基坑工程地下連續(xù)墻成槽施工及檢測技術(shù)研究

王海濱

（北京城建華夏基礎(chǔ)建設(shè)工程有限公司，北京 101111）

1 引言

在地下結(jié)構(gòu)的施工過程中，為應對地下水和地基穩(wěn)定性低等因素對工程的不利影響，應構(gòu)建地下連續(xù)墻，通過地下連續(xù)墻對地下水進行阻隔，同時降低外部環(huán)境帶來的不良影響，維護區(qū)域范圍內(nèi)工程項目的施工質(zhì)量。為提高地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，在實際建設(shè)與管理過程中，應提高成槽技術(shù)和工程檢測技術(shù)水平，對地下連續(xù)墻成槽技術(shù)進行檢查和優(yōu)化，從而提高整體工程建設(shè)質(zhì)量。

2 地下連續(xù)墻成槽技術(shù)分析

在地下連續(xù)墻的施工過程中，成槽施工技術(shù)是其中非常重要的施工技術(shù)之一，只有提高成槽質(zhì)量，才能為連續(xù)墻的施工建設(shè)打好基礎(chǔ)，提高連續(xù)墻的建設(shè)質(zhì)量。隨著科技水平的不斷提升，地下連續(xù)墻成槽技術(shù)也在不斷優(yōu)化，目前，主要包括抓斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式成槽方法。在實際使用中，抓斗式成槽法由于技術(shù)水平和效率高，應用較為廣泛。

抓斗式成槽法在施工應用過程中，主要采用專門的抓斗成槽機進行作業(yè)（見圖1），使用抓斗對土體進行切削，并將切削下的土體抓取到斗內(nèi)帶出，重復作業(yè)后實現(xiàn)成槽。該技術(shù)的實用性較強，能在大多數(shù)土質(zhì)中應用[1]。抓斗式成槽法的使用效率非常高，并且能夠隨時進行糾偏和調(diào)整，有利于提高成槽精準度。

圖1 抓斗式成槽機

沖擊式鉆進成槽法是最早的成槽技術(shù)，在實施過程中能與其他設(shè)備結(jié)合應用，對環(huán)境的適應性較強，可根據(jù)土體情況選擇鉆劈法或鉆吸法。該技術(shù)應用過程中的效率相對較低，但成本同樣較低，整體施工操作較為簡單。

回轉(zhuǎn)式成槽法在施工應用過程中，根據(jù)需求選擇垂直回轉(zhuǎn)或水平回轉(zhuǎn)的鉆進方式，對地下土質(zhì)進行鉆進和挖掘，實現(xiàn)挖土成槽。該技術(shù)應用過程中主要利用鉆頭進行鉆進，因此，能應用于硬度較大的地基土體中，具有良好的施工效果。

3 項目概況

以北京城市副中心綜合交通樞紐工程為例進行分析，工程位于副中心0101街區(qū)，與地鐵6號線等軌道交通連接。工程項目的現(xiàn)場地表高程為21 m，一期工程施工中開挖土方4.5 m，槽底絕對高程為16.5 m。工程施工區(qū)域的基坑深度較大，并且存在復雜的水文地質(zhì)情況。在基坑中設(shè)置3個槽段，使用抓斗式成槽工法進行施工，并進行相應的成槽實驗，對地下連續(xù)墻成槽技術(shù)進行分析。

4 成槽施工流程

4.1 施工流程

在成槽施工過程中，首先，進行準備工作，施工人員應對施工區(qū)域進行測量，同時在導墻上做好標記，對不同槽段進行編號、定位，根據(jù)定位對整體槽段的施工方向進行垂直校準。其次，確定地下連續(xù)墻的施工順序，操控機械設(shè)備進行抓取。抓取過程應保持平穩(wěn)，同時對抓取切削的速度進行控制，避免對土體穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞，造成坍塌問題。在挖掘過程中，對抓挖深度進行測量，確保符合深度要求。最后，對槽底進行清渣，并對其進行測試，了解整體成槽情況。

