长大深基坑地下连续墙施工关键技术

长大深基坑地下连续墙施工关键技术

李新忠

中铁二十局集团有限公司  

地下连续墙以其止水性能好，刚度大，对周边环境影响小而被广泛采用的施工方法。是深基坑重要的维护结构形式，地下连续墙施工工艺，即是在土方开挖之前，用特制的成槽机械，在泥浆护壁的作用下，每次开挖一次长度的沟槽，直至开挖到设计深度，将钢筋笼放入槽段，浇注水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙，最后将若干钢筋混凝土墙连接成整体，形成一条连续的地下连续墙。

一、工程概况

苏州市轨道交通S1号线工程顺帆路站车站位于前进东路与顺视路交叉路口，沿前进东路东西向敷设。车站为地下二层明挖车站，外包总长度为465.7m，标准段结构宽度为19.7m，端头并处结构宽度为23.8m，有效站台中心里程处底板埋深约为19.1m，车站顶板覆土厚度为3.20~4.70m。标准段采用800mm地连墙，H型钢接头，长度34m-37m。

二、施工设备选型

顺帆路站采用2台GB-34成槽机，设备配备垂直度显示仪表和自动纠偏装置，具有成槽速度快，纠偏精度高的特点；为确保起吊安全在端头井及标准段拟投入1台250t履带吊主吊和1台150t履带吊辅吊起吊；配置车丝机、成型机、电焊机、泥浆系统等设备。

三、地下连续墙施工工艺

（一). 地下连续墙施工工法

本工程地下连续墙采用“地下连续墙液压抓斗”工法。

地下连续墙施工流程见下图：

地下连续墙施工流程框图

（二）. 测量放样

1. 定位、定标控制点

根据业主提供的桩点进行复核测量。经确认无误后，在施工场地北侧护坡上砌筑两个导线点平台，将坐标引入。

2.导墙测量放样方法

根据设计图纸提供的坐标，计算出连续墙中心线角点坐标，计算成果内部复核无误后，采用地面导线控制点，用全站仪放样出地下连续墙角点，每个桩点甩出三个护桩。报监理、业主、总测单位进行复核。

3.钢筋笼标高控制

在钢筋笼下放到位后，为确保预埋件的标高，用水准仪从场地高程点引入，测量钢筋笼的笼顶标高，不断进行调整，按设计图纸，确保笼顶标高控制在2.55m。

（三）. 导墙施工

1.导墙施工顺序

根据放样成果开挖沟槽、绑扎钢筋、支模、最后浇注导墙砼。

2.导墙形式的确定

本标段标准导墙断面采用“┒┎”形现浇钢筋砼，强度等级为C25，导墙翼面宽度0.8m，墙厚0.2m，墙深1.5m，墙趾座落于原状土上。导墙顶面高出地面0.2m，防止周围的散水流入槽段内。

3.导墙沟槽开挖

a.导墙开挖前根据测量放样成果、地下连续墙的厚度、挖掘机开挖时要附带导墙侧壁的松散土体等实际情况，实际放样出的开挖宽度比设计宽度小10cm。

b.导墙分段施工，一般控制在30～50 m，避免与地下连续墙的分幅线重合。

c.导墙沟槽开挖采用反铲挖掘机开挖，侧面为人工修整，塌方或开挖过宽的地方砌筑砖墙作为外模。

4.导墙的钢筋砼施工

a.导墙沟槽开挖后立即将导墙中心线引至沟槽中，将预先用方木制作好的底撑放入槽内并调整至设计位置。

b.导墙钢筋用Ф14螺纹钢，单层双向布置，钢筋间距按200mm×200mm排列，水平钢筋置于内侧并连接成整体。

c.为确保导墙施工质量，导墙侧墙模板采用竹胶板，模板在施工前检查其平整度。模板加固采用100×100mm方木加钢管支撑加固，支撑的间距为30cm，有效的防止了跑摸。

d.商品砼采用料斗运浇，两边对称交替下料，利用插入式振捣器分层振捣，间距为300mm左右，棒棒交圈。

5.导墙模板拆除

a.在砼强度达到设计强度的40％以后拆模。一般控制在一周左右时间，拆模后检查导墙的施工质量。

b.模板拆除后立即架设100×100mm木支撑，支撑上下各一道，呈梅花型布置，纵向间距0.5m，横向间距2.0m。经检查合格后立即进行回填，防止导墙内挤。同时在导墙顶翼面上用红油漆作好分幅线并标上幅号。

