地下連續(xù)墻的施工技術(shù)探討

許 偉

(北京翔鯤水務(wù)建設(shè)有限公司，北京 100085)

地下連續(xù)墻這一技術(shù)在20世紀50年代引入我國，首先從水利水電基礎(chǔ)工程中開始應(yīng)用，而后推廣到建筑、市政、交通、礦山、鐵道和環(huán)境等部門。目前，地下連續(xù)墻不僅用于防滲或者基坑的臨時支護，已經(jīng)可以用來作為承重的基礎(chǔ)樁或者集擋土、承重和防水于一身的“三合一”地下連續(xù)墻;還開發(fā)了非圓形大斷面灌注樁施工技術(shù)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，地下連續(xù)墻的工程規(guī)模越來越大，越來越多的地下連續(xù)墻被用于永久性結(jié)構(gòu)的一部分，能起到擋土、防水和承受垂直荷載作用，越來越多的地下連續(xù)墻被用于超大型基礎(chǔ)工程。下面就梅市口路永定河大橋左堤防護工程地下連續(xù)墻應(yīng)用實例，淺談一下地下連續(xù)墻的施工技術(shù)。

1 工程概況

1.1 工程介紹

梅市口路位于豐臺區(qū)中北部地區(qū)，起點為玉泉路(又稱小屯路)，終點為河西的長興路，全長約為8.5km。梅市口路跨永定河主橋與軌道交通M14號線跨河橋共線，橋位處位于盧溝橋分洪樞紐上游約0.66km處。梅市口路與西五環(huán)連接共有三條匝道(A、D、I匝道)需占用左堤進行施工，此三條匝道將在左堤建多座橋墩，影響左堤安全，因此需對該段河道左堤進行工程防護。主橋橋區(qū)已有防護方案，本方案只考慮梅市口路匝道對永定河左堤造成影響范圍的左堤提防進行加固改造。加固改造工程范圍為永定河河道導(dǎo)線樁號2+250～1+440，加固形式采用地下鋼筋砼連續(xù)墻的堤防保護方案，結(jié)構(gòu)尺寸:墻深20m，墻厚0.8m，連續(xù)墻兩端與堤坡連接采用注漿加固形式連接。同時對A匝道1#墩，D匝道0#臺，I匝道20#墩，I匝道21#墩采取注漿措施進行加固，對地下連續(xù)墻線位處的堤頂結(jié)構(gòu)及綠化進行恢復(fù)。

1.2 工程地質(zhì)條件

左堤堤防防護段工程地質(zhì)情況:左堤堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為土卵二元結(jié)構(gòu)。堤防填筑料(圓礫、粉土)厚度4.8～6m，堤基砂質(zhì)粉土透鏡體揭露厚度1.8m，卵石層厚度大于9m。左堤堤身填筑料以砂質(zhì)粉土、圓礫為主，呈中密狀，砂質(zhì)粉土分布不均勻。堤防不存在不良巖土體，堤防質(zhì)量相對較好。

2 地下連續(xù)墻施工技術(shù)及施工工藝

本工程主要施工項目為地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻為鋼筋砼連續(xù)墻，各項設(shè)計指標:C30W8F150，墻厚0.8m，墻深20m。保證槽孔壁平整垂直，孔位中心允許偏差不大于3cm、孔斜率不得大于0.4%;遇有含孤石、漂石的地層及基巖面傾斜度較大等特殊情況時，其孔斜率應(yīng)控制在0.6%以內(nèi);對于一、二期槽孔接頭套接孔的兩次孔位中心任一深度的偏差值應(yīng)不大于施工圖紙規(guī)定墻厚的1/3。

根據(jù)本工程的地層特點、工期要求和施工條件，結(jié)合類似工程施工的經(jīng)驗，本工程采用金泰SG30液壓抓斗配合CZ－6A型沖擊鉆施工，采用“兩鉆一抓”“三抓成槽”“跳倉施工”的方法進行施工。兩鉆一抓法施工時先采用沖擊鉆打主孔到設(shè)計底高程，然后采用抓斗將副孔中的土體分三次抓出，先施工一期槽，再施工二期槽。

