落底式地下連續(xù)水泥土墻止水帷幕施工監(jiān)理控制探討

錢士玉（武漢華勝工程建設(shè)科技有限公司， 湖北 武漢 430200）

0 引 言

止水帷幕是工程主體外圍止水系列的總稱，用于阻止或減少基坑側(cè)壁及基坑底地下水流入基坑而采取的連續(xù)止水體。常見的止水帷幕有水泥土攪拌樁帷幕、高壓旋噴或擺噴注漿帷幕和地下連續(xù)墻或咬合式排樁。當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁時(shí)，可采用高壓旋噴或擺噴注漿與排樁相互咬合的組合帷幕。目前武漢城市建設(shè)發(fā)展較快，淺層地下室已經(jīng)不能滿足城市的需求，各種深大基坑越來越多，周邊環(huán)境也越來越復(fù)雜，對(duì)基坑的安全性要求和對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)要求也越來越高，傳統(tǒng)的止水帷幕的設(shè)計(jì)理念與施工方法已不能滿足深大基坑的需要。例如：三軸攪拌樁止水帷幕具有較好的經(jīng)濟(jì)性，但受到施工設(shè)備的限制，難以對(duì)深度超過 30 m 的止水帷幕進(jìn)行施工；地下連續(xù)墻技術(shù)已經(jīng)成熟且適應(yīng)性較強(qiáng)，但造價(jià)昂貴，有時(shí)并非是最理想的選擇。因此，深層地下連續(xù)水泥土墻就成為了深大基坑止水帷幕一種較好的解決方案。

1 工程概況

湖北省人民醫(yī)院心血管大樓建設(shè)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目”）位于湖北省武漢市武昌區(qū)復(fù)興路與張之洞路交叉的湖北省人民醫(yī)院內(nèi)，大樓設(shè) 3 層地下室，地上 26 層，建筑物總高度為 99.85 m，總建筑面積為 54 304.29 m2，地下建筑面積為 9 174.9 m2。地下室主要用作車庫(kù)和設(shè)備用房，基坑平均開挖深度約為 15 m，局部最深處達(dá) 17 m，基坑周長(zhǎng)約為 249 m，基坑面積約為 3 600 m2?；影踩燃?jí)為一級(jí)基坑，基坑止水帷幕為四周采用為 800 mm 等厚的落底式連續(xù)水泥土墻。

本項(xiàng)目場(chǎng)地地貌單元屬長(zhǎng)江Ⅰ級(jí)階地，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水主要有填土層中的上層滯水和砂層中的承壓水，上層滯水分布于第 ① 層雜填土中。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本場(chǎng)地地層自上而下共分 10 層，分別為：第 ① 層雜填土，第 ③ 層淤泥，第 ④ 層粉質(zhì)黏土，第 ⑤ 層粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂互層，第 ⑥ 層粉質(zhì)黏土，第 ⑦ 層細(xì)砂，第 ⑧ 層粉砂，第 ⑨層卵石，第 ⑩1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖和第 ⑩2層中風(fēng)化泥巖。地質(zhì)情況復(fù)雜，地下水豐富，場(chǎng)地周邊環(huán)境敏感，對(duì)基坑降水要求很高。已建的地鐵 4 號(hào)線復(fù)興路站位于本項(xiàng)目南側(cè)，正在施工的地鐵 5 號(hào)線位于本項(xiàng)目東側(cè)?；铀闹苡玫貤l件十分緊張：基坑距離西側(cè)核磁共振樓 2.0 m，距離北側(cè)最近 1 層磚混結(jié)構(gòu)約 40.0 m，距離東側(cè)在建地鐵 5 號(hào)線約 4.0 m，距離南側(cè)地鐵 4 號(hào)線控制線約 1.3 m。因此，基坑止水帷幕的施工質(zhì)量對(duì)基坑后期安全起著非常重要的作用。

2 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求

（1）水泥土墻：墻寬 800 mm，深度需保證墻底進(jìn)入⑩1強(qiáng)風(fēng)化泥巖至少 1 m，同時(shí)根據(jù)地勘報(bào)告和設(shè)計(jì)圖紙止水帷幕墻深為 56.75 m～60.65 m，每幅墻長(zhǎng)度 2 800 mm，搭接 400 mm。