6.导墙转角处理

因成槽机的抓斗呈圆弧形，抓斗的宽度为2.7m，同时由于分幅槽宽等原因，为保证地下连续墙成槽时能顺利进行以及转角断面完整，转角处导墙沿轴线外放0.11m。

7.导墙验收标准

导墙质量验收标准执行《地下铁道工程施工及验收规范》(GB502999－2018)。

（四）.泥浆配置和管理

1、泥浆配合比

根据在苏州地区施工经验，为满足施工地质要求，采用优良的膨润土、纯碱、高纯度的CMC和生活用水作原料，通过清冲拌和混合搅拌二次拌合而成。

2.泥浆制备

泥浆制作所用原料符合技术性能要求，制备时符合制备的配合比。每个泥浆池的泥浆搅拌采用2台2J-400A型高速回转式搅拌机。制浆添加顺序为：水→膨润土→CMC→纯碱

3.泥浆性能指标检验标准

护壁泥浆试验室配合比按如下指标计算，施工现场配备泥浆试验室，按照有关指标进行测试，检查新浆、循环泥浆和回收再利用泥浆的质量。

4.泥浆的循环和分离净化

泥浆循环采用泥浆泵输出和回收，由泥浆泵和软管组成泥浆的循环管路。

地下连续墙施工过程中泥浆必然会被污染而变质，因此泥浆使用一个循环后要对泥浆进行分离净化，尽可能的提高泥浆的重复使用率。

5.废浆处理

抽入废浆池中的废弃泥浆按需要组织全封闭泥浆运输车晚上外运至规定的泥浆排放点弃浆。

（五）.开挖槽段

1.开挖方法

开挖槽段采用液压抓斗，以“跳槽挖掘法”开挖单元施工槽段。先挖槽段两端的单槽，采用挖好第一个槽段，跳开一段距离在开挖第二个槽段，在两个槽段之间留下未被挖掘的隔墙，这样就能使抓斗在挖单槽时受力均衡，可以有效的纠偏，保证成槽的垂直度。

2.挖槽土方外运

采取一边挖土一边装车，集中堆放在现场的临时堆土场地，待晾晒后外运。

3.槽段质检                       

每槽段中各抓作业顺序注意保证成槽时二侧邻界条件的均衡性，以保证槽壁二个方向的垂直度及装置安装良好。

a.槽段平面位置偏差检测

用测锤实测槽段两端位置，两端实测位置线与该槽段的分幅线之间的偏差即为该槽段的平面位置偏差不得大于5cm。

b.槽段深度检测

用测锤实测槽段左、中、右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度即为该槽段的深度。

c.槽段壁面垂直度检测

用超声波测壁仪器在槽内中部位置上扫描槽壁壁面，扫描记录中的壁面最大凸出量或凹进量（以导墙面为扫描基准面）与槽段深度之比为壁面垂直度，平均值即为槽段壁面的垂直度

4.刷壁

刷壁是连续墙施工中的一个至关重要的环节，刷壁质量的好坏将直接影响到连续墙围护结构防水的效果。本工程连续墙采用锁口管接头。接头处应采用偏心吊刷进行刷壁。

接头偏心吊刷施工：

a.刷壁器采用偏心吊刷，以保证钢刷面与接头面紧密接触从而达到清刷效果。

b.后续槽段挖至设计标高后，用偏心吊刷清刷前幅接头面上的沉碴或泥皮，上下刷壁的次数不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上无泥为止，确保接头面的新旧砼接合紧密。接头偏心吊刷见下图：

5. 清底换浆

a.清底换浆使用空气升液器，由起重机悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气，以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土碴淤泥，并置换槽内粘度、比重或含沙量超标的泥浆，使全槽泥浆都符合清底后泥浆的质量要求。

b.清底开始时，令起重机悬吊空气升液器入槽，使空气升液器的喇叭口在离槽底0.5m处上下左右移动，吸除槽底部土碴淤泥。

c.当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土碴，实测槽底沉碴厚度小于10厘米时，方可停止移动空气升液器，开始置换槽底部泥浆。

d.清底换浆是否合格，以取样试验为准，当槽内每递增5m深度及槽底处各取样点的泥浆采样试验数据都符合规定指标后，清底换浆才算合格。

（六）.钢筋笼制作吊装

1.钢筋笼制作

a.钢筋笼施工前先制作钢筋笼桁架，桁架平放在平整的水泥地面上焊接加工，保证每片桁架平直，桁架的高度一致，确保钢筋笼的厚度。桁架利用钢筋笼的主筋制作，钢筋笼主筋连接采用闪光对焊方式。

