地下連續(xù)墻施工綜述

石燕霞

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東濟(jì)寧 272100)

0 引言

地下連續(xù)墻施工技術(shù)起源于歐洲，起初用于水井和石油鉆井領(lǐng)域，在20世紀(jì)50～60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)?！笆攀兰o(jì)是橋的世紀(jì)，二十世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，二十一世紀(jì)是開(kāi)發(fā)利用地下空間的世紀(jì)”，進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)乃至于世界多數(shù)大中型城市面臨人口膨脹而引起的交通堵塞和生活工作空間緊張等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，開(kāi)拓利用地下空間已經(jīng)成為建設(shè)工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。特別是最近幾年，超高層建筑的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了地下空間的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。地下連續(xù)墻具有截水、防滲、承重、擋水等功能，整體性好、施工速度快、施工振動(dòng)小、墻體剛度大，適合在密集建筑群中進(jìn)行施工等，而備受關(guān)注并得到廣泛運(yùn)用。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

項(xiàng)目占地面積278 000 m2，建筑面積400500 m2，平面布置圖見(jiàn)圖1。

其中，壁板樁全部集中在B樓宣禮塔的下面，宣禮塔地下2層，地上40層，采用筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深15.5 m，筏板基礎(chǔ)下布置60根壁板樁，嵌固深度為48 m，截面尺寸及數(shù)量分別為：6 m×1.2 m的24根；7.2 m×1.2 m的24根。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C 25/30-C 50/60。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 土質(zhì)情況

宣禮塔基礎(chǔ)部分從上至下土層分別為：回填沉積(DR)、淤泥沉積(DL)、沙沉積(DS)、鈣質(zhì)砂層(GC)、泥灰?guī)r和透鏡狀黏土(ML)、沖擊沉積(DA)及含砂泥灰?guī)r(MS)，總計(jì)七層。

1.2.2 地下含水層標(biāo)高

潛水層標(biāo)高約為+0.4 m NGA，即樁基頂標(biāo)高向上3.4 m。

1.3 工程設(shè)備選擇

根據(jù)本工程的地質(zhì)特征和地下壁板樁的成槽要求，選用一臺(tái)中聯(lián)ZDG360液壓抓斗機(jī)作為本工程的成槽設(shè)備，最大成槽寬度1.2 m。選用100 t吊機(jī)和200 t吊機(jī)各一臺(tái)，其中200 t吊機(jī)作為起吊鋼筋籠的主機(jī)，100 t吊機(jī)作為起吊鋼筋籠的副機(jī)，詳見(jiàn)表1。

2 施工方法

2.1 地下壁板樁施工工藝流程

根據(jù)土層情況，本工程地下壁板樁擬采用泥漿護(hù)壁抓槽機(jī)成槽，跳倉(cāng)法施工，水下灌注混凝土，具體施工順序詳見(jiàn)圖2。

表1 施工設(shè)備配備表

圖2 壁板樁施工流程圖

2.2 壁板樁施工

2.2.1 導(dǎo)墻設(shè)計(jì)與施工

(1)導(dǎo)墻設(shè)計(jì)

為保證成孔垂直度，導(dǎo)墻必須具有足夠的剛度，受荷后不會(huì)發(fā)生變形、破壞。本工程采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土修筑導(dǎo)墻(圖3)，混凝土強(qiáng)度C25，導(dǎo)墻頂標(biāo)高高出原地面100 mm，深度1.5 m，兩翼寬1.5 m，墻體插入老土，厚約200 mm，配筋為A14@200單層雙向。

