广东深圳 518000）

1 应用概况

本工程类型为城市更新单元工程，施工场地南北长约95 m，东西宽约30 m，面积约2 800 m2，场地周边既有设施包括：1 栋高度约300 m 的超高层建筑，距离施工场地约100 m；1 座深度约20 m 的地下地铁站，距离施工场地约8 m；1 个开挖深20 m，南北长180 m，东西宽50 m 的深基坑，距离施工场地约30 m。场地周边情况复杂，施工场地狭小，工程施工难度大。基坑支护形式全部采用800 mm 地下连续墙+3 道钢筋混凝土内支撑，止水帷幕采用地下连续墙，对连续墙接头的位置采用2 根双管旋喷桩止水，连续墙内侧设置搅拌桩。

地下连续墙成槽施工属于水下暗挖施工，而且属于大型机械作业，施工过程中难以观察成槽的施工质量，并且难以控制成槽的施工精度，容易造成地下连续墙槽段底部的尺寸比上部尺寸小，无法满足钢筋笼下槽要求，进而使钢筋笼下槽碰撞槽壁导致槽壁塌孔或者卡笼造成钢筋笼散架，不但难以保证地下连续墙的施工质量，而且存在重大安全风险。如若地下连续墙槽段不能满足成槽质量，会产生以下后果：

1）钢筋笼下笼过程中，如若成槽质量不符合要求，会造成钢筋笼卡笼或钢筋笼散架，严重影响施工质量，拖延工期，造成后期基坑开挖漏水等后果，且浪费原材，进而增加施工成本。而且会产生重大安全风险。

2）钢筋笼下笼过程中，如若成槽质量不符合要求，卡笼后可能会造成槽壁塌孔，增加混凝土浇筑量，基坑开挖后需磨除多余混凝土，进而增加施工成本。

3）地下连续墙开挖面露筋、夹泥、夹砂、槽段接缝渗水，这是地下连续墙施工的通病。

4）在复杂地质条件下施工，槽段坍塌，砫 充盈系数大，地下连续墙侵限，给复合内衬结构施工带来不利。在复杂水文地质条件下，地墙墙缝开叉，造成基坑底板隆起，危及基坑安全，基坑外侧遇承压水涌入坑内，造成坑外周边地表下沉及坍塌，危及周围构筑物。

5）槽壁垂直度不符合要求，侵入复合内衬限界。

2 施工方法

根据此施工需求，发明一种测量装置，由收线器、铅锤与充气球主体组成，所述收线器上缠绕有细绳，铅锤的顶部固定安装有吊环，细绳的一端穿过吊环连接有充气球主体。

本装置主要利用了浮力竖直向上的原理。相较于传统的采用超声波检测方法来测量地下连续墙成槽空间尺寸，该方法采用较为常见的工具以及简单易上手的操作方法，能够相对准确地检测槽段的成槽尺寸，节省了高昂的检测仪器采购费用，使地连墙成槽尺寸测量更加方便快捷，提高了工作效率和施工质量[1]。