4.2 成槽施工故障分析

為使成槽施工質(zhì)量得到提升，減少甚至避免槽壁坍塌情況，提升地下連續(xù)墻的實際施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，應對施工區(qū)域的地質(zhì)情況進行深入分析和優(yōu)化。在成槽施工過程中，由于地表地質(zhì)和地下土質(zhì)的硬度和整體性存在差異，施工時，若忽視土質(zhì)強度影響，必然會對墻體的成槽施工效果產(chǎn)生影響，發(fā)生坍塌情況，不利于維護整體穩(wěn)定性。因此，在使用成槽機進行抓挖前，要先對土質(zhì)進行勘察，了解土質(zhì)情況，對土質(zhì)進行取樣試驗分析，避免土層性質(zhì)對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

在抓挖過程中出現(xiàn)槽段偏斜和地連墻侵界的情況下，也會對地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴重情況下會導致連續(xù)墻內(nèi)部鋼筋無法成功綁扎，從而無法進行后續(xù)作業(yè)[2]。為避免槽段傾斜影響工程質(zhì)量，在施工過程中，施工人員應提高對施工現(xiàn)場測量工作的重視。使用專業(yè)的設(shè)備對施工現(xiàn)場進行精準測量，并對導墻內(nèi)側(cè)進行調(diào)整，避免其發(fā)生形變，同時保證其垂直度。施工時，應對土質(zhì)進行檢測，根據(jù)土層的硬度對設(shè)備進行調(diào)節(jié)，避免硬度不同產(chǎn)生偏差，影響整體抓挖的精準度。在施工過程中，應由專門的檢測人員在施工過程中和施工抓挖完畢后對槽壁的垂直度進行測量，確保其符合施工標準，發(fā)現(xiàn)垂直度不符合標準時，及時進行修整調(diào)直。

施工區(qū)域的土質(zhì)較軟并且含水量較大時，會出現(xiàn)滲漏情況，從而對整體施工效果產(chǎn)生不良影響。滲水和涌沙故障的產(chǎn)生的主要原因為墻體伸縮縫較大，在外側(cè)水壓的影響下，對成槽和地下連續(xù)墻產(chǎn)生影響。在處理過程中，應結(jié)合整體工程情況，對工程建設(shè)效果進行全面的調(diào)整和控制。進行成槽施工時，應使用工字鋼對槽底進行加固，減小水壓和混凝土變形對施工的影響，同時在抓挖后及時對槽底進行清理，將沉渣去除后進行控水，降低滲透影響，保障整體槽壁和地連墻的施工質(zhì)量。

4.3 成槽局部失穩(wěn)分析

在對富水軟弱地層進行成槽施工的過程中，由于含水量較大，在施工過程中，成槽的護壁泥漿穩(wěn)定性不足，導致發(fā)生局部存在坍塌失穩(wěn)現(xiàn)象。根據(jù)實際情況分析影響成槽穩(wěn)定性的因素，并對泥漿護壁的支護壓力進行計算：

式中，ps為泥漿護壁的支護壓力，N；rs為泥漿的重度，kg/m3；hs為泥漿液面高度，m；rw為地下水的密度，kg/m3；h0為地下水位高度，m。

通過計算得到支護壓力，將壓力與成槽的覆土承受壓力進行對比，構(gòu)建相應的失穩(wěn)模型，從而得到影響成槽穩(wěn)定性的因素。

考慮到地基土質(zhì)含水量較高，在分析過程中，對軟土層的實際強度進行計算和分析，利用計算機構(gòu)建模型，分析軟土層強度和覆土層厚度以及水分滲透情況等對成槽局部穩(wěn)定性的影響。最終發(fā)現(xiàn)軟弱層強度以及覆土情況對成槽穩(wěn)定性的影響較大，水分滲透的影響較小，在施工過程中，應注意對軟土地基進行測量和計算，根據(jù)實際的承壓情況調(diào)整機械設(shè)備和泥漿支護情況，保障整體的施工安全性。

5 地下連續(xù)墻成槽檢測技術(shù)分析

5.1 成槽施工檢測技術(shù)

在工程項目的施工檢測過程中，為使整體測驗結(jié)果更加準確，應在成槽施工流程的基礎(chǔ)上進行調(diào)整，成槽后進行相應的檢測[3]。首先，確定實驗流程和檢測項目，并通過成槽檢測技術(shù)對成槽情況進行檢查。實驗中使用兩種成槽機：銑槽機和抓斗成槽機，將二者進行對比，了解其工藝實施效果。

