地下連續(xù)墻接頭技術(shù)綜合研究

張曲輝

（廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 廣州 510620）

1 研究概述

為了能更好地豐富地下連續(xù)墻施工技術(shù)，以地下連續(xù)墻接頭作為研究對(duì)象，對(duì)接頭技術(shù)進(jìn)行研究，通過對(duì)地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭技術(shù)的研究，達(dá)到降低施工成本、提高地下連續(xù)墻止水效果的目的，豐富地下連續(xù)墻接頭技術(shù)內(nèi)容。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1950 年意大利首次將地下連續(xù)墻應(yīng)用于大壩防滲工程，20 世紀(jì)90 年代日本東京灣跨海大橋川崎人工島（厚2.8 m，直徑108 m）的地下連續(xù)墻深［1］140 m。意大利、法國(guó)、德國(guó)等均處于地下連續(xù)墻技術(shù)發(fā)展的前列［2］。對(duì)于地下連續(xù)墻接頭，較早前采用的是接頭管接頭、接頭箱接頭，也有隔板式接頭、鋼板組合接頭等接頭形式。

1976 年廣東省首次將地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)連續(xù)墻接頭有很多接頭形式，較早前采用的是接頭管接頭、鎖口管接頭［3］。

3 研究的主要內(nèi)容

本技術(shù)研究主要通過對(duì)地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭進(jìn)行試驗(yàn)、研究，分析不同的接頭的特點(diǎn)，具體的研究主要內(nèi)容為：

⑴連續(xù)墻采用橡膠接頭，對(duì)地下水腐蝕無要求，通過對(duì)接頭滲透路徑進(jìn)行分析，橡膠接頭滲透路徑較長(zhǎng)，協(xié)調(diào)變形能力強(qiáng)，止水效果好，如圖1?所示。

⑵連續(xù)墻采用雙止水鋼板接頭，一般連續(xù)墻屬于臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過對(duì)雙鋼板接頭的接頭滲透路徑進(jìn)行分析，外側(cè)接頭容易受到地下水腐蝕，如圖1?所示。

⑶連續(xù)墻利用兩側(cè)鋼板、腹板制作成工字鋼接頭［4］，整體性好、止水效果好、槽段之間連接可靠。地下連續(xù)墻可為臨時(shí)支護(hù)、永久主體結(jié)構(gòu)，工字鋼接頭容易受到地下水腐蝕，如圖1?所示。

⑷地下連續(xù)墻槽段間接頭用鎖口管方式進(jìn)行連接，在連續(xù)墻混凝土澆筑過程采用拔管機(jī)逐步起拔鎖口管。本技術(shù)于較早前采用，現(xiàn)已較少應(yīng)用于工程實(shí)際，本技術(shù)僅與其它技術(shù)作為研究對(duì)比作用，如圖1?所示。

圖1 接頭滲透路徑示意圖Fig.1 Joint Penetration Path Diagram

4 施工技術(shù)研究情況

4.1 連續(xù)墻橡膠接頭技術(shù)

4.1.1 接頭器和橡膠止水帶［5］的選擇

⑴根據(jù)地下連續(xù)墻厚度確定拔管器最大外徑，一般比墻厚小20 mm，800 mm 厚地下連續(xù)墻可選最大外徑780 mm。接頭器長(zhǎng)度宜高出地面1 500 mm以上，以利于起拔。接頭器每節(jié)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)節(jié)為6 000 mm，可配3 000 mm的節(jié)段，便于運(yùn)輸、存放、吊裝。

⑵橡膠止水帶可選擇在工廠定型加工制作，厚度、硬度宜偏大，地下連續(xù)墻深度范圍宜為一條完整的橡膠止水帶。

4.1.2 Ⅰ期槽段成槽施工要求

⑴單元槽段的長(zhǎng)度應(yīng)滿足鋼筋籠和接頭器下放的要求，一般以接頭器中線為槽段分界線。

⑵接頭處墻厚和垂直度須滿足接頭器順利下放。⑶成槽完后，接頭器應(yīng)先進(jìn)行試放。

4.1.3 接頭器下放施工要求

⑴接頭器應(yīng)先按編號(hào)整體進(jìn)行拼接，每節(jié)接頭器之間依靠管端快速旋卡接頭連接，以確定拆裝無誤，整體拼裝好后進(jìn)行試放，檢測(cè)槽段情況、起吊能力等。