圖3 導(dǎo)墻施工

(2)導(dǎo)墻施工

導(dǎo)墻施工順序?yàn)椋簣?chǎng)地平整→測(cè)量定位→開(kāi)挖成槽→綁扎鋼筋→支架模板→澆注混凝土→拆模板并設(shè)置橫撐。

施工中需要注意的事項(xiàng)如下：①在導(dǎo)墻軸線放樣時(shí)，應(yīng)確保其內(nèi)墻面與壁板樁軸線平行，導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)凈距應(yīng)為壁板樁墻厚+40 mm；②為保證原土不被擾動(dòng)，挖土可采用機(jī)械和人工相結(jié)合；③內(nèi)模立模板、外模以土代模，用振搗器均勻澆搗密實(shí)，待砼達(dá)到70%強(qiáng)度后方可拆模；④拆模后在導(dǎo)墻頂部用10槽鋼支撐，內(nèi)部用80 mm×80 mm方木及時(shí)在墻間加撐，支撐間距為2.0 m，梅花型布置；⑤施工期間嚴(yán)格控制墻頂周邊荷載，防止導(dǎo)墻受力向槽內(nèi)擠壓；⑥為保證精度，施工中應(yīng)隨時(shí)檢查導(dǎo)墻和壁板樁的中心線是否保持一致，豎向面是否保持垂直，如發(fā)生偏差及時(shí)糾正。

2.2.2 泥漿制備

(1)泥漿的使用流程

泥漿使用流程如圖4所示。

(2)泥漿質(zhì)量控制

①需嚴(yán)格按配合比配置泥漿，配制好的泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)自檢合格后，靜置24 h以上，使膨潤(rùn)土充分水化后方可使用。②泥漿配制池頂需搭設(shè)遮雨棚。③在成孔過(guò)程中，為保證護(hù)壁效果和樁身砼質(zhì)量，必須對(duì)被置換后的泥漿進(jìn)行測(cè)試，及時(shí)處理不合格的泥漿，直至各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都符合質(zhì)量要求后方可使用。④施工過(guò)程中槽內(nèi)泥漿面必須高于地下水位1.0 m以上，且不應(yīng)低于導(dǎo)墻頂面0.4 m。⑤做好地表水的疏導(dǎo)，避免其流入槽內(nèi)，破壞泥漿性能。⑥澆注砼時(shí)，不得使砼直接落入槽內(nèi)泥漿，砼面4～6 m范圍內(nèi)泥漿應(yīng)做廢漿統(tǒng)一處理。

圖4 泥漿使用流程圖

2.2.3 壁板樁成槽和清底置換

(1)壁板樁成槽

根據(jù)工程特點(diǎn)和要求，選用中聯(lián)ZDG 360成槽機(jī)進(jìn)行施工，成槽機(jī)上的糾偏裝置能夠?qū)Τ刹圪|(zhì)量隨時(shí)監(jiān)控、糾正。成槽現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖5。

圖5 成槽機(jī)正在進(jìn)行施工

開(kāi)挖前，需保證施工區(qū)域土層密實(shí)平整，穩(wěn)定性好，周邊施工空間無(wú)障礙物，懸吊機(jī)具的鋼絲索必須在導(dǎo)墻中心線上成垂直狀態(tài)，不能松弛，才能保證成槽垂直精度，待確保施工區(qū)域土層穩(wěn)定后，以最小角度定位。

在施工過(guò)程中需保持泥漿液面高度離導(dǎo)墻頂≤300 mm。表層施工必須慢速均勻開(kāi)挖，時(shí)刻測(cè)量抓斗和槽壁垂直度并及時(shí)校正，使其處于偏差范圍內(nèi)。為保證成槽質(zhì)量，在施工作業(yè)時(shí)，抓斗出入導(dǎo)墻過(guò)程要輕提慢放，避免泥漿翻濺，影響土層穩(wěn)定。同時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充護(hù)壁泥漿(需提前檢驗(yàn)合格)，保證泥漿液面在導(dǎo)墻頂面以下300 mm以內(nèi)，避免出現(xiàn)槽內(nèi)泥漿下降過(guò)快而產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象。開(kāi)挖槽體時(shí)，抓斗須先施工槽體兩側(cè)的土，再抓中間余土，可有效提高施工效率，避免抓斗傾斜，提高成槽垂直度和成槽質(zhì)量。如遇到巖石，應(yīng)采用沖擊鉆與抓斗配合的“兩沖一抓”的方法進(jìn)行開(kāi)挖。