（2）水泥：采用 P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，水灰比1.2，水泥摻入比 25%。

（3）水泥土漿性能要求：黏度 18 s～22 s，含砂率＜4%，膠體率 ＞90%～95%，pH 值 8～10。

（4）墻體垂直度偏差不大于 1/300，28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于 1.0 MPa。

3 選用液壓抓斗工藝施工地下連續(xù)水泥土墻的可行性

液壓連續(xù)墻抓斗工藝主要是采用液壓成槽機(jī)抓取土體的方式對(duì)土體進(jìn)行完全置換，最終注入漿液的一種新型止水工藝。液壓連續(xù)墻抓斗具有以下特點(diǎn)：抓斗閉合力大，提升速度快，施工效率高；成槽的垂直性好，可配自動(dòng)糾偏裝置，在工作中能隨時(shí)對(duì)槽壁進(jìn)行修整；成槽深度深（可達(dá) 100 m），止水效果好；采用先進(jìn)的電子測(cè)量系統(tǒng)，通過屏幕準(zhǔn)確顯示抓斗的位置方向，精確可達(dá)到0.01°；抓斗的提升和下放均有安全保護(hù)裝置；采用獨(dú)特的液壓卷管系統(tǒng)，可保證各執(zhí)行結(jié)構(gòu)同步工作；采用可靠的主機(jī)底盤和舒適的操作系統(tǒng)。

根據(jù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件，采用兩種施工工藝，即雙輪銑深層攪拌技術(shù)（CSM）工藝和液壓抓斗工藝。雙輪銑深層攪拌技術(shù)是從地下連續(xù)墻液壓銑槽機(jī)的施工原理發(fā)展而來，主要是通過鉆桿下端的一對(duì)液壓銑輪，對(duì)原地層進(jìn)行銑、銷、攪拌，同時(shí)摻入水泥漿固化液，與被打碎的原地基土充分?jǐn)嚢杌旌虾螅纬删哂幸欢◤?qiáng)度和良好止水性能的水泥土連續(xù)墻。由于這兩種工藝采用完全不同的機(jī)械設(shè)備，施工原理存在很大變化，并且在武漢市均比較少見。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，第 ⑨ 層為卵石，平均厚度約 12.06 m。對(duì)此，項(xiàng)目監(jiān)理部組織召開研討會(huì)聽取各方專家意見，研究比較 CSM 工藝和液壓抓斗工藝，查閱相關(guān)資料并做類似經(jīng)驗(yàn)。結(jié)果表明，CSM 工藝的成槽深度一般為 50 m，并且在銑削較厚卵石層土層中止水效果不及液壓抓斗工藝，不存在置換原土；采用液壓抓斗工藝施工地下連續(xù)墻，具有成槽效率高、施工速度快、成槽深度深、地層適應(yīng)性好等特點(diǎn)，若配沖擊入巖抓斗，可進(jìn)入中風(fēng)化巖地層，最深可達(dá) 100 m。鑒于以上原因，且本項(xiàng)目成槽深度在 56.75 m～60.65 m 之間，最終決定采取液壓抓斗施工工藝。

4 液壓抓斗施工地下連續(xù)墻的工藝流程

液壓抓斗施工地下連續(xù)水泥土墻的主要工序及相對(duì)應(yīng)的監(jiān)理控制要點(diǎn)，如表 1 所示。

表 1 液壓抓斗施工地下連續(xù)水泥土墻的主要工序及相對(duì)應(yīng)的監(jiān)理控制要點(diǎn)

液壓抓斗施工地下連續(xù)水泥土墻的工藝流程，如圖 1所示。

圖 1 液壓抓斗施工地下連續(xù)水泥土墻的工藝流程圖

5 監(jiān)理控制要點(diǎn)

5.1 施工準(zhǔn)備階段的監(jiān)理控制

（1）認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)文件，了解掌握設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)要求。