b.钢筋笼在平台上先安放下层水平分布筋再放下层的主筋，下层筋安放好后，再按设计位置安放桁架和上层钢筋。考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度的要求，每幅钢筋笼设计5排桁架。

c.槽段大于4m的每幅预留两个砼浇注的导管通道口，两根导管相距2－3m，导管距两边1－1.5m，导管导向钢筋焊接牢固，导向钢筋搭接处必须平滑过度，以利于砼浇注时导管上下。

e.为了防止钢筋笼在吊装过程中产生不可复原的变形，各类钢筋笼均设置纵向抗弯桁架，“L”型钢筋笼还需增设斜拉筋。

2.钢筋笼质量控制与验收标准

a.对钢筋笼制成品必须通过“三检”合格并经监理验收签证后才能吊装入槽。

b.钢筋笼外观平直方正，表面洁净无油渍和锈蚀等，在同一截面上的钢筋焊接接头不超过50％，对焊接头无裂纹、错位。

3.钢筋笼吊装

a.吊装钢筋笼配备150吨履带吊和50吨履带吊各一台。

b.起吊钢筋笼时，先用150吨履带吊(主吊)和50吨履带吊(副吊)双机抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将钢筋笼凌空吊直。

c.吊运钢筋笼单独使用150吨履带吊(主吊)，使钢筋笼呈垂直悬吊状态。

d.吊运钢筋笼入槽后，用吊梁穿入钢筋笼最终吊环内，搁置在导墙顶面上。

e.用尺校核钢筋笼入槽定位的平面位置与用水准仪校核高程偏差，并通过调整位置与高程，使钢筋笼吊装位置符合设计要求。

4.吊装锁口管

a.吊装锁口管采用50t履带吊。

b.分段起吊接头管入槽，在槽口逐段拼接成设计长度后，下放到槽底。

c.为了保证锁口管的稳定，应使管底入槽底土体0.3m。

d.锁口管吊装完毕后，在锁口管背后回填素土，以避免混凝土灌注过程中发生绕流，造成锁口管起拔困难。

（七）.地连墙水下混凝土灌注

a.导管采用内丝扣箍，其连接处用橡胶垫圈密封防水。导管在第一次使用前，在地面先作水密封试验，试验压强不小于3Kg/cm2。导管内放置保证砼与泥浆隔离的隔水栓(橡皮球胆等)。其底部与槽底相距200mm左右，导管上口接上方形漏斗，砼漏斗能满足砼初灌量，使埋管深度不小于500mm。

b.在钢筋笼入槽后4小时内开始浇灌砼，浇灌前先检查槽深，判断有无塌孔，并计算所需砼方量。

c.砼开始浇注时，先在导管内放置隔水栓以便砼浇注时能将管内泥浆从管底排出。砼浇灌采用砼车直接浇注的方法，初灌时保证每根导管有6m3砼的备用量。

d.砼浇注中要保持砼连续均匀下料，砼面上升速度控制在4～5m／h，同槽段内两导管间砼面高差不大于300mm，导管埋置深度控制在1.5～3.0m，最大不超过6m，在浇注过程中随时观察、测量砼面标高和导管的埋深，严防将导管口提出砼面。同时通过测量掌握砼面上升情况，推算有无塌方现象。

e.浇注时严防砼从漏斗溢出流入槽内污染泥浆。砼终止面应高出设计标高30～50cm。对砼浇注过程作好详细记录。

地下连续墙砼浇灌示意图

（八）.锁口管顶拔

a.锁口管安装完毕后吊装300T液压顶管机。

b.锁口管提拔在砼浇灌4小时后开始，即可松动锁口管，提升100mm，然后每隔30min提升一次，每次100～200mm，不可使管脚脱离插入的槽底土体。正式开始顶拔锁口管的时间以砼终凝后为依据。

c.锁口管拔出前，先计算锁口管底部位置，并结合砼浇灌记录，确定底部砼已达到终凝凝即可拔出。

d.锁口管拔出后水平放置在硬地坪上，冲洗干净凉干后刷上脱模剂备用。

（九）.地下连续墙质量控制标准

注：H-墙深 (mm)；B-墙厚 (mm)

结束语

地连墙施工刚度大，开挖深度大，可适用所有地层，具有强度大，变形小，隔水性好，对周围环境影响小等特性，但施工造价比较高，一般主要用于较深基础或地下结构的围护结构。

目前顺帆路站地下连续墙已施工完毕，并顺利通过了分部分项工程验收，从验收结果来看，该地下连续墙成功的起到了支护和防水的效果，顺利的保证了基坑开挖，取得了良好的经济效益和社会效益。