墻段連接采用接頭管的連接方法。

2.1 導(dǎo)墻設(shè)計

2.1.1 導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)

導(dǎo)墻混凝土強度等級為C20，內(nèi)配鋼筋網(wǎng);導(dǎo)墻高度根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況進行確定，基本控制在1.5～2.0m范圍內(nèi)，導(dǎo)墻高度隨實際情況進行調(diào)整。地下連續(xù)墻標準分段長度6.4m。為了保證導(dǎo)墻穩(wěn)定以及有足夠的承載力，并能抵抗泥漿面起落的沖刷，截面形狀采用“］［”型。導(dǎo)墻底部及豎墻厚度為30cm，頂板厚度為10cm。導(dǎo)墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強度C20，鋼筋保護層＞35mm。導(dǎo)墻中心間距0.9m寬。

2.1.2 施工平臺

于導(dǎo)墻布置設(shè)備側(cè)設(shè)置頁巖磚結(jié)構(gòu)的排漿溝，排漿溝內(nèi)高50cm，內(nèi)底寬50cm，同時排漿溝外側(cè)為抓斗平臺，抓斗平臺底部放置3cm厚鋼板。在施工過程中必須按照要求保證導(dǎo)墻應(yīng)平行于地下連續(xù)墻軸線，其允許偏差為±1cm，導(dǎo)墻頂面高程整體允許偏差±1cm，導(dǎo)墻頂面高程單幅允許偏差 ±0.5cm，導(dǎo)墻間凈距允許偏差±0.5cm。

2.2 泥漿生產(chǎn)

2.2.1 泥漿的制備

泥漿在地下連續(xù)墻施工中的作用主要是保持孔壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣以及冷卻鉆具。

本工程計劃采用膨潤土造孔，膨潤土成品料的品質(zhì)應(yīng)符合《鉆井液用膨潤土》SY5060—93的規(guī)定，新制膨潤土泥漿性能指標，應(yīng)分別符合《水利水電工程混凝土地下連續(xù)墻施工技術(shù)規(guī)范》SL174—96的規(guī)定。

表1 計劃新制膨潤土泥漿配合比表

2.2.2 制備、使用與檢驗

1)泥漿制備

①泥漿拌制選用高效、低噪音的高速回轉(zhuǎn)攪拌機;

②每槽膨潤土漿的攪拌時間為3～5min，實際攪拌時間可通過試驗確定后適當調(diào)整。

③應(yīng)按規(guī)定的配合比配制泥漿，各種材料的加量誤差不得大于5%。

④泥漿站旁設(shè)膨潤土泥漿試驗室，新制膨潤土泥漿應(yīng)按下表所列的項目檢測規(guī)定的標準:

2)泥漿使用、檢驗

①新制膨潤土漿需存放24h，經(jīng)充分水化溶脹后使用。

②儲漿池內(nèi)泥漿應(yīng)經(jīng)常攪動，保持指標均一，避免沉淀或離析。

③在鉆進過程中，槽孔內(nèi)的泥漿由于巖屑混入和其它處理劑的消耗，泥漿性能將逐漸惡化，必須進行處理。處理方法是:

被使用過的泥漿通過泥漿凈化系統(tǒng)，將土顆粒和碎石塊除去，然后把干凈的泥漿重新送回到槽中。在成槽完成后，將銑槽機放到槽底，抽換使用過的泥漿，并通過凈化系統(tǒng)循環(huán)利用，同時將新鮮的泥漿供輸送到槽的上部。

④經(jīng)過凈化處理的泥漿必須在使用前進行測試。在成槽過程中，應(yīng)在循環(huán)漿溝中取樣，檢測有關(guān)指標，如超出限值，必須進行處理。如果膨潤土的密度、粘性和含砂率無法滿足要求，則要更換合格的膨潤土。

⑤在槽孔和儲漿池周圍應(yīng)設(shè)置排水溝，防止地表污水或雨水大量流入后污染泥漿。被混凝土置換出來的泥漿距混凝土面2m以內(nèi)的泥漿，因污染較嚴重，應(yīng)予以廢棄。

