超深地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)措施

梁艷文

（上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司，上海 200436）

0 引言

城市用地越來越緊張，地上空間開發(fā)越來越受到限制，開發(fā)城市地下空間資源已成為各個(gè)城市建筑發(fā)展的大趨勢(shì)。自上世紀(jì)50年代以來，地下連續(xù)墻作為一種安全可靠的擋土止水圍護(hù)形式被越來越多的設(shè)計(jì)者采用，其設(shè)計(jì)、建造深度也不斷地創(chuàng)造新紀(jì)錄，超深地下連續(xù)墻應(yīng)運(yùn)而生，而國(guó)內(nèi)目前能獨(dú)立施工超深地下連續(xù)墻的專業(yè)型企業(yè)屈指可數(shù)。為推動(dòng)超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)的發(fā)展，本文通過幾個(gè)已施工的超深地下連續(xù)墻項(xiàng)目（深度均在65 m以上）對(duì)超深地下連續(xù)墻的施工重難點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行總結(jié)。

1 超深地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)分析

超深地下連續(xù)墻普遍墻趾進(jìn)入中風(fēng)化巖層，一方面滿足止水的要求，另一方面滿足承載要求。這就造成超深地下連續(xù)墻成槽施工難度很大，槽壁穩(wěn)定的時(shí)間很長(zhǎng)，鋼筋籠普遍很重、吊裝風(fēng)險(xiǎn)很高，接頭滲漏水的概率很大。

以下幾點(diǎn)是超深地下連續(xù)墻施工的重難點(diǎn)。

1.1 重車行走施工便道

重車行走施工便道作為臨時(shí)設(shè)施在地下連續(xù)墻施工過程中起著關(guān)鍵性的作用，便道的好壞直接影響后續(xù)施工的速度以及周邊環(huán)境。超深地下連續(xù)墻施工過程中，重車行走施工便道需能滿足重型液壓抓斗成槽機(jī)、混凝土運(yùn)輸罐車，特別是大型履帶吊（空車或加載）的行走，確保地面沉降不會(huì)影響到周邊管線以及周邊建筑物，故選擇何種結(jié)構(gòu)的重車行走便道是超深地下連續(xù)墻安全、順利施工的一大重點(diǎn)。

1.2 成槽施工

超深地下連續(xù)墻墻趾普遍進(jìn)入中風(fēng)化巖層1～8m，巖層單軸抗壓強(qiáng)度普遍在10MPa以上，單一的液壓抓斗成槽機(jī)械和傳統(tǒng)的成槽工藝無(wú)法滿足成槽的質(zhì)量和速度要求，故選擇何種成槽機(jī)械以及成槽工藝是超深地下連續(xù)墻順利、高效、經(jīng)濟(jì)施工的一大難點(diǎn)。

1.3 槽壁穩(wěn)定性

超深地下連續(xù)墻成槽時(shí)間較長(zhǎng)，后續(xù)工序較普通的地下連續(xù)墻多，要求槽壁穩(wěn)定的時(shí)間成倍增加，這就對(duì)護(hù)壁泥漿的技術(shù)指標(biāo)要求很高，特別是穿過較厚砂層的情況下，泥漿指標(biāo)需做專門的試驗(yàn)。故配制較穩(wěn)定的泥漿，同時(shí)輔助其它措施（槽壁三軸水泥土攪拌加固）是超深地下連續(xù)墻施工的重中之重。

1.4 剛性鋼板接頭的安裝和鋼筋籠的吊放

超深地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì)普遍采用剛性鋼板接頭，且鋼板厚度大多在10mm以上，往往單榀的重量近10 t重，而首開幅需在兩端頭各安裝1榀，僅剛性鋼板接頭的重量就達(dá)20 t，這使得整個(gè)鋼筋籠的重量大幅增加；且往往超深地墻的鋼筋籠幾乎同槽深，長(zhǎng)度很大；槽壁垂直度控制不到位，很容易發(fā)生卡籠事故。故超深地下連續(xù)墻的剛性鋼板接頭的安裝和鋼筋籠的安全、順利吊放既是施工重點(diǎn)，也是施工難點(diǎn)。