⑵在導(dǎo)墻面拼裝成型。使用鋼管或槽鋼將已吊放接頭管架于導(dǎo)墻上，再將第二節(jié)鋼筋籠吊放至第一節(jié)上方并進(jìn)行拼裝。第三第四節(jié)接頭管吊放按此工序循環(huán)進(jìn)行。

⑶整體拼裝好后，安裝橡膠止水帶，橡膠止水［6］帶下端安裝一些短鋼筋頭，上端用鐵絲固定在接頭器頂端。吊放接頭器采用兩臺(tái)吊機(jī)均衡起吊，如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻橡膠接頭器整體拼裝Fig.2 The Overall Assembly of the Underground Diaphragm Wall Rubber Joint

4.1.4 鋼筋籠制作和澆注水下混凝土施工要求

⑴鋼筋籠制作和澆注水下混凝土與采用工字鋼接頭要求基本相同。采用橡膠止水接頭，一期槽段鋼筋籠接頭處采用燕尾形，二期槽段接頭處采用魚嘴形。

⑵混凝土施工基本要做到連續(xù)澆注，有利于拔管。

4.1.5 接頭器起拔施工要求

⑴混凝土試驗(yàn)：在接頭器吊裝以前，必須通過地下連續(xù)墻的水下混凝土試驗(yàn)，確定水下混凝土的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。

⑵在混凝土全部澆注完后，對(duì)拔管器進(jìn)行松動(dòng)起拔，起拔高度約10 cm，防止混凝土與接頭器粘結(jié)。

⑶接頭器起拔時(shí)，使用拔管器通過拔管槽將接頭器拔出。使用吊機(jī)輔助。

4.2 連續(xù)墻雙止水鋼板接頭技術(shù)

4.2.1 地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工方法進(jìn)行。

4.2.2 鋼筋網(wǎng)與止水鋼板接頭的制作

鋼筋網(wǎng)及接頭的制作是本工法中重點(diǎn)環(huán)節(jié)，雙止水鋼板采用兩塊鋼板與鋼筋網(wǎng)的水平筋焊接固定，同時(shí)在兩塊止水鋼板之間焊接連接筋和加強(qiáng)筋以形成隔離網(wǎng)的骨架，之后在鋼筋網(wǎng)內(nèi)側(cè)將收口網(wǎng)固定在連接筋和加強(qiáng)筋上形成混凝土隔離網(wǎng)，通過混凝土隔離網(wǎng)來阻止先施工槽段混凝土在澆筑過程中滲流到后施工槽段，起到隔離Ⅰ、Ⅱ期混凝土的作用，如圖3所示。

圖3 連續(xù)墻雙止水鋼板接頭大樣Fig.3 The Sample of the Double Water-stop Steel Plate Joint of the Diaphragm Wall （mm）

收口網(wǎng)綁扎完成后就可在另一側(cè)進(jìn)行防繞流泡沫柱的施工，防繞流泡沫柱采用半圓形泡沫柱+泡沫分隔架的結(jié)構(gòu)形式，確保了接頭與繞流混凝土的有效分隔，同時(shí)避免了以往接頭回填砂包不密實(shí)、砂包對(duì)后期成孔的影響。半圓形泡沫柱+泡沫分隔架結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

施工順序?yàn)椋合葻负门菽指艏?，按間距穿好綁扎用的鐵絲，再壓入泡沫柱（泡沫柱的尺寸比翼板間距稍大，做成鍥形便于壓入），最后覆蓋彩條布，綁扎好鐵絲。

4.2.3 鋼筋網(wǎng)吊放

鋼筋網(wǎng)吊放主要采用整體起吊的方式，主鉤采用一臺(tái)120 t履帶式起重機(jī)起吊，副鉤采用一臺(tái)80 t汽車吊配合進(jìn)行，具體根據(jù)實(shí)際重量確定。鋼筋網(wǎng)吊點(diǎn)布置和起吊方式要防止起吊時(shí)鋼筋網(wǎng)產(chǎn)生不可恢復(fù)變形。起吊時(shí)不能使鋼筋網(wǎng)下端在地面上拖引，以防造成下端鋼筋彎曲變形。