2.3 地下連續(xù)墻成槽施工

2.3.1 槽段劃分

本標段每6.4m分為一個槽段，本工程軸線長760m÷槽段標準長度6.4m≈119個槽段。計劃分119個槽段。

槽孔分兩序跳倉施工，每個槽段兩鉆一抓工法成槽，先用沖擊鉆機對槽段主孔進行沖擊造孔，然后由抓斗完成造孔施工。

2.3.2 地下連續(xù)墻“兩鉆一抓”施工工藝順序圖

2.3.3 抓斗和鉆機配合施工

(1)SG30金泰液壓抓斗

地下連續(xù)墻成槽施工采用CZ－6A型鉆機配合SG30金泰液壓抓斗進行施工。SG30液壓抓斗配備了MDSG機械卷管系統(tǒng)、電子測斜及糾偏系統(tǒng)及CAPO計算機輔助功率選擇等先進系統(tǒng)。

(2)沖擊鉆機(CZ－6A)

沖擊鉆機是傳統(tǒng)的施工地下連續(xù)墻設(shè)備，能廣泛適用于各種地層，尤其是在壩基下面巖石層等，目前尚無更先進的設(shè)備可以取代。本工程沖擊鉆機主要用于打主孔和下面基巖層。

槽段施工過程如下:

1)鉆機就位，沖擊鉆對準孔位中心，并及時加泥漿護壁，使孔壁擠壓密實，在造孔時要及時將孔內(nèi)殘渣排出孔外，以免孔內(nèi)殘渣太多，出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。施工中，針對地層情況和護壁要求，選用優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿。

2)在鉆進過程中每5m檢查一次成孔的垂直度情況。發(fā)現(xiàn)偏斜立即停止鉆進，采取措施進行糾偏。對于變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，采用低垂輕擊，間斷沖擊的辦法穿過，以保持孔形良好。

3)成孔后，用測繩下掛0.5kg重鐵砣測量檢查孔深，核對無誤后，進行清孔。使用底部帶活門的鋼抽渣筒，反復(fù)掏渣，將孔底淤泥、沉渣清除干凈。密度大的泥漿使用水泵用清水置換使比重控制在1.15～1.10之間。

4)成孔完畢后將成槽機就位，就位前要求場地平整堅實，以滿足施工垂直度要求及施工安全，成槽機履帶與導(dǎo)墻垂直。為減少抓斗施工的循環(huán)時間，提高功效，每臺成槽機配備兩臺自卸汽車在抓斗旁接渣，將泥渣運至指定渣土場棄運。

6)邊開挖邊向?qū)?nèi)泵送泥漿，保持液面在導(dǎo)墻頂面下30cm－50cm。挖槽過程中隨著槽深向下延伸，要隨時向槽內(nèi)補漿，使泥漿面始終位于泥漿面標志處，直至槽底挖完。

7)澆注混凝土前，要測定泥漿面下1m及槽底以上1m處泥漿比重和含砂量，若比重大于1.20，則采取置換泥漿清孔。成槽后沉淀30分鐘，然后用抓斗直接撈渣清淤。

8)成槽機操作要領(lǐng)