1.5 先行槽段剛性鋼板接頭的清理

地下連續(xù)墻槽段接頭是整個(gè)圍護(hù)的薄弱點(diǎn)，滲漏水通常與接頭施工質(zhì)量缺陷緊密相連。超深地下連續(xù)墻由于極大的深度產(chǎn)生較大的浮力使得傳統(tǒng)的刷壁器無(wú)法和接頭鋼板緊密的接觸，以致很難將接頭剛性鋼板上粘附的泥土刷除徹底，從而在澆筑混凝土?xí)r形成夾泥、夾砂，開挖后極易形成滲漏點(diǎn)，影響基坑的開挖安全。故高效的剛性鋼板接頭清理工藝是保證超深地下連續(xù)墻接縫施工質(zhì)量的重中之重。

2 超深地下連續(xù)墻施工重難點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施

2.1 重車行走施工便道

地下連續(xù)墻施工選用的機(jī)械對(duì)場(chǎng)地承載力要求比較高，因?yàn)樵谧鳂I(yè)場(chǎng)地內(nèi)有成槽機(jī)、起重機(jī)械以及混凝土攪拌車作業(yè)等，所以要保證作業(yè)面的地基有足夠的強(qiáng)度。通過分析多年的施工經(jīng)驗(yàn)和施工案例，得出以下常用設(shè)計(jì)參數(shù)：

1）荷載100 t以下的作業(yè)面用單層φ12@400螺紋鋼鋼筋網(wǎng)片制作，混凝土厚度20 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C20。

2）荷載250 t以下的作業(yè)面用雙層φ12@300螺紋鋼鋼筋網(wǎng)片制作，混凝土厚度25 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C25。

3）荷載250 t以上的作業(yè)面用雙層φ16@200螺紋鋼鋼筋網(wǎng)片制作，混凝土厚度30 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C30。

65m以上超深地下連續(xù)墻鋼筋籠重量一般在60～100 t，主履帶吊一般采用 250～400 t，故重車行走施工便道一般采用3）型，即雙層雙向φ16@200螺紋鋼鋼筋網(wǎng)片制作，混凝土厚度30 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C30。

實(shí)際施工時(shí)，道路基本滿足施工需要，未影響施工工期。

2.2 成槽施工

2.2.1 成槽工藝（設(shè)備選型和開挖工藝）

成槽一般采用“兩鉆一抓”的施工工藝，首先采用旋挖鉆機(jī)或沖擊錘進(jìn)行引孔，然后采用液壓抓斗進(jìn)行成槽開挖。

成槽開挖主要機(jī)械一般選用德國(guó)利勃海爾BS655型液壓抓斗或上海金泰SG60。

旋挖鉆機(jī)旋挖引孔：成槽施工時(shí)，首先根據(jù)槽段的幅寬確定旋挖引孔的位置和數(shù)量，一般按圖1進(jìn)行控制。

圖1 旋挖鉆引孔示意圖Fig.1 Diagram of the guiding hole

1）旋挖鉆引孔的中心間距應(yīng)根據(jù)液壓抓斗成槽機(jī)斗體寬度而定，斗體寬度均為2.8～3.1m，故旋挖鉆施工時(shí)，鉆孔中心間距應(yīng)盡量保證在2.8～3.1m，保證液壓抓斗成槽機(jī)的最大開挖效率和開挖垂直度。

2）槽段開挖：引孔后，液壓抓斗成槽機(jī)分別對(duì)2個(gè)槽段進(jìn)行開挖，直至設(shè)計(jì)深度。液壓抓斗成槽機(jī)開挖順序見圖2。

圖2 地下連續(xù)墻單元槽段成槽順序圖Fig.2 Sequence diagram of excavation of the diaphragm wall unit groove

2.2.2 成槽控制要點(diǎn)