该装置制作简单，测量易操作。具体方法如下：

1）将细绳一端穿过铅锤的吊环与充气球主体绑扎在一起，其中，细绳采用0.35 mm 的尼龙线，铅锤的质量为750 g，充气球主体的收起直径为150 mm；

2）将充气球主体与铅锤放入槽段水面中，拉紧细绳另一端头，通过充气球主体的浮力使得铅锤不能往下沉入水中；

3）通过细绳调整铅锤位置，使铅锤与一侧槽壁触在一起；

4）调整手握着的细绳位置，使细绳与铅锤中心点位于同一垂直面上（见图1）；

图1 地连墙成槽尺寸测量示意图1

5）通过手中的细绳以均匀速度下放铅锤，保证铅锤在下放过程中始终与槽壁接触，直至铅锤下放至槽段底部；

6）待铅锤下放至槽段底部且充气球主体稳定之后，通过卷尺测量同一平面内充气球主体中心点与槽壁的距离H1（见图2，φ 为充气球主本中心点到槽底的垂线与槽壁的夹角）；

图2 地连墙成槽尺寸测量示意图2

7）将测量工具回收，采用上述方法对另一侧槽壁进行测量（见图3），得到同一平面内充气球主体中心点与槽壁的距离H2（见图3）；

图3 地连墙成槽尺寸测量示意图3

8）采用卷尺测量槽段上部开槽宽度L，通过公式得到槽段底部成槽尺寸l，公式为l=L-H1-H2（见图4）。

图4 地连墙成槽尺寸测量示意图4

3 施工原理

一种地下连续墙施工成槽尺寸测量的方法，铅锤受地心引力作用使铅锤吊线始终保持垂直地面，且浮力竖直向上，用尼龙绳作为基准线，2 次测量的尼龙线由于地心引力及浮力的作用呈平行状态，2 次测量时浮球中心点的距离即为地下连续墙槽底的实际宽度。

4 施工优势

以往测量地下连续墙的方法中大多数为超声波检测法，本方法相对于超声波检测法有以下优势：

1）地下连续墙成槽宽度尺寸检测中，都是在槽段充满泥浆的情况下进行的。相对于水而言，泥浆对声波的吸收要多很多，而且不稳定。新制备的泥浆往往对超声波的吸收要少一些，此地下连续墙施工过程中采用循环泥浆，而循环泥浆的声波衰减量比新泥浆通常要高出40 dB/m。在钻孔处的地层中有流沙层时，循环浆中悬浮有比较多的泥沙颗粒，这些颗粒造成超声波能量在传输过程中的大幅衰减，严重时甚至还没到达槽底就被衰减殆尽，从而使测试失败。而本方法采用地心引力及浮力垂直于地面的原理，泥浆对此方法测量准确度影响极小[2]。

2）目前的超声波检测仪一般都具有自动成图功能，但是成图的是“十”字形探头从4 个方向检测到的孔壁距离生成的孔壁图像，这就要求检测探头一直在检测槽段的中心位置，如果检测中声波发射探头不在孔槽中心点位置，检测到的2 个垂直方向的孔壁距离可能是槽孔弦长而不是槽孔直径。这种情况下，检测人员需根据几何关系把弦长转换，对于人工计算来说处理数据量太大。而本工程施工工期较为紧张，现场共有45 幅地下连续墙，如采用超声波方法测量，会大量增加工期，造成施工进度滞后。而本文所介绍方法操作简单，测量结果快速且准确，有利于控制施工进度[3]。

3）此工程地下连续墙槽段深度很深，最深处大于30 m，但宽度只有约80 cm，然而，目前的超声波钻孔成孔检测技术对这类槽段却不能适应。尽管实际当中已有应用，但是观测数据却很难让人信服，只能作为一般参考。

4）无论是采用购买超声波检测仪器，还是雇佣专门的检测机构，都会产生高额的费用。而本方法采用的材料价格远低于超声波检测的费用，可节约成本。

5 结语

随着城市经济的高速发展，城市中很多原建筑物已不能满足人们的生产生活需求，越来越多的城市更新单元工程应运而生，而处于软弱地基的深大地基周围有密集的建筑群或重要地下管线，对周围地面沉降和建筑物沉降要求较高，需严格限制时应采用逆作法施工，地上地下同步施工时，采用地下连续墙作为支护形式是一种较为好的选择方式。地下连续墙施工振动小、噪声小，墙体刚度大，防渗性能好，对周围地基无扰动，可以组成具有很大承载力的任意多边形连续墙代替桩基础、沉井基础或沉箱基础。对土壤的适应范围很广，在软弱的冲积层、中硬地层、密实的沙砾层以及岩石的地基中都可施工。初期用于坝体防渗，水库地下截流，后发展为挡土墙、地下结构的一部分或全部。房屋的深层地下室、地下停车场、地下街、地下铁道、地下仓库、矿井等均可应用。而地下连续墙施工中，槽段的质量控制是极为重要的一环，此方法可以快速准确地测量出地下连续墙槽段宽度，保证施工质量。对同类及相似工程槽段测量有一定的借鉴指导价值。