抓斗出入導(dǎo)墻口時要輕放慢提，防止泥漿掀起波浪，影響導(dǎo)墻下面、后面的土層穩(wěn)定。

在成槽機挖土時，懸吊機具的鋼索不能松馳，定要使鋼索呈垂直張緊狀態(tài)，這是保證挖槽垂直精度必需做好的關(guān)鍵動作。

挖槽作業(yè)中，要時刻關(guān)注測斜儀器的動向，及時糾正垂直偏差。

單元槽段成槽完畢或暫停作業(yè)時，即令挖槽機離開作業(yè)槽段。

9)基巖面處理

成槽機在抓到基巖面后，如無法繼續(xù)抓進應(yīng)將成槽機運至下一槽段進行施工，將沖擊鉆運至原成槽機部位，對基巖面進行沖擊開挖。

2.3.4 槽孔的偏斜測量

成槽垂直度控制是本工程的關(guān)鍵，本工程孔斜測量采用抓斗上的測斜儀及重錘法(Φ80沖擊鉆頭)測量。

2.3.5 槽孔的驗收

孔深驗收在現(xiàn)場監(jiān)理的監(jiān)督下使用專用的測繩進行測量，且使用前對測繩進行檢查校準。

2.3.6 清孔及接頭清洗

1)清孔換漿

槽孔終孔驗收后，開始組織進行清孔換漿工作，Ⅱ期槽終孔后還需進行接頭孔的刷洗。本工程清孔方案主要有兩種:沖擊鉆機抽桶法清孔、抓斗撈取法清孔。

在清孔的同時，不斷地向槽內(nèi)補充新漿，以改善泥漿的性能及有利于混凝土澆筑，確保成墻質(zhì)量。補充新漿的數(shù)量以槽內(nèi)泥漿各項性能指標符合設(shè)計標準為止。如果單元槽段內(nèi)各孔孔深不同時，清孔次序為先淺后深。

清孔換漿結(jié)束后1h，用測餅測量孔底淤積厚度;并在槽孔底部0.5m部位取樣，進行泥漿試驗。當孔底淤積厚度不大于10cm且泥漿各項性能指標達到本方案中《槽內(nèi)泥漿性能指標控制標準》，即可結(jié)束清孔換漿工作。清孔合格后，應(yīng)于4h內(nèi)開澆混凝土，如不能按時開澆，應(yīng)在澆筑前重新按清孔標準進行檢測，若不合格需重新清孔或采取其它補救措施。

2)接頭孔刷洗

接頭孔的刷洗采用具有一定重量的圓形鋼絲刷子鉆頭，利用鉆機帶動鋼絲刷子鉆頭不斷的由孔底至孔口進行往返運動，從而達到清洗接頭孔壁目的。接頭孔壁洗刷的結(jié)束標準是刷子鉆頭基本不帶泥屑，并且孔底淤積不再增加。

2.4 接頭管施工工藝

地下連續(xù)墻鎖口管施工順序圖

槽段接頭采用接頭管法。墻段連接好壞是地下連續(xù)墻成敗的關(guān)鍵工序，接頭管技術(shù)是在一期槽孔澆筑混凝土前將專用的接頭管預(yù)先埋置于槽孔的兩端接頭孔位置，并將接頭管固定在槽口澆筑混凝土，待混凝土初凝后，用專用的起拔設(shè)備將接頭管拔出，從而在一期墻段的兩端直接形成光滑的半圓柱面和便于二期槽孔施工的兩個導(dǎo)孔，即直接形成接頭孔。

本工程混凝土地下連續(xù)墻槽段連接采用“接頭管”法。接頭管起拔采用吊車配合YBJ－1200型液壓拔管機下設(shè)與起拔接頭管。

YJB－1200液壓拔管機，基本性能參數(shù)如下:

①自動化液壓拔管機最大起拔力為2×320t。

②頂升方式:采用千斤頂頂梁的方式頂壓;

③一次起拔行程:1m;

④拔管直徑300～1200mm。

接頭管采用φ800δ14鋼管焊接，每節(jié)有效長度22m，重10t，采用吊車配合施工。

吊裝時，接頭管一般先擔置在導(dǎo)墻上，吊裝完畢后應(yīng)復(fù)核管底入土深度，嚴禁接頭管懸空，混凝土澆注開始后應(yīng)經(jīng)常觀察接頭管內(nèi)液面和管底土或填料標高變化，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。接頭管采用頂升機起拔。

在混凝土澆筑3h后，每30min采用拔管機將接頭管上下活動，每次提高1～2cm?；炷翝沧⒑?～8h根據(jù)現(xiàn)場試塊試驗情況才能起拔接頭管，混凝土澆注完成3h后，可減少起拔次數(shù)并加大起拔量，混凝土澆注完成6h后可將接頭管一次全部拔出。

