地下连续墙施工工艺在南水北调配套工程通州支线工程中的应用

张茜

（北京金河水务建设集团有限公司，102206，北京）

地下连续墙施工工艺在南水北调配套工程通州支线工程中的应用

张茜

（北京金河水务建设集团有限公司，102206，北京）

地下连续墙作为地下工程和深基坑施工的一种有效手段，已逐步取代传统的施工方法。在重大工程建设中，地下连续墙施工技术是一项重要的施工技术，在施工中有许多问题需要注意。北京市南水北调配套工程通州支线工程施工第四标段#26、#27施工竖井作为顶管竖井，基坑支护采用钢筋混凝土地下连续墙结构形式。结合此工程实际，阐述并分析地下连续墙施工过程中各个施工工序的技术要点和难点，并提出解决意见。

南水北调；地下连续墙；钢筋笼；液压抓斗成槽；水下混凝土浇筑；通州

地下连续墙施工工艺能够得到推广，主要是因为它具有诸多优点：对土质要求不高，适用于各类土质；在施工过程中对周边环境以及邻近结构的影响相对较小；刚度大，防渗性能优秀。本文主要结合工程实际介绍液压抓斗法地下连续墙施工过程中质量控制要点及施工难点，并针对这些问题提出一些解决意见。

一、工程概况

北京市南水北调配套工程通州支线工程施工第四标段#26、#27施工竖井位于京哈高速公路路基南45 m和北70 m处。#26、#27施工竖井为顶管竖井，基坑支护采用钢筋混凝土地下连续墙+旋喷桩结构形式。坑深分别为10.03 m、12.96 m，墙深分别为18.3 m、20.16 m，梁断面尺寸1.5 m×1.2 m，墙厚均为800 mm。墙身混凝土采用C25W4F150型号，竖井支撑为Φ800、厚16 mm钢支撑，连续墙接缝处设置2根Φ600@300止水旋喷桩，有效桩长与连续墙深度一致。

二、地下连续墙施工工艺

1.工艺原理

地下连续墙施工工艺，是土方开挖前，沿着需进行深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下用特定挖槽机械开挖沟槽。具体操作是每次开挖一个单元槽段沟槽，开挖到设计要求深度并清理槽段后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法进行水下混凝土浇筑，由沟槽底部浇筑至其顶部的同时将泥浆置换出来，待混凝土达到设计

标高时，此段沟槽即施工完毕。如此逐段有序进行，最终筑成一道连续的、封闭的地下钢筋混凝土墙壁，既可以作为防水、防渗、承重和挡土的结构，也可在基坑土方开挖后，为后续地下工程施工提供便利条件。

2.工艺流程

地下连续墙施工工艺流程见图1。

三、地下连续墙施工质量控制要点及解决措施

1.导墙施工

（1）导墙的作用

导墙质量是保证地下连续墙质量的首要环节，其主要功能：①在挖槽过程中，地表土易塌陷，不稳定，导墙即可起到挡土墙的作用。②确定槽段位置，明确单元槽段的划分情况，同时也可以作为测量所挖单元槽段标高和测量其垂直度的基准。③为钻机造孔提供准确位置，防止孔口塌陷，并作为支点搁置钢筋笼、接头管等，或者负荷其他一些施工设备。④贮存泥浆，稳定沟槽内泥浆液面，以稳定槽壁。

（2）导墙施工中遇到的主要问题及原因分析

导墙施工中可能遇到的主要问题：①导墙变形导致钢筋笼难以吊放入槽。出现变形情况的原因，主要是导墙施工完毕后未及时采取纵向加固措施，造成导墙侧向失稳而产生变形。②导墙内侧墙壁不平行于地下连续墙的轴线。导墙自身不垂直，导致整幅墙垂直度不符合要求，最终导致已筑成的地下连续墙未达到设计要求。

（3）导墙精度控制

针对以上可能出现的问题，在本工程中，导墙施工采用“┑┍”形现浇钢筋混凝土导墙，两导墙净间距大于地下连续墙厚度4 cm。为防止雨水流入槽内将泥浆稀释或污染，导墙顶面高于地面5 cm左右。使用全站仪、经纬仪等仪器对导墙进行准确定位，导墙沟开挖采用液压反铲挖掘机配合人工挖掘，挖至设计标高之后，由人工绑扎钢筋并支立导墙内侧模板，然后检查复核中线，以保证位置正确。

要确保混凝土浇筑沿导槽的轴线方向两侧同时进行，才能保证两侧模板的平衡受力，减小其位移、变形程度，待混凝土强度达到70%后方可拆模。为防止导墙发生位移或变形，在拆除模板之后应及时沿纵向设置钢管支撑。

在导墙尚未达到设计强度时，不允许重型机械在附近作业、停留，以保证施工地面的稳定性，以免导墙发生变形现象。

2.泥浆制备

（1）泥浆的作用

泥浆的作用有：①泥浆护壁是保证地下连续墙槽壁稳定的最根本措施之一，性能指标合格的泥浆能有效防止槽壁坍塌。②泥浆本身具有一定的黏度，具有良好的携渣能力，既可以将土渣随其排到槽外，也可以避免土渣在工作面上沉积，影响挖槽机的挖槽效率。③泥浆除可以降低钻具温度外，还能起到润滑造孔机具的作用，延长其使用寿命，并能提高其挖掘效率。