（2）認(rèn)真研讀地質(zhì)勘察報(bào)告，全面了解場(chǎng)地所處的地質(zhì)情況、水文情況等。

（3）審核專業(yè)分包單位相關(guān)資質(zhì)，及時(shí)就專業(yè)分包單位情況與甲方溝通，尤其對(duì)專業(yè)分包單位類似業(yè)績(jī)作為審核的重點(diǎn)之一。由于液壓抓斗地下水泥土墻施工工藝比較少見，要求專業(yè)分包單位達(dá)到較高的技術(shù)水平。本項(xiàng)目監(jiān)理單位會(huì)同建設(shè)單位對(duì)專業(yè)分包單位進(jìn)行了實(shí)地考察。

（4）要求專業(yè)分包單位進(jìn)場(chǎng)后編制施工方案，并認(rèn)真審核施工方案，掌握施工部署及相關(guān)安排。

（5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)圖紙對(duì)水泥土墻進(jìn)行分幅優(yōu)化。

（6）現(xiàn)場(chǎng)原材料已滿足施工需要，監(jiān)理單位已進(jìn)行驗(yàn)收，水泥已見證取樣并復(fù)檢合格。

（7）檢查進(jìn)場(chǎng)的液壓抓斗設(shè)備，驗(yàn)證抓斗厚度和寬度相關(guān)數(shù)據(jù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 施工階段的監(jiān)理控制

5.2.1 導(dǎo)墻制作

所謂導(dǎo)墻是指沿地下連續(xù)墻墻面兩側(cè)修筑的具有足夠強(qiáng)度、剛度和精度，起到擋上、導(dǎo)向、支承重物、存蓄泥漿和測(cè)量基準(zhǔn)作用的兩道平行于地下連續(xù)墻中心軸線的臨時(shí)結(jié)構(gòu)物。

（1）導(dǎo)墻溝槽開挖首先要做好測(cè)量放線工作，放出導(dǎo)墻開挖邊線。由于導(dǎo)墻的施工精度直接關(guān)系著水泥土墻的精度，監(jiān)理要對(duì)定位筋位置、導(dǎo)墻控制深度、凈距、肋厚、鋼筋綁扎制作工序進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保符合設(shè)計(jì)圖紙要求。

（2）導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)凈空應(yīng)比地下墻的厚度寬 30 mm～50 mm，本項(xiàng)目采用 850 mm。導(dǎo)墻頂面宜高出地面100 mm，并應(yīng)保證泥漿液面高出地下水位 1.0 m。

（3）導(dǎo)墻墻底應(yīng)設(shè)置在承載力較高的原土層中，不得漏漿。導(dǎo)墻背部如出現(xiàn)垮塌，應(yīng)立即采取加固措施，回填時(shí)要分層壓實(shí)。

（4）導(dǎo)墻內(nèi)墻面應(yīng)垂直，模板安裝時(shí)要滿足剛度和穩(wěn)定性要求，嚴(yán)禁出現(xiàn)變形、傾覆現(xiàn)象。根據(jù) GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，導(dǎo)墻施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示。

表 1 導(dǎo)墻驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

（5）導(dǎo)墻混凝土應(yīng)對(duì)稱澆筑，強(qiáng)度達(dá)到 70% 后方可拆模。拆模后應(yīng)立即在內(nèi)墻面間加設(shè)臨時(shí)支撐，豎向間距、水平間距不宜大于 1 000 mm。

導(dǎo)墻施工結(jié)束后，立即在導(dǎo)墻頂面上畫出分幅線，用紅漆標(biāo)明單元槽段的編號(hào)；同時(shí)測(cè)出每幅墻頂標(biāo)高，標(biāo)注在施工圖上，以備計(jì)算開挖深度。本項(xiàng)目共分 107 幅。

5.2.2 槽段開挖

（1）檢查紅漆標(biāo)出的槽段長(zhǎng)度是否符合優(yōu)化后的槽段分幅，確保達(dá)到設(shè)計(jì)墻長(zhǎng)的要求，然后采取跳挖方式。施工時(shí)由于灰漿的自凝性，隨著時(shí)間的推移，灰漿強(qiáng)度逐漸增大，為了結(jié)合槽段的順利開挖，結(jié)合槽段在普通槽段施工結(jié)束后的 3 d～5 d 內(nèi)進(jìn)行開挖。