鋼筋網(wǎng)吊放入槽內(nèi)后，不需要用粘回填砂包，即可下管澆筑水下混凝土。接頭在槽孔內(nèi)放置形式如圖4示意，Ⅱ序槽施工期間，采用方?jīng)_錘將泡沫柱和泡沫分隔架沖除干凈。

圖4 接頭泡沫柱及分隔架結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 The Structure Chematic Diagram of the Foam Column Joint and the Partition Frame （mm）

4.2.4 混凝土澆筑

安裝混凝土豎管澆筑水下混凝土施工工藝與常規(guī)連續(xù)墻工藝相同。

4.3 連續(xù)墻工字鋼接頭技術(shù)

4.3.1 地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工工法進(jìn)行［7］。

4.3.2 工字鋼與鋼筋網(wǎng)接頭的制作

工字鋼接頭及鋼筋網(wǎng)的制作是本技術(shù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，地下連續(xù)墻工字鋼采用兩塊鋼板與腹板焊接固定形成“工”字形狀［8］，同時(shí)在兩塊側(cè)面鋼板焊接薄鐵皮，主要通過腹板來阻止先施工槽段混凝土，薄鐵皮避免在澆筑過程中繞流到后施工槽段，起到隔離Ⅰ、Ⅱ期混凝土的作用。

工字鋼面板側(cè)薄鐵皮連接焊接［9］：面板完成后，將薄鐵皮焊接在鋼板上，可采用間距0.5～1.0 m 的點(diǎn)焊，施工時(shí)添加鋼筋與之焊接確保薄鐵皮牢固，確保了接頭與繞流混凝土的有效分隔，同時(shí)避免了以往接頭回填砂包不密實(shí)、砂包對(duì)后期成孔的影響，如圖5所示。

圖5 工字鋼面板側(cè)薄鐵皮連接焊接Fig.5 The Conncetion Welding of Thin Iron Sheets on the Side of the Universal Beam

4.3.3 鋼筋網(wǎng)吊放

鋼筋網(wǎng)吊放主要采用整體起吊的方式，主鉤采用一臺(tái)150 t履帶式起重機(jī)起吊，副鉤采用一臺(tái)80 t履帶式起重機(jī)配合進(jìn)行。鋼筋網(wǎng)吊點(diǎn)布置和起吊方式要防止起吊時(shí)鋼筋網(wǎng)產(chǎn)生不可恢復(fù)變形。起吊時(shí)不能使鋼筋網(wǎng)下端在地面上拖引，以防造成下端鋼筋彎曲變形。

鋼筋籠吊裝完畢后，工字鋼板與槽壁端頭之間回填砂包，每隔一定深度可用重錘夯實(shí)，直至回填至混凝土超灌高度上方，然后澆筑混凝土，下幅槽段開挖時(shí)，沖刷出接頭回填的砂包并清理干凈。接頭在槽孔內(nèi)放置形式如圖6示意，Ⅱ序槽施工期間，采用專用接頭刷沖除干凈，如圖6所示。

圖6 連續(xù)墻工字鋼接頭在槽孔內(nèi)示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Diaphragm Wall Universal Beam Joint in Slotted Hole

4.3.4 混凝土澆筑

安裝混凝土豎管澆筑水下混凝土施工工藝按照常規(guī)施工方法進(jìn)行。

4.4 連續(xù)墻鎖口管接頭施工技術(shù)