(2)清底置換

抓斗清底法能有效清除清除槽底殘?jiān)?，但僅限于泥漿密度和含砂量不大的情況。如果孔底部沉渣厚且含砂率較大，可以采用氣舉反循環(huán)輔以泥漿凈化系統(tǒng)濾砂，具體操作過(guò)程如下：①下放鋼筋籠后，測(cè)量孔內(nèi)泥漿比重和孔底沉渣厚度，符合要求則可以直接進(jìn)行砼灌注，若泥漿密度超標(biāo)或沉渣量過(guò)大，則需采用氣舉反循環(huán)法清孔；②安裝鋼管，同時(shí)將高壓氣管綁在鋼管內(nèi)部，高壓氣管插入至鋼管底部以上2～4 m；③將高壓氣管與空壓機(jī)連接；④開(kāi)啟空壓機(jī)進(jìn)行氣舉反循環(huán)清渣。

2.2.4 鋼筋籠吊放

鋼筋籠制作并自檢合格后上報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，通過(guò)驗(yàn)收后進(jìn)行鋼筋籠的下放。

本項(xiàng)目每段鋼筋籠長(zhǎng)約16 m，寬7.2 m或6 m，配備一臺(tái)200 t履帶吊作為主吊機(jī)，一臺(tái)100 t履帶吊作為輔吊機(jī)。起吊前計(jì)算鋼筋籠重心位置，并在鋼筋籠頂部設(shè)置一根與其尺寸相符的工字鋼制作的橫梁。起吊時(shí)，采用8點(diǎn)起吊型式，主吊機(jī)吊頂，輔吊機(jī)吊中間位置，將鋼筋籠緩慢凌空吊直，為保證鋼筋籠不在空中晃動(dòng)，其下端可設(shè)置繩索人為控制。吊運(yùn)鋼筋籠途中，必須保證其呈垂直懸吊狀態(tài)，即鋼筋籠的重心與吊繩在同一鉛垂線上，嚴(yán)禁發(fā)生拖動(dòng)或磕碰現(xiàn)象，以防鋼筋受力彎曲變形。鋼筋籠需保持鉛垂、不晃動(dòng)的狀態(tài)方可插入槽內(nèi)，下放過(guò)程中保持緩慢，時(shí)刻觀察鋼筋籠的狀態(tài)，若發(fā)生擺動(dòng)或傾斜，應(yīng)及時(shí)糾偏。吊放現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖6。

圖6 正在進(jìn)行鋼筋籠的起吊與安放

鋼筋籠分3節(jié)吊裝，入樁孔內(nèi)拼裝。先將第一節(jié)鋼筋籠起吊垂直放入槽孔，用槽鋼支架于導(dǎo)墻上，然后吊裝第二節(jié)鋼筋籠。兩節(jié)鋼筋籠的鋼筋之間采用搭接焊相連，搭接長(zhǎng)度為5D，骨架型鋼之間采用斜焊縫對(duì)焊連接，第三節(jié)吊裝程序同第二節(jié)。待鋼筋籠整體焊接成型、入槽穩(wěn)定后，用吊梁穿入鋼筋籠最終吊環(huán)內(nèi)，擱置在導(dǎo)墻頂面上。

2.2.5 混凝土澆注

澆注砼應(yīng)具有良好的和易性，坍落度180～200 mm為宜，本項(xiàng)目選用商品砼。砼采用導(dǎo)管澆注施工，導(dǎo)管選用300 mm的圓形法蘭盤(pán)接頭導(dǎo)管，根據(jù)壁板樁的長(zhǎng)度不同而采用三套導(dǎo)管澆注砼。

