黄骅港综合港区某建筑物地下连续墙施工技术

刘 亮，李向龙，单苍建

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 概述

1.1 工程概况

黄骅港综合港区海水淡化引水工程是分建式岸边取水构筑物形式，由陆上自流管道、陆上海水过滤间和海上水下取水管涵三部分组成。过滤间地连墙整体尺寸为21.5 m×31.5 m，为后续15 m 深过滤间基坑开挖提供止水及支撑防护结构。

过滤间四周地连墙共17 幅，其中“一”字型标准幅9 幅，“L”字异形幅8 幅。墙体宽1.0 m，标准幅长5.2 m，高38.1 m。原地面标高+3.0 m 设计顶标高+2.5 m，设计底标高-35.6 m（国家85 高程，下同），最重钢筋笼为104 t。地连墙DQ8 预埋直径4.0 m 钢箱，重约11 t；DQ5N、DQ5S 各预埋一个2.8 m×2.8 m 钢箱，重约5 t。地连墙平面布置见图1。

图1 地连墙平面布置及位置示意图

1.2 工程地质情况

本工程地面标高+3.0 m，地连墙位置临海，距离海侧围堰坡肩20 m，围堰为堤心块石结构形式，地表一层5.0～9.0 m 厚人工进吹填的软泥，为本工程的施工难点。根据地层的岩性、物理力学特征及分布特点，工程地层自上而下分为5 大层，现分别叙述如下：

①层为吹填土，地层岩性以淤泥质粉质黏土为主，层底高程-2.54～-5.97 m，平均厚度约7.01 m，标贯修正击数N=1.1(击/30 cm)；

②层为第一海相沉积层（Q4m），地层以粉砂、淤泥质粉质黏土及粉质黏土为主。②1 粉砂：层底高程-4.59～-7.96 m，平均厚度约1.49 m，标贯修正击数N=7.3(击/30 cm)。②2 淤泥质粉质黏土：层底高程-7.53～-9.70 m，平均厚度约7.35 m，标贯修正击数N=1.5(击/30 cm)。②3 为粉质黏土：层底高程-11.77～-16.10 m，平均厚度约7.78 m，标贯修正击数N=4.4(击/30 cm)；

③该层为海陆交互相沉积层（Q4mc），地层以粉细砂及黏土为主。③1 粉细砂：层底高程-15.24～-19.37 m，平均厚度约2.66 m，标贯修正击数 N=12.9(击/30 cm)。③2 黏土：层底高程-17.34～-22.73 m，平均厚度约3.10 m，标贯修正击数N=9.3(击/30 cm)。③3 粉细砂：层底高程-19.23～-27.63 m，平均厚度约5.70 m，标贯修正击数N=20.3(击/30 cm)；

④该层为海陆交互相沉积层（Q4mc），地层以黏土及粉细砂为主。④1 黏土：层底高程-32.37～-40.87 m，平均厚度约 9.10 m，标贯修正击数N=13(击/30cm)。④2 粉细砂：该层部分钻孔未揭穿，最大揭露厚度25.10 m；

地连墙底标高为-36.5 m，根据地质情况地连墙底部位于土质较均匀的④1 黏土层。

1.3 工程特点及难点分析

1）原地质条件差

施工区表层为吹填土，增加地连墙的成槽难度和塌孔机率，对泥浆配制质量要求高。此外，现场地基承载力不能满足本工程机械设备的行走及作业要求。施工前需换填灰土并修筑机械设备施工通道。

2）超重、超高钢筋笼起吊

本工程钢筋笼重量最大115 t（含吊具、预埋钢套箱重），钢筋笼长38.6 m，设计主筋为双排直径36HRB400 钢筋，属于超高超重型钢筋笼，采用20 点（5 排4 点布置）吊法，双机起吊难度大。

3）水下混凝土配制强度标准高

原设计混凝土标号为C45W10F250，根据《水运工程混凝土控制质量标准》JTS202-2-2011 规范第5.5.2.3 条要求：水下混凝土的施工配制强度应比设计强度标准值提高 40 %～50 %（最低63 Mpa）。通过前后7 次配制，配制的7 天强度（根据砼强度增长规律7 天强度应达到配制强度的80 %，即设计强度的1.1 倍才能保证28 天强度）满足不了1.1 倍（49 Mpa）的要求。通过同设计沟通，考虑地连墙为水下结构，内侧设置内墙，受冻融影响较小，取消抗冻指标。