4.4.1 地下連續(xù)墻的成槽

⑴幅寬確定

地下連續(xù)墻成槽施工，一般首開幅宜為“一”字型幅，各種異性幅盡量確定為順序幅。

采用鎖口管接頭連續(xù)墻首開幅（一期），兩端均設(shè)置鎖口管，開挖寬度=槽寬+0.8×2+0.2×2，如圖7所示。

圖7 鎖口管接頭連續(xù)墻一期槽段平面施工Fig.7 The Construction of the First-phase Groove Section of the Diaphragm Wall of the Locking Pipe Joint（m）

順序幅，一端設(shè)置鎖口管，開挖寬度=槽寬+0.8+0.2。

⑵二期槽段：閉合幅（二期），無鎖扣管，開挖寬度=槽寬。施工閉合幅時(shí)首先應(yīng)實(shí)測(cè)槽段剩余寬度，再進(jìn)行鋼筋籠加工。

4.4.2 地下連續(xù)墻的修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工工法進(jìn)行。

4.4.3 地下連續(xù)鎖口管施工⑴鎖口管準(zhǔn)備、下管

鎖口管進(jìn)場(chǎng)使用前進(jìn)行試拼裝，檢查其表面是否光滑、連續(xù)無變形，鎖口管分節(jié)接頭連接是否牢固不松動(dòng)，同時(shí)檢查垂直度（不大于0.1%），如不滿足以上情況需進(jìn)行更換。接頭管制作精度控制在1/1 000 以內(nèi)，安裝時(shí)必須垂直插入，偏差不大于50 mm。

鎖口管安裝前應(yīng)對(duì)鎖口管逐段進(jìn)行清理和檢查。吊裝時(shí)分段起吊入槽，在槽口逐段拼接下放。管中心線必須對(duì)準(zhǔn)正確位置，垂直并緩慢下放，當(dāng)距槽底50 cm左右時(shí)，快速下入，插入槽底。為了保證鎖口管的穩(wěn)定，應(yīng)使管底入槽底土體0.3 m。

⑵拔起接頭管

鎖口管吊裝完畢后，為了避免混凝土灌注過程中發(fā)生繞流，造成鎖口管起拔困難在鎖口管背后回填碎石，碎石為粗碎石，回填碎石采用人工方式進(jìn)行。鎖口管吊裝完畢后，在導(dǎo)墻頂面采用專用的固定框（鎖口管起拔機(jī)）固定鎖口管。固定框與鎖口管之間的縫隙采用木楔背緊加固。

第一車混凝土澆筑時(shí)間4.5 h試動(dòng)接頭管，澆混凝土5 h 后起拔間隔時(shí)間10 min每次緩動(dòng)10 cm（1 h控制在0.6～1.0 m），確保頂升壓力控制在1 000～1 200 kN；澆筑控制在4 h 完成，起拔時(shí)間控制在10 h。最后一根接頭管，先用鋼筋戳動(dòng)墻頂混凝土是否初凝，來決定是否拔最后一根管。

⑶起拔后：填好接頭管后側(cè)，過程中發(fā)現(xiàn)管后有混凝土繞流及時(shí)安排抓槽；拔完接頭管，管內(nèi)有殘留混凝土及時(shí)清理。首開幅接頭管起拔時(shí)應(yīng)相互錯(cuò)開起拔，不得同時(shí)起拔。

5 實(shí)施效果

地下連續(xù)墻橡膠止水接頭在的廣州市軌道交通五號(hào)線某項(xiàng)目進(jìn)行了接頭的試驗(yàn)，該項(xiàng)目共完成26個(gè)接頭的應(yīng)用，接頭開挖后未發(fā)現(xiàn)有滲漏之處，保證了基坑的安全。橡膠止水接頭有較好的止水效果、整體性好、抗變形能力強(qiáng)，適用于各種土質(zhì)，橡膠止水接頭應(yīng)用深度根據(jù)起重和拔管設(shè)備確定，一般用于25 m以內(nèi)。

雙止水鋼板連續(xù)墻接頭應(yīng)用于廣佛地鐵某項(xiàng)目，采用雙止水鋼板的鋼筋網(wǎng)制作速度加快，起吊過程中無異常現(xiàn)象，混凝土澆注正常，開挖后接頭無明顯滲漏水現(xiàn)象。雙止水鋼板連續(xù)墻接頭是采用一種新的地下連續(xù)墻接頭形式，它完全具有普通工字鋼接頭的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又有成本低的特點(diǎn)，能更好地適應(yīng)今后發(fā)展的需要。