其次，根據(jù)需求布置場地，將單個槽段布置在同一基坑，設(shè)置施工平臺，避免設(shè)備對成槽穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

最后，按照實驗標準進行施工和檢測。對1號槽段進行施工時，使用抓槽機作業(yè)，按照規(guī)定操作方式進行抓挖和引孔，整體成槽深度為55.5 m。抓槽機抓挖3次，第一次深度為25 m，第二次40 m，最后達到55.5 m，在每次抓挖完畢后，進行靜置，并對槽壁的穩(wěn)定性進行檢測，整體施工完畢后，繼續(xù)測量9～10次。在對2號槽段施工時，使用三軸攪拌樁加固槽壁后，使用抓槽機成槽。在對3號槽段施工時，槽壁同樣用三軸攪拌樁加固，使用雙輪銑成槽。在成槽過程中對其分別進行靜置檢測。檢測時，2號和3號槽段的檢測位置應為25 m、40 m、55.5 m和68.5 m。將檢測結(jié)果進行記錄，并形成表格。1號槽段檢測結(jié)果見表1。

表1 1號槽段成槽檢測記錄

5.2 成槽檢測分析

成槽實驗的檢測結(jié)果為3個槽段施工后經(jīng)過靜置后的槽壁均具有穩(wěn)定性，在靜置36 h后觀察測量，其中，1號、2號、3號槽段沉渣厚度分別為2.2 m、10 m、0.2 m，垂直度依次為3.6%、5.4%、2.6%，見表2。

表2 3段成槽功效對比

根據(jù)項目施工實驗結(jié)果進行分析，1號槽段的槽壁未進行加固，在成槽過程中能保持相對穩(wěn)定狀態(tài)。但在進行后續(xù)施工的過程中，受到地下砂層影響，未經(jīng)過加固的槽段容易發(fā)生塌陷情況。2號和3號槽段均受到加固，在實際施工過程中整體表現(xiàn)穩(wěn)定。在后續(xù)工程施工過程中，應根據(jù)實際情況對砂層部分的槽壁進行加固，提高槽壁的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

在施工過程中，使用兩種施工技術(shù)：抓斗式成槽工法和雙輪銑成槽工法。二者均能正常成槽，具有良好的使用效果。其中，抓斗工法在應用的過程中整體施工效率較高，并且能夠?qū)Υ怪倍冗M行調(diào)整，有利于降低偏差影響，但在抓挖完畢后，槽底的沉渣相對較多，需要額外的清渣處理。雙輪銑工法應用過程中，通過連續(xù)作業(yè)，使整體的施工效率保持較高狀態(tài)，相比抓斗工法能夠有效節(jié)約近1倍時間（在挖掘深度在55.5 m時，抓斗工法消耗時間約為44 h，雙輪銑工法消耗時間約為24 h）。

通過實驗得出結(jié)論，根據(jù)槽段分析，其中，2號槽段的施工方式功效較高，銑抓成槽的抓槽時間消耗最短，在后續(xù)進行基坑地連墻成槽施工的過程中，可嘗試進行搭配施工或者調(diào)整施工方法，提高整體的工程施工效率。

6 結(jié)語

綜上所述，地下連續(xù)墻的不同槽段同時施工時，由于施工現(xiàn)場中存在一定的環(huán)境干擾，應結(jié)合實際的工作情況科學制訂施工方案，降低各因素對施工質(zhì)量的影響。在施工中，槽段穩(wěn)定性受到地質(zhì)情況影響，在地下連續(xù)墻施工環(huán)境為軟弱土層時，應制定相應的支護措施，避免出現(xiàn)槽壁失穩(wěn)坍塌等情況，或?qū)Σ鄱芜M行分段，并結(jié)合實際情況分別施工，以保障整體施工的穩(wěn)定性。同時，注意成槽垂直度，提高檢測次數(shù)和準確度，及時進行糾偏，根據(jù)地質(zhì)情況和施工需求選擇恰當?shù)氖┕し椒ǎ瑥亩Ｕ险w的施工效果。