（2）在開挖前現(xiàn)場(chǎng)配制護(hù)壁泥漿，用膨潤(rùn)土攪拌，并加碳酸鈉改善性能，以提高護(hù)壁效果。監(jiān)理人員要檢查護(hù)壁泥漿的比重、黏度和含砂率。

（3）液壓抓斗就位后進(jìn)行開挖，確定槽段開挖順序，根據(jù)優(yōu)化后的分幅可分為普通槽段（2 800 mm）、結(jié)合槽段（2 000 mm），結(jié)合槽段的開挖如圖 1 所示。為了保證抓斗開挖時(shí)左右吃力均衡和成槽垂直精度，結(jié)合槽段只有一抓且槽段寬度僅為 2.0 m，這樣成槽機(jī)在開挖時(shí)，可以兩邊同時(shí)開挖掉 400 mm，以保證接頭的整體性。

圖 1 結(jié)合槽段開挖示意圖

（4）在槽段開挖過程時(shí)要檢查成槽機(jī)運(yùn)行情況，觀察抓斗挖出土質(zhì)類別，判斷是否與地質(zhì)勘察報(bào)告相吻合；同時(shí)還可以借助成槽機(jī)電子測(cè)量系統(tǒng)顯示器，檢查當(dāng)前槽段深度。槽孔垂直度必須控制在 0.3% 以內(nèi)，為保證槽孔垂直度，抓斗成槽過程中要嚴(yán)格控制槽孔上口開挖精度。由于液壓抓斗成槽機(jī)自帶糾偏裝置，可在顯示屏上看出是否存在偏差，能隨時(shí)對(duì)槽壁進(jìn)行修正。監(jiān)理人員要隨時(shí)檢查垂直偏差，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)糾正抓斗，確保垂直度滿足要求。

5.2.3 成 槽

（1）在成槽過程中，建設(shè)單位、地質(zhì)勘察單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位要結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告共同確認(rèn)巖樣，判斷是否進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層。

（2）進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖層要通過測(cè)繩測(cè)量槽段深度，留好巖樣，做好標(biāo)識(shí)記錄，終槽再次測(cè)量槽段深度，務(wù)必確保墻底進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖不少于 1 m，這是落底帷幕十分關(guān)鍵的工序。

（3）成槽至標(biāo)高后，采用液壓抓斗進(jìn)行清淤，確保水泥土墻沉渣厚度不大于 100 mm。

（4）測(cè)繩要定期檢查，確認(rèn)刻數(shù)是否清晰、刻數(shù)是否有滑動(dòng)現(xiàn)象、測(cè)繩是否打結(jié)等。

5.2.4 水泥土漿液配制

（1）待槽段開挖完成并經(jīng)驗(yàn)收后，開始配制水泥土漿液。本項(xiàng)目采用的水泥土漿液均在現(xiàn)場(chǎng)砌筑的泥漿池內(nèi)進(jìn)行配制，采用全自動(dòng)水泥土攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，配制完成后放置在泥漿儲(chǔ)存池內(nèi)。若放置時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)采用攪拌機(jī)將其攪拌均勻，以防發(fā)生沉淀、離析現(xiàn)象。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制備水泥土漿前需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試配，要及時(shí)督促施工單位做好此項(xiàng)工作。委托有資質(zhì)的第三方進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，明確每立方水泥土水泥、水、土的用量。

（3）嚴(yán)格控制水泥摻量25%，即每立方墻體水泥含量為 450 kg/m3。水泥摻量對(duì)墻體止水效果起著至關(guān)重要的作用。首先根據(jù)槽段深度計(jì)算出每副墻的體積，根據(jù)體積計(jì)算出一幅墻的水泥總用量，由于槽深均不一樣，經(jīng)計(jì)算每幅墻水泥總用量在 57.50 t～61.14 t 之間，需做到每幅墻計(jì)量 1 次；同時(shí)根據(jù)水灰比 1.2 計(jì)算出每盤的水泥用量，并隨時(shí)檢查以控制水泥用量。