工字鋼接頭多應(yīng)用于房建基坑工程、廣州地鐵、佛山地鐵等項(xiàng)目，工字鋼接頭可采用兩墻合一，利薄鐵皮防繞流、接頭清刷裝置等技術(shù)，保證接頭整體性好、止水效果好、槽段之間連接可靠。工字鋼鋼板在環(huán)境介質(zhì)（如空氣、水、酸、堿等）的化學(xué)作用或電化學(xué)作用下而發(fā)生的逐漸破壞，容易受到銹蝕影響耐久性，不適用有較強(qiáng)腐蝕性的地層。工字鋼接頭連續(xù)墻可作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，適用不同的地層。

通過對(duì)地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭進(jìn)行試驗(yàn)、研究、歸納、總結(jié)，分析連續(xù)墻接頭在不同環(huán)境、地質(zhì)條件的適用范圍，所研究的地下連續(xù)墻接頭技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。根據(jù)對(duì)地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭技術(shù)的深入研究，經(jīng)本項(xiàng)目技術(shù)研究分析，對(duì)連續(xù)墻接頭適用性總結(jié)如下：

⑴深度不超過25 m的兩墻合一（臨時(shí)結(jié)構(gòu)、永久結(jié)構(gòu)［10］）的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①橡膠接頭；②鎖口管接頭；③雙鋼板接頭；④工字鋼接頭。

⑵深度超過25 m的兩墻合一（臨時(shí)結(jié)構(gòu)、永久結(jié)構(gòu)）的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①雙鋼板接頭；②工字鋼接頭；③橡膠接頭；④鎖口管接頭。

⑶深度不超過25 m的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①鎖口管接頭；②橡膠接頭；③工字鋼接頭；④雙鋼板接頭。

⑷深度超過25 m的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①工字鋼接頭；②雙鋼板接頭；③橡膠接頭；④鎖口管接頭。

6 結(jié)語

近年來，地下連續(xù)墻絕大部分采用了工字鋼接頭作為連續(xù)墻墻段之間的連接形式，工字鋼接頭形式施工工藝簡(jiǎn)單、止水效果好、槽段之間連接可靠，較以往的接頭管接頭具有較明顯的性能與工藝優(yōu)勢(shì)。但由于工字鋼接頭為不可回收接頭，需要耗用大量的鋼板加工制作接頭，加大了項(xiàng)目的建設(shè)成本。目前，在深基坑項(xiàng)目中特別是在地鐵車站項(xiàng)目中，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)大量采用地下連續(xù)墻工字鋼接頭。

連續(xù)墻鎖口管接頭國(guó)內(nèi)外以前使用最多的一種非剛性接頭形式。其優(yōu)點(diǎn)是用鋼量少、造價(jià)低，但一次性投入較多，對(duì)起吊設(shè)備及時(shí)間控制要求較高，且容易存在整體剛度和滲漏問題，現(xiàn)在較少采用。

地下連續(xù)墻“工”字鋼接頭清刷裝置施工工法的施工工藝較簡(jiǎn)單，與以往的圓錘沖孔、方錘帶鋼絲刷刷壁等施工工藝基本相同。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在加快施工進(jìn)度、保證接頭質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境及節(jié)約施工成本。

本連續(xù)墻接頭技術(shù)適用于所有不同環(huán)境、地質(zhì)條件的地下連續(xù)墻施工，連續(xù)墻接頭適用于深基坑開挖和地下建筑的臨時(shí)性和永久性的擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)墻接頭；適用于地下水位以下的截水、防滲的連續(xù)墻接頭技術(shù)；還可應(yīng)用于承受上部建筑的永久性荷載兼有擋土墻和承重基礎(chǔ)的連續(xù)墻接頭。本項(xiàng)目的“地下連續(xù)墻接頭技術(shù)綜合研究”先進(jìn)、成熟，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和推廣前景。