1）液壓抓斗成槽機(jī)和多功能（旋挖）鉆機(jī)的垂直度控制

成槽質(zhì)量的關(guān)鍵在垂直度控制上，為保證成槽質(zhì)量，有效控制垂直度（1/600），采取如下措施：

①成槽過程中利用液壓抓斗成槽機(jī)的顯示儀進(jìn)行垂直度跟蹤觀測(cè)，做到隨偏隨糾，達(dá)到設(shè)計(jì)的垂直度要求。

②合理安排每個(gè)槽段中的挖槽順序，使抓斗兩側(cè)的阻力均衡。

③消除成槽設(shè)備的垂直度偏差，根據(jù)液壓抓斗成槽機(jī)的儀表控制垂直度。

④在成槽過程中，液壓抓斗成槽機(jī)司機(jī)與專業(yè)看槽人員應(yīng)時(shí)刻注意槽段垂直度，做到隨挖隨糾，每成槽15～20m，采用超聲波檢測(cè)1次槽段垂直度，與液壓抓斗成槽機(jī)垂直度顯示儀進(jìn)行對(duì)比，如發(fā)現(xiàn)機(jī)械顯示儀存在偏差，及時(shí)進(jìn)行校正；成槽機(jī)司機(jī)應(yīng)對(duì)當(dāng)班成槽垂直度高度負(fù)責(zé)，絕對(duì)不能超過設(shè)計(jì)要求（1/600）垂直度。

2）成槽

挖槽過程中，抓斗出入槽應(yīng)慢速、穩(wěn)當(dāng)，對(duì)不同土層采用不同的掘進(jìn)速度，減小對(duì)槽壁的擾動(dòng)，根據(jù)液壓抓斗成槽機(jī)儀表及實(shí)測(cè)的垂直度及時(shí)糾偏。

3）槽深測(cè)量及控制

①挖槽時(shí)應(yīng)做好施工記錄，詳細(xì)記錄槽段定位、槽深、槽寬等，發(fā)生問題，及時(shí)分析原因，妥善處理。

②槽段挖至設(shè)計(jì)高程后，應(yīng)及時(shí)檢查槽位、槽深、槽寬等，合格后方可進(jìn)行清底。

③成槽過程中利用液壓抓斗成槽機(jī)的顯示儀進(jìn)行槽深跟蹤觀測(cè)，做到隨挖隨糾，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

④槽深采用標(biāo)定好的測(cè)繩測(cè)量，每幅根據(jù)其寬度測(cè)2～3點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)導(dǎo)墻標(biāo)高控制挖槽的深度，以保證設(shè)計(jì)深度。

⑤清底應(yīng)自底部抽吸并及時(shí)補(bǔ)漿，清底后的槽底泥漿比重不應(yīng)大于1.15，沉淀物淤積厚度不應(yīng)大于100mm。

4）導(dǎo)墻拐角部位處理

液壓抓斗成槽機(jī)械在地下墻拐角處挖槽時(shí)，即使緊貼導(dǎo)墻作業(yè)，也會(huì)因?yàn)樽ザ范窔ず投俘X不在成槽斷面之內(nèi)的緣故，而使拐角內(nèi)留有該挖而未能挖出的土體。為此，在導(dǎo)墻拐角處根據(jù)所用的挖槽機(jī)械端面形狀相應(yīng)延伸出去20～30 cm，以免成槽斷面不足。

5）沉渣處理

采用黑旋風(fēng)250型除砂機(jī)進(jìn)行除砂，控制時(shí)間4～6 h，待泥漿含砂率降到4%以下時(shí)，靜置2 h，用超聲波測(cè)試槽壁穩(wěn)定性及沉渣厚度，確保靜置12 h后沉渣厚度在20 cm以內(nèi)；在除砂過程中跟蹤觀測(cè)泥漿液面，及時(shí)補(bǔ)充泥漿，確保泥漿對(duì)地下水的壓力差，減少塌方的可能性。

2.3 槽壁穩(wěn)定性控制及針對(duì)性措施

槽壁穩(wěn)定性是地下連續(xù)施工的重中之重，對(duì)影響槽壁穩(wěn)定性的關(guān)鍵點(diǎn)制定以下技術(shù)措施。

1）地下水頭控制

根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，成槽時(shí)槽段內(nèi)泥漿液面應(yīng)高出地下水位1.5m左右才能有效控制地下水頭。本工程導(dǎo)墻制作時(shí)要求導(dǎo)墻頂面高于地下水位1.5m，如局部高差不足時(shí)，可采取增大泥漿比重的措施，或者采取降水的措施。

2）泥漿制作

泥漿質(zhì)量的好壞，直接影響到墻體質(zhì)量。泥漿的性能參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求制備。泥漿施工質(zhì)量控制要點(diǎn)為：

①泥漿選用環(huán)保型泥漿。泥漿攪拌嚴(yán)格按照操作規(guī)程和配合比要求進(jìn)行，新拌制的泥漿應(yīng)在槽中存放24 h以上，并不斷地用泵攪拌，使膨脹土充分水化后方可使用。