2.5 鋼筋籠的制作和吊裝

2.5.1 鋼筋籠的制作

鋼筋籠加工分鋼筋半成品加工和鋼筋籠成品加工兩步。半成品在鋼筋場棚內(nèi)加工，鋼筋籠在堤頂加工平臺上進行。

2.5.2 鋼筋籠的吊裝

在鋼筋籠驗收合格及槽段清孔換漿符合要求后應(yīng)立即吊裝鋼筋籠，用50t履帶起重機進行起吊。

2.6 澆筑混凝土

2.6.1 混凝土各性能指標

混凝土入孔坍落度應(yīng)為20±2cm，擴散度應(yīng)為37±3cm，坍落度保持15cm以上的時間應(yīng)不小于1h，初凝時間應(yīng)不小于6h，終凝時間不宜大于24h，混凝土的密度不宜小于2100kg/m3。

2.6.2 混凝土澆筑

采用直升式導(dǎo)管法進行泥漿下的混凝土澆筑，應(yīng)符合下列要求:

1)導(dǎo)管的下設(shè)

①每個槽段配備兩套導(dǎo)管，導(dǎo)管間距為3.5m，導(dǎo)管距槽端接頭管1.0～1.5m。在每套導(dǎo)管的頂部和底節(jié)管以上設(shè)置3～5根0.5m的短管。導(dǎo)管底口距槽底控制在20±5cm范圍內(nèi)。

②導(dǎo)管下設(shè)前，在地面進行導(dǎo)管組合，使每根不同位置的導(dǎo)管能夠適應(yīng)其所處位置的孔深情況。導(dǎo)管組合完畢后，認真作好記錄，以便指導(dǎo)下設(shè)和拆卸。

2)澆筑前準備

采用雙根導(dǎo)管滿管法澆筑前，導(dǎo)管內(nèi)放置略小于導(dǎo)管內(nèi)徑的隔離塞球作為隔離體，隔離泥漿與砂漿。在每根導(dǎo)管澆筑前，先注入適量的砂漿，再備足足夠的混凝土(考慮導(dǎo)管內(nèi)容積及封埋導(dǎo)管的方量)，一次性對導(dǎo)管進行封堵。擠出塞球并埋住導(dǎo)管底端。每槽先澆筑孔底高程最低部位的導(dǎo)管。

3)澆筑過程控制

①澆筑過程中，導(dǎo)管埋入混凝土的深度不得小于1.0m，不宜大于6m，

②混凝土面上升速度應(yīng)不小于2m/h，并保證均勻上升，同時控制各處高差在500mm以內(nèi)，特別是由于槽段內(nèi)埋設(shè)灌漿管，應(yīng)嚴格控制混凝土澆筑的上升速度和混凝土面的高差。

③至少每隔30min測量一次槽孔內(nèi)混凝土面深度，每隔2h測量一次導(dǎo)管內(nèi)的混凝土面深度，并及時填繪混凝土澆筑指示圖及混凝土澆筑量隨深度的理論變化曲線，指導(dǎo)導(dǎo)管的拆卸工作。當澆筑方量與混凝土頂面位置不相符時，應(yīng)及時分析，找出問題所在，及時處理。

④澆筑過程中，密切注意槽口情況，若發(fā)現(xiàn)預(yù)埋件上浮，應(yīng)稍作停澆，同時，在預(yù)埋件上面加壓重物，在不超過規(guī)定的中斷時間內(nèi)繼續(xù)澆注。

⑤不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴禁澆入導(dǎo)管內(nèi)，防止入管的混凝土將空氣壓入導(dǎo)管內(nèi)，另外，槽孔口應(yīng)設(shè)置蓋板，避免混凝土散落槽孔內(nèi)。

⑥混凝土終澆頂面至少高于設(shè)計高程500mm以上。

3 地下連續(xù)墻質(zhì)量檢查及施工控制點

地下連續(xù)墻的質(zhì)量檢查和驗收主要包括以下內(nèi)容:

3.1 泥漿配制質(zhì)量和穩(wěn)定性符合設(shè)計要求

泥漿在防滲墻施工中的作用主要是保持孔壁穩(wěn)定、懸浮鉆渣以及冷卻鉆具。本工程要求采用膨潤土造漿，泥漿配合比通過試驗室確定，膨潤土泥漿性能指標，應(yīng)符合下表規(guī)定。

表1 不同階段泥漿性能指標控制標準(注②)