（4）注漿前檢查水泥土漿，保證其黏度在 18 s～22 s之間、含砂率＜4%。隨時(shí)檢查水泥土漿比重務(wù)必達(dá)到1.5 g/cm3～1.55 g/cm3，符合要求后方可注漿。

5.2.5 注 漿

（1）采用導(dǎo)管法施工。導(dǎo)管的壁厚不宜小于 3 mm，直徑在 250 mm～300 mm 之間，分節(jié)長(zhǎng)度可視工藝要求而定。底管長(zhǎng)度不宜小于 4 m。接頭宜采用雙螺紋方扣快速接頭。

（2）導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓，試水壓力可取0.6 MPa～1.0 MPa。

（3）導(dǎo)管下放完成后再次用測(cè)繩測(cè)量槽段深度，判斷是否有沉渣，若沉渣過大，需及時(shí)清槽，確保沉渣厚度控制在 100 mm 以內(nèi)。導(dǎo)管距離孔底應(yīng)為 0.3 m～0.5 m，導(dǎo)管插入水泥土深度應(yīng)保持在 2 m～6 m 之間。

（4）水泥土漿的停注標(biāo)高應(yīng)超灌 0.8 m，充盈系數(shù)不小于 1.1。

（5）用 22 kW 立式泥漿泵和螺紋軟管將配制合格的水泥土漿從專用泥漿池抽出并壓入槽段導(dǎo)管內(nèi)，使水泥土漿由槽底向上將泥漿頂出并置換。水泥土漿液將槽段全部填充完成后該槽段施工完成。

5.2.6 試驗(yàn)墻

在正式施工前，需做試驗(yàn)墻，旨在檢查設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)本地層的使用效果，檢查設(shè)備對(duì)地層的適應(yīng)性，核驗(yàn)垂直度和槽深控制情況，確保水泥土抗壓強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)值 1.0 MPa、試驗(yàn)墻長(zhǎng)度為 5 m。

5.3 水泥土墻驗(yàn)收階段的監(jiān)理工作

（1）組織止水帷幕驗(yàn)收工作，熟悉設(shè)計(jì)圖紙檢測(cè)要求，積極配合由建設(shè)單位委托的第三方檢測(cè)單位組織現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。槽段施工完成 3 d 內(nèi)，采用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢查上部墻身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工槽段數(shù)的 1%，且不少于 3 幅。本項(xiàng)目共 107 幅，檢測(cè) 3 幅，結(jié)果均合格且達(dá)到設(shè)計(jì)文件的要求。

（2）基坑開挖前需采用鉆芯法進(jìn)行鉆探抽芯檢測(cè)，主要檢測(cè)單軸抗壓強(qiáng)度、完整性、連續(xù)性、均勻性和深度。單軸抗壓試驗(yàn)的芯樣直徑不應(yīng)小于 80 mm，檢測(cè)幅數(shù)不應(yīng)小于總幅數(shù)的 2%，且不應(yīng)少于 6 幅；每幅墻的取芯數(shù)量不應(yīng)小于 3 組，每組不少于 3 個(gè)試塊，抗壓強(qiáng)度需≥1.0 MPa。本項(xiàng)目在施工完成后采用鉆芯法對(duì) 6 幅水泥土墻進(jìn)行抽芯檢測(cè)，測(cè)得施工質(zhì)量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié) 語

止水帷幕是基坑工程的第一步，其施工質(zhì)量對(duì)深基坑安全起著很大的作用，我們必須認(rèn)真對(duì)待。采用液壓抓斗施工的地下連續(xù)水泥土墻與地下連續(xù)墻有著相似之處，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)有望使其成為未來深基坑止水帷幕的發(fā)展趨勢(shì)。因此，在施工過程中，我們要加強(qiáng)各個(gè)工序的質(zhì)量控制，努力提高工程質(zhì)量水平。