砼澆注的注意事項(xiàng)如下：①砼澆注前，觀察水位情況、檢查孔深和孔的完整性，確定無(wú)塌孔和過(guò)量沉渣現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)則需進(jìn)行清理；②預(yù)用砼前先測(cè)試其坍落度，并做好試塊以備試驗(yàn)，在不更換供應(yīng)商的前提下，坍落度第一車(chē)進(jìn)行一次，澆注量的1/3、2/3時(shí)再分別進(jìn)行一次，如發(fā)現(xiàn)有明顯變化時(shí)需進(jìn)行加測(cè)；③根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算所需砼方量后方可灌注，灌注選用檢驗(yàn)合格的導(dǎo)管，澆注前導(dǎo)管下口距離樁底應(yīng)保持300～500 mm，澆注過(guò)程中導(dǎo)管埋深控制在1.5～6.0 m，以防泥漿混摻或埋管，嚴(yán)禁將導(dǎo)管下口提出砼面或橫向移動(dòng)導(dǎo)管；④下料時(shí)，用隔水球膽將混凝土與泥漿隔開(kāi)，在澆注過(guò)程中要觀測(cè)砼上升情況，平均每30 min測(cè)定一次，計(jì)算上升速度不小于2 m/h，砼面高差控制在500 mm范圍內(nèi)，澆注砼時(shí)，若運(yùn)砼車(chē)較小也可采用兩或三套導(dǎo)管同時(shí)進(jìn)行，但各套導(dǎo)管處的砼面高差不得大于500 mm；⑤盡量保證混凝土連續(xù)不間斷澆注，若不得已停歇，間歇時(shí)間一般不超過(guò)40 min，從澆注開(kāi)始8 h之內(nèi)必須完成；⑥澆注砼時(shí)，需在孔口加設(shè)蓋板，以防止雜物掉入樁孔內(nèi)；⑦當(dāng)砼面距離樁頂較近時(shí)，要勤提勤放導(dǎo)管(運(yùn)動(dòng)幅度不超過(guò)300 mm)，同時(shí)降低澆注速度；⑧由于孔口砼會(huì)混雜渣土，影響砼強(qiáng)度，因此澆注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)值高500～800 mm，在澆注中應(yīng)做好標(biāo)記，以保證連續(xù)澆注到設(shè)計(jì)標(biāo)高；⑨整個(gè)澆注過(guò)程，需做好相關(guān)記錄，及時(shí)填繪澆注指示圖，以便校對(duì)澆注方量。

2.2.6 壁板樁注漿

為了增大壁板樁總體承載力，宜在澆注施工對(duì)樁端和樁側(cè)進(jìn)行注漿加固。注漿之前，要選擇有代表性的樁進(jìn)行注漿試驗(yàn)，確定合適的注漿參數(shù)。宜在樁身混凝土初凝后(3～5天)，先注少量清水疏通管路，待樁體達(dá)到70%強(qiáng)度后再開(kāi)始注漿，注漿量控制在3～6 m3。具體如下：①沿軸線方向預(yù)埋2根注漿管，注漿管采用直徑為89 mm鋼管，其長(zhǎng)度超過(guò)樁長(zhǎng)1000 mm，其底端用土工布封堵，在鋼筋籠施工結(jié)束后對(duì)稱固定在鋼筋籠上；②注漿材料采用水泥單液漿，水灰比0.9∶(1.0～1.1)；③注漿壓力控制在1.0～1.2 MPa，具體壓力待第一次注漿試驗(yàn)后確定；④注漿流量控制在30 L/min，樁頂上抬標(biāo)高≤10 mm。

3 施工質(zhì)量控制措施

3.1 導(dǎo)墻的技術(shù)控制措施

導(dǎo)墻制作的好壞直接決定了壁板樁的施工質(zhì)量和施工工期，根據(jù)本工程的特點(diǎn)和場(chǎng)地情況，導(dǎo)墻技術(shù)控制措施敘述如下：

(1)導(dǎo)墻施工范圍內(nèi)若存在軟塑土體必須進(jìn)行置換，置換范圍應(yīng)比導(dǎo)墻外邊寬2 m以上，采用水泥與土拌合，分層壓實(shí)。