2 施工工艺流程

地连墙施工工艺流程如图2 所示。

图2 施工工艺流程图

3 施工准备

3.1 场地换填

施工区域表层土质以淤泥和淤泥质土为主，平均厚度7 m。现场用10 %硅酸盐水泥与素土混成灰土进行换填，换填厚度3.5 m，换填区域为超出地连墙外边线15 m。

3.2 施工便道硬化

施工便道地基换填桩身混凝土，然后铺设栅栏板，顶面采用直径14HRB400 @200×200 钢筋网片+40 cm 厚C25 混凝土进行硬化。

4 导墙施工

导墙采用 C20 钢筋混凝土，配筋为螺纹φ14@200 单层双向布置，导墙顶面高程为+3.0 m，做成“┓┏”型现浇钢筋混凝土结构，导墙单侧水平尺寸为 0.7 m，厚 0.2 m。垂直方向2.0 m，厚0.2 m，两侧导墙间净距比地连墙设计厚度增加50 mm。考虑基坑外侧主动土压力，为防止基坑开挖后地连墙入侵主体结构尺寸，将导墙外扩7 cm。导墙断面见图3。

图3 导墙断面示意图

5 成槽施工

5.1 泥浆制备

泥浆池一般由搅拌池、泥浆储备池、循环池组成。泥浆系统由一个25 m×10 m×2 m 的泥浆池和泥浆搅拌、输送系统组成。泥浆制备使用高速旋转式搅拌机拌制，新制泥浆通过泥浆池膨化24 小时后使用，以使膨润土充分水化，循环泥浆通过ZX-200 泥沙分离器回收到循环池内调制合格后再使用。

本工程新配制泥浆采用掺加纯碱和CMC（纤维素）的袋装钠基膨润土成品进行泥浆配制，考虑本工程表层为软土地基，配制比例为钠基膨润土：水=1:9。

表1 泥浆性能指标

5.2 成槽顺序

成槽设备选用成槽机。单元槽段的挖掘原则为：先两端，后中间。成槽过程中随着挖槽不断加深要不断补充泥浆，以保证泥浆液面始终高于地下水位至少0.5 m。

为保证接头钢板内不夹泥保证止水效果，下一槽段接头钢板采取刷壁处理，采用成槽机安装特制铲刀进行刷壁，刷壁器刷壁次数不少于10 次并最终以刷壁器钢丝上无泥皮为准。

5.3 槽段检验

槽深、倾斜检测：本工程成槽检测由第三方检验，采用DM-602 型超声波侧壁测定装置，对已成槽地连墙进行超声波检测，确认成槽深度、垂直度。

选取有代表性的一副槽孔检测结构进行分析，其检测结果显示：

1）该槽孔在地面下2.2～3.2 m（标高+0.8～-0.2 m）高程范围内出现塌壁，塌壁范围的上沿是导墙混凝土与土结连接处，塌壁水平深度20 cm左右。根据本工程成槽经验，建议与该工程类似的地连墙工程在槽段两侧施工混凝土搅拌桩，以穿过软泥层，保证地连墙成槽质量，避免后续基坑开挖后混凝土的剔凿工程量。

2）槽段内壁垂直度根据设计及规范要求为≤1/150（对本工程应不大于25.7 cm），整体检测结果显示：地连墙内侧孔壁整体指向基坑中心倾斜，倾斜范围 3～10cm,，整体外侧孔壁 DQ4、DQ7 分别指向基坑中心倾斜6 cm、4 cm，其余孔壁垂直度倾斜范围为2～3 cm。

6 钢筋笼施工

6.1 钢筋笼加强

先制作钢筋笼加工平台，再进行钢筋笼的加工。本工程钢筋笼钢筋为双层双向布置，为保证起吊安全，对钢筋笼桁架筋和吊点钢筋均进行了加强，加强方法如下：

1）骨架筋加固

根据设计图纸要求钢筋笼内的横向桁架筋数量标准段设置5 道，其余的槽段设置5-6 道。纵向桁架筋18 道，同时增加反向蛇形筋进行加强工作。

2）吊点加强

根据设计图纸要求钢筋笼上设置纵横向起吊桁架和吊点，使钢筋起吊时有足够的刚度，防止钢筋笼产生不可恢复的变形，吊点由原设计Φ32 mm改用Φ36 mm 钢筋，并将“几”型吊点顶与钢筋笼主筋平行设置，以此两根钢筋作为起吊受力钢筋。