3.2 槽孔終孔的質(zhì)量檢查與驗收內(nèi)容

序 號 項 目允許偏差1孔位偏差≤3cm 2槽孔寬度不小于設(shè)計墻厚一般地層 ≤孔斜率3 0.4%漂石、陡巖 ≤1/3 4 0.6%接頭孔 兩孔位任一中心深度偏差不大于設(shè)計墻厚的入巖深度符合設(shè)計要求

3.3 澆筑前槽孔清孔的質(zhì)量檢查與驗收內(nèi)容

(1)孔內(nèi)泥漿性能指標;

(2)孔內(nèi)淤積厚度;

(3)接頭孔壁刷洗質(zhì)量。

3.4 混凝土澆筑的質(zhì)量檢查與驗收內(nèi)容

(1)混凝土原材料質(zhì)量的抽樣檢驗;

(2)混凝土的終澆高程;

(3)混凝土出機口和現(xiàn)場取樣的物理力學(xué)性能檢驗。

3.5 混凝土成墻后質(zhì)量檢查

混凝土成墻后應(yīng)進行檢查孔檢驗，檢查孔布置應(yīng)具代表性，沿地下連續(xù)墻軸線每100m設(shè)1個檢查孔，一、二期槽孔接縫處、施工薄弱部位均應(yīng)設(shè)檢查孔，具體位置由監(jiān)理人確定。

4 地下連續(xù)墻施工質(zhì)量評價

工程施工完畢后，在地下連續(xù)墻外側(cè)砌筑擋墻基礎(chǔ)過程中，對部分段地下連續(xù)墻頂段進行開挖，外露3m左右的連續(xù)墻，業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同進行了質(zhì)量普查:

1)垂直度:地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)面平滑順接，實測80測點，全部滿足設(shè)計要求，不足之處只有個別導(dǎo)向槽下部有明顯瘤塊。原因是施工時出現(xiàn)過輕微塌孔而造成。

2)墻體質(zhì)量:墻身沒有泥窩、夾泥較少，沿深度方向底部混凝土密實性好，墻面光滑、整潔，墻頂部密實性稍差，混凝土中含泥明顯增多。但沒有大的“包塊”和“狗洞”。鋼筋沒有出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。

3)接頭質(zhì)量:施工槽順接較好，沒有出現(xiàn)大的折點，連接點形成圓曲線，接頭兩側(cè)混凝土充填密實。

4)檢查孔檢測:通過控內(nèi)影像檢測設(shè)備觀測:內(nèi)壁光滑，墻體內(nèi)混凝土比較密實，澆筑連續(xù)，均勻，沒有出現(xiàn)松散、空隙、空洞等現(xiàn)象。

5)在地下連續(xù)墻混凝土達到28天強度后，對所有連續(xù)墻進行了低應(yīng)變無損檢測，從抽查的檢測波來看，基本波形一致，沒有出現(xiàn)異常反射波。說明混凝土中沒有出現(xiàn)斷裂及錯接，屬“一類樁”級別。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進步，新材料和新工藝及新的檢測設(shè)備的不斷出現(xiàn)，也為地下連續(xù)墻施工技術(shù)提供了很多的發(fā)展動力和機會。同時也為我們提出了很多新的課題。如何在各種復(fù)雜地基中開挖出符合設(shè)計要求的槽孔;如何保證槽孔在開挖和混凝土澆筑過程中的穩(wěn)定;如何使混凝土在澆筑中，形成一道連續(xù)的、均勻的、不透水的并能承受各種荷載的墻體;如何保證各個墻段之間的接縫連接順暢，這些問題既是地下連續(xù)墻的技術(shù)要點，又是地下連續(xù)墻的技術(shù)難點。正等待我們一一去解決，只有這樣才能促進這一技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展。

［1］ 水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范［S］SL174－96.

［2］ 水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范［S］DL/T5199－2004.

［3］ 夏可風.水利水電工程施工手冊［M］.地基與基礎(chǔ)工程，2004.

［4］ 高鐘璞.大壩基礎(chǔ)防滲墻M］北京:中國電力出版社，2005.