(2)導(dǎo)墻施工范圍內(nèi)若存在障礙物應(yīng)清理干凈，可直接用挖掘機(jī)掏挖。

(3)導(dǎo)墻扎筋、支模過(guò)程中就應(yīng)確保頂面水平，只有這樣才能確保鋼筋籠安裝定位準(zhǔn)確。

3.2 成槽技術(shù)控制措施

(1)選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土制漿，應(yīng)比常規(guī)泥漿高一個(gè)檔次，可以確保護(hù)壁質(zhì)量。

(2)成槽過(guò)程中派專人驗(yàn)槽，保證成槽深度準(zhǔn)確。

(3)根據(jù)試槽情況和實(shí)際槽壁縮坍測(cè)量情況，調(diào)整抓斗厚度，以保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(4)加強(qiáng)計(jì)劃安排，成槽完畢，即進(jìn)入下道工序。

(5)成槽作業(yè)時(shí)，抓斗出入導(dǎo)墻口時(shí)要輕提慢放，防止泥漿動(dòng)蕩。抓斗上升時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充合格泥漿，抓斗上升速度與泥漿補(bǔ)充速度相適應(yīng)，并保持泥漿液面在導(dǎo)墻頂面以下300 mm以內(nèi)，避免出現(xiàn)槽內(nèi)泥漿下降過(guò)快而產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象。

(6)為保證成槽垂直度，成槽機(jī)懸吊機(jī)具的鋼絲索必須在導(dǎo)墻中心線上成鉛垂?fàn)顟B(tài)，不能松弛。成槽工程中對(duì)垂直度進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，做到隨挖隨測(cè)隨糾，確保垂直度不得低于1/300。

(7)成槽深度、垂直度在總包、監(jiān)理驗(yàn)收后方可進(jìn)行下一道工序的施工。

(8)清底時(shí)導(dǎo)墻上泥塊要清理干凈，嚴(yán)禁在清底過(guò)程中掉入槽內(nèi)，清底過(guò)程中要輕提慢放。清底結(jié)束后需保證槽底沉渣厚度<100 mm，槽底泥漿密度<1.15 g/cm3，黏度18～25 s，pH 7～10。

3.3 鋼筋籠制作安放技術(shù)控制措施

(1)嚴(yán)格控制制作場(chǎng)地的水平度以及桁架的焊接精度，嚴(yán)格按照規(guī)范要求制作鋼筋籠。

(2)鋼筋籠制作執(zhí)行四檢制，即預(yù)檢、自檢、互檢和交工驗(yàn)檢。

(3)鋼筋籠須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后方可入槽，預(yù)埋件標(biāo)高以鋼筋籠籠頂標(biāo)高控制。采用水準(zhǔn)儀控制鋼筋籠頂標(biāo)高，在成槽完成后根據(jù)吊筋位置在導(dǎo)墻上分別測(cè)量出吊筋處四點(diǎn)位置的標(biāo)高，再確算吊筋長(zhǎng)度，以確保鋼筋籠頂標(biāo)高。

(4)起吊時(shí)必須使吊鉤中心與鋼筋籠重心相重合，保證起吊平衡。

3.4 水下砼澆注控制措施

(1)認(rèn)真核對(duì)砼的配合比以及其流動(dòng)性、和易性等性質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求后方可使用。

(2)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行澆注，不可中斷過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。

(3)澆注時(shí)保持砼面均衡上升，上升速度≥2 m/h。

(4)澆注過(guò)程中，要用探錘隨時(shí)測(cè)量砼面標(biāo)高并記錄測(cè)量時(shí)間，用以計(jì)算砼上升速度、砼澆注量等數(shù)值。

(5)澆注過(guò)程中，導(dǎo)管埋入砼內(nèi)的深度控制在2.0～6.0 m。

(6)砼澆注到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上不少于0.5 m。

3.5 夾渣及滲漏水預(yù)防措施

(1)清底時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)尺，每斗不應(yīng)超過(guò)150 mm，防止泥塊在砼中形成“夾心”現(xiàn)象。