②在成槽施工中，泥漿會(huì)受到各種因素的影響而降低質(zhì)量，為確保護(hù)壁效果，應(yīng)對(duì)槽段被置換后的泥漿進(jìn)行分離凈化處理，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可使用。對(duì)不符合要求的泥漿進(jìn)行處置，直至各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后再使用。

③對(duì)嚴(yán)重水泥污染及超比重的泥漿作廢漿處理，用密閉車輛運(yùn)到指定地點(diǎn)，不得污染環(huán)境。

④施工期間，嚴(yán)格控制泥漿液體，保證槽內(nèi)泥漿液位必須高于地下水位1.5m以上，而且不低于導(dǎo)墻頂面0.5 m。在容易產(chǎn)生泥漿滲漏時(shí)，應(yīng)及時(shí)堵漏和補(bǔ)漿，使槽內(nèi)泥漿液面保持正常高度。

3）泥漿控制

采用優(yōu)質(zhì)泥漿材料制備泥漿，使泥漿具有良好的物理穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

使用泥漿分離設(shè)備黑旋風(fēng)250進(jìn)行除砂。在成槽施工過程中泥漿含砂率（特別是砂層達(dá)到20m以上的）比較大，需要用泥漿分離設(shè)備分離砂粒。

4）施工荷載控制

在槽段成槽過程中，盡量控制大型機(jī)械在槽段邊的擾動(dòng)，以及嚴(yán)格控制槽段邊的物體堆載情況，盡量減少外部施工荷載對(duì)槽壁穩(wěn)定性的影響。

5）輔助性措施

對(duì)于超深地下連續(xù)墻工程，為確保槽壁長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，滿足成槽后續(xù)施工，建議對(duì)地下連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)進(jìn)行水泥土攪拌加固。

2.4 剛性鋼板接頭的安裝和鋼筋籠的吊放

1）剛性鋼板接頭的連接首先需制作相應(yīng)的連接平臺(tái)，平臺(tái)的任意兩點(diǎn)的高差小于5mm，防止接頭豎向錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重，影響鋼筋籠的下放；水平向采用擋板固定，擋板設(shè)置需拉直線，左右偏差小于5mm，確保水平向不錯(cuò)臺(tái)。

2塊鋼板接頭焊接時(shí)，需在上部拉直線控制鋼板接頭的整體平順性。

2）超深地下連續(xù)墻鋼筋籠建議采用整體制作、分節(jié)吊裝的形式，分節(jié)的位置一般符合以下3種情況：

①一般位于基坑開挖底標(biāo)高以下；

② 盡量在基坑開挖后地墻被動(dòng)土壓力面以下；

③一般選在下部鋼筋較少的斷面。

超深地下連續(xù)墻由于鋼筋籠很長(zhǎng)、很重，分節(jié)吊裝可以大大減小起吊高度，降低吊裝安全風(fēng)險(xiǎn)，且在一定程度上可以降低吊裝施工成本。

2.5 先行槽段剛性鋼板接頭的清理措施

利用旋挖鉆機(jī)鉆桿的強(qiáng)制導(dǎo)向，促使刷壁器與先行槽段鋼板接頭緊密接觸，克服了傳統(tǒng)鋼絲繩刷壁器無(wú)法緊靠接頭的缺陷，大大提高了刷壁工效，并且加強(qiáng)了刷壁效果。圖3是在超深槽段刷壁中使用的導(dǎo)向式刷壁器。

圖3 導(dǎo)向式刷壁器照片F(xiàn)ig.3 The photo of the guiding brush

3 結(jié)語(yǔ)

常規(guī)的地下連續(xù)墻施工工藝已無(wú)法解決現(xiàn)有超深地下連續(xù)墻施工過程中遇到的問題。本文通過解決實(shí)際問題對(duì)地下連續(xù)墻施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，很多改進(jìn)后的工藝操作起來簡(jiǎn)單，對(duì)解決超深地下連續(xù)墻施工遇到的問題和缺陷是非常有效的。

[1] 叢藹森．地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)施工與應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2001：10-31.CONG Ai-sen.Design&construction and application of diaphragm walls[M].Beijing：China Water Power Press，2001：10-31.

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