3）工字钢板焊接

将设计图纸的工字钢板螺栓连接方式，改为在拼缝处贴盖钢板，并焊接连接的方式。

6.2 钢筋笼加工步骤

钢筋笼加工步骤：底层筋铺设→工字钢板架立（闭合幅为 C 字封口筋）→蛇形桁架筋架立→“几”字吊点布设→声测管、测斜管安放→顶层筋焊接→加工完成。

6.3 钢筋笼起吊

根据地连墙钢筋笼重量，采用400 t+160 t 履带吊20 点吊法（纵向5 点、横向4 点），双机抬吊钢筋笼起吊入槽。

主吊400 t 履带吊，主臂54 m、半径12 m，角度75，吊重165 t；副吊160 t 履带吊，主臂32 m、半径8 m，角度75，吊重92 t。

双机抬吊作业流程：平台起吊→筋笼平抬出钢筋平台→倾斜提升→幅吊撤离、主吊负载移动→钢筋笼入槽→钢筋笼穿杠摘扣→钢筋笼入槽穿杠控制标高。

7 混凝土浇筑

地下连续墙混凝土浇筑类似于灌注桩混凝土浇筑，浇筑可采用双导管浇筑或三导管浇筑。导管直径一般选用 320 mm，两导管间距为不大于3 m。

为防止混凝土浇筑绕流，钢筋笼下方至设计标高后，在工字钢板接头外侧回填袋装粘土，每回填5 m 后使用自制钢筋捣子（重约1.5 t）进行捣实处理，以保证接头回填质量。在下一幅地连墙成槽时，编织袋随土方一并挖除。

7.1 冬季测温情况分析

对地连墙混凝土的测温结果见图4。

图4 地连墙DQ3a 测温曲线

说明分析：以DQ3a 等槽段为例进行检测，利用电子测温仪器，通过预埋的声测管对不同部位进行检测分析，第一、二天由于混凝土的水化热，混凝土温度逐渐升高，在第三、四天接近最高温度63 度左右，后续降低，至第7 天区域稳定，其温度不低于大气温度，内部中心同表层温差最高24.4 度，符合《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》不大于25 度的要求，且内部最高温度小于规范要求70 度。

7.2 混凝土强度分析

试验表明前七天强度增长较快，七天同条件混凝土强度到达98.4 %，28 天同条件混凝土强度能到达126 %，符合冬季施工临界强度要求。（图5）

图5 同条件试块平均强度

验收检查试块96 组，平均强度56.4 MPa，标准差3.9 MPa，依据《水运工程混凝土质量控制标准》该批混凝土强度满足设计及规范要求。标养室的28天强度件表2。

表2 标养28 天强度表

8 存在问题及解决办法。

1）问题1：地连墙钢筋笼较重，起吊过程中容易出现弯折、变形现象。

解决方法：经设计同意在设计φ28 蛇形桁架筋位置进行反向增加φ32 的蛇形桁架筋，用于补加强钢筋笼的稳定性，保证在起吊过程中顺利施工。

2）问题2：钢筋笼按设计要求制作，按图施工后导管与纵向桁架筋冲突现场无法浇筑混凝土。

解决方法：与设计沟通后将钢筋笼起吊后入槽时对部分纵向桁架筋进行调整处理保证混凝土浇筑能施工。

3）问题3：设计说明中要求内墙施工前须将地连墙接触表面凿毛清洗干净并植入锚筋。

解决方法：考虑地连墙主筋间距较小导致后期植筋施工与主筋发生冲突，经设计同意将后植筋改为提前预埋在钢筋笼内部，内部开挖后将其凿出调直。

4）问题4：在槽壁成孔、下钢筋笼和浇筑混凝土时，泥浆质量差，密度不够，不能在壁面形成良好的泥皮，成槽后未及时吊放钢筋笼和浇筑混凝土，槽段搁置时间过长，使泥浆沉淀失去护壁作用；会导致槽段内局部槽壁塌坍。

解决方法：严格控制泥浆质量。成槽应根据土质情况选用合格泥浆，并通过试验确定泥浆密度；槽段成孔后，典型施工段经验加强施工操作控制，缩短每道工序的间隔时间。

9 结语

本工程地下连续墙钢筋笼超重超长，机械性能要求高，施工过程管控难度大，各项技术指标要求高。为避免在施工过程中出现的质量及突发问题，必须有充分的技术准备，采取相应的预防和处理措施，才能保证工期、控制成本，确保工程实体及后期开挖支护质量，为此后类似项目施工起到指导性作用。