(2)嚴(yán)格控制泥漿，不得使用黏度、密度、含砂率等參數(shù)超標(biāo)的泥漿。

(3)鋼筋籠下放后，應(yīng)控制孔口荷載，以免超載擾動(dòng)造成孔壁塌方。

(4)導(dǎo)管接頭應(yīng)采用粗牙螺紋和橡膠圈密封。

(5)首批灌入足夠的砼，形成一定的沖擊力，才能順利把泥漿從導(dǎo)管口中擠出。

(6)如發(fā)生塌孔現(xiàn)象，應(yīng)加大水頭壓力。

(7)若砼已凝固并夾層，應(yīng)在清除后采取壓漿補(bǔ)強(qiáng)方法處理。

3.6 漏漿預(yù)防及處理措施

(1)少量漏漿，如果是由于地質(zhì)原因引起，可在泥漿中加入0.5%～2.0%的鋸末粉作為防漏劑，攪拌均勻后繼續(xù)成孔。

(2)突發(fā)的大量漏漿，若是由于槽壁中的先天孔洞，應(yīng)馬上停止施工，并加大孔內(nèi)送漿量，以保持孔內(nèi)泥漿面的高度；然后挖出導(dǎo)墻外側(cè)對(duì)應(yīng)位置的土體，查找漏漿源頭進(jìn)行封堵，待處理完成后才能繼續(xù)進(jìn)行。

3.7 鋼筋籠下放問(wèn)題的預(yù)防及處理措施

(1)導(dǎo)致鋼筋籠難以下放的原因有很多，若無(wú)法準(zhǔn)確到位，不能強(qiáng)行沖放，應(yīng)緩慢提起，并及時(shí)查明原因。

(2)若是由于塌孔或縮孔，應(yīng)進(jìn)行槽壁修整。

(3)若是由于偏心浮力，可在另一側(cè)增加配重加以平衡。

(4)若是由于大量塌方，應(yīng)用黏土進(jìn)行回填夯實(shí)后再成孔。

3.8 流沙層的施工應(yīng)對(duì)措施

(1)熟悉流沙層性質(zhì)，嚴(yán)格控制泥漿配比。

(2)嚴(yán)格控制樁頂動(dòng)、靜荷載，減小對(duì)孔壁的擾動(dòng)。

(3)施工中打入該地層時(shí)，成槽機(jī)操作動(dòng)作盡量減小，輕抓輕提，減小對(duì)該地層擾動(dòng)。

(4)如出現(xiàn)流沙現(xiàn)象，應(yīng)改善泥漿性能，可在泥漿中加入適量的重晶石粉和CMC以增大泥漿密度和提高泥漿黏度，增大孔內(nèi)泥漿壓力和形成泥皮的能力。

(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)樁的情況，當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)孔壁的滲入壓力大時(shí)，可采用井點(diǎn)降水來(lái)降低地下水位。

3.9 卡鉆的預(yù)防及處理措施

(1)鉆進(jìn)中將抓斗緩慢下放，避免泥渣淤泥積、堵死；若停止鉆進(jìn)應(yīng)將抓斗提出孔外，鉆進(jìn)中控制好泥漿指標(biāo)，防止塌方。

(2)若施工過(guò)程中抓斗卡死，切不可強(qiáng)行提出，可采用高壓水或空氣排泥的方法排除泥渣及塌方土體，再緩慢提出，必要時(shí)用挖豎井的方法取出。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然地下連續(xù)墻存在施工費(fèi)用高、施工難度大等問(wèn)題和不足，但由于其具有防滲性能好、施工振動(dòng)小、整體剛度大等其他工法無(wú)法比擬的優(yōu)越性，應(yīng)用前景非常廣闊。地下連續(xù)墻的施工和管理有很多需要我們學(xué)習(xí)和探討的地方，在今后的工作中我們會(huì)繼續(xù)努力，爭(zhēng)取把這方面的工作做得更好。