图1 地下连续墙施工工艺流程

（2）泥浆制备过程中应注意的问题

泥浆护壁是保证地下连续墙施工中槽壁稳定的关键，泥浆制作应注意以下问题：

①泥浆指标的检验。如不按照泥浆的使用状态（如沟槽内的泥浆在挖槽中、成槽后的静置时间的长短等）分别进行质量控制，就会出现泥皮薄弱、抗渗性能不良问题；如不及时检测挖槽过程中循环使用的泥浆，对泥浆质量的恶化程度不能进行有效控制，不能及时改善泥浆的性能，则不能保证挖掘进度和槽壁稳定性。

②泥浆的配合比控制。制浆主要用膨润土、CMC、纯碱这三种原材料。三者之中膨润土价格最为低廉，纯碱和CMC造价很高。在保证泥浆性能指标要求的情况下有效节约成本，是一个关键问题。达到泥浆的指标要求可以有很多配制方法，要经过多次试验找到最经济的泥浆配制方法。

③泥浆的制备与工程整体进度的衔接。泥浆的制作工艺要求新配制的泥浆在池中放置一天并经过充分发酵后才可以投入使用，成槽之前还应将旧的泥浆回收处理和利用。当工期较紧时，一天一幅墙的进度就会成为泥浆制备工作的严峻考验。

（3）本工程针对以上问题的解决措施

①根据地质条件，在室内进行配合比试验。泥浆采用由膨润土、CMC、纯碱、水组成的化学泥浆。经由实验确定新泥浆制作的配合比为膨润土8%、纯碱0.1%、CMC 0.25%，其主要技术指标：比重1.10～1.15，黏度25～30 s，失水量在10 mL/30 min以下，泥皮厚度在1.5 mm以下，含砂量小于4%，pH值为7～9。

②控制泥浆指标。成槽时选用黏度大、失水量小的泥浆配合比拌制泥浆，以确保施工过程中的土壁稳定；每隔24 h即测试新拌制泥浆的性能，以便随时调整；孔内泥浆也应定期取样测试，若达不到标准，要及时调整泥浆性能；测试成墙过程中被置换的泥浆，对不合格泥浆要及时处理，各项指标均符合质量要求时方可使用。

3.液压抓斗成槽

（1）成槽施工

挖槽是地下连续墙施工中的关键工序。成槽形状大体上决定了成墙的形状，因此挖槽的精度是保证地下连续墙成墙质量的关键因素之一。挖槽的主要工作有：进行单元槽段的划分、选择及正确使用挖槽机械、制订预防槽壁塌方的有效措施、工程事故和特殊情况的处理等。

（2）成槽阶段的主要问题

①槽壁塌方。混凝土浇筑时若发生塌方现象，塌方的土体进入混凝土内部会造成墙体的质量缺陷，因此槽壁塌方是地下连续墙施工中极为严重的事故。泥浆性能、地质条件与施工中的机械振动是影响槽壁稳定的主要因素。除此之外，单元槽段的划分长度也会影响挖槽进度，挖槽进度慢会导致泥浆质量变差，进而影响到槽壁的稳定性。

②清底不彻底。在挖槽结束后要及时清除沉渣等槽底沉淀物。清底不彻底可能造成诸多问题，如地下连续墙承载能力降低，墙体沉降加大；墙体底部的截水防渗性能受到影响；混凝土的流动性和浇筑速度降低，导致钢筋笼的上浮；沉渣过多也会导致钢筋笼不能准确吊放至设计要求位置，以至于结构的配筋发生变化。

③刷壁次数不够。已施工完成的地下连续墙的侧面可能会有很多泥土粘留，刷壁是保证接头面的新老混凝土接合紧密的关键步骤。

（3）本工程的问题解决措施

①施工现场周边地面采用钢筋混凝土进行地面硬化。选用性能优异的成槽设备(成槽机上带视频监测和自动纠偏装置，偏差可控制在1／400以内)，成槽过程中使用经纬仪跟踪进行垂直度观测，做到随挖、随测、随纠。

②成槽机要在其底部铺设的20 mm厚的钢板上施工操作，以使地面受力均匀，防止槽壁塌方和成槽机抓土时不稳而影响垂直度，如若倾斜则随时纠偏。

③合理安排每个槽段的挖槽顺序，使抓斗两侧的阻力均衡，确保抓斗垂直上下。以6.2 m幅宽单元段为例，槽段两端各抓一斗，再抓中间，这样有利于抓斗不偏倒、不倾斜。

④成槽时保持泥浆面的位置应低于导墙面30 cm，抓槽时入槽和出槽的速度尽量放缓，以减少对槽体的搅动。成槽过程中，安排专职人员监护车体及其周围情况，观察抓斗作业时的运转情况，以避免槽体发生塌方而产生严重后果。

⑤当地下连续墙孔挖至设计高程后，应及时检查墙位、墙身、墙宽和垂直度。为保证施工质量，在施工中应严格按操作规程进行，认真保养成槽设备，使其始终处于良好的运行状态，充分发挥设备的效能。

⑥成槽至设计标高时，用吊车吊住刷壁器，进入槽内上下拖刷槽段接头部位的泥土，直至钢刷上不再有泥土，然后用液压抓斗清底。清底要彻底，基底沉渣厚度应小于10 cm。

⑦成槽后按施工规范及有关文件要求，认真彻底清底，置换泥浆。

4.钢筋笼制作与吊放

（1）钢筋笼制作

应注意的问题：①钢筋笼制作快慢直接影响施工进度，应考虑是否搭设两个专用平台交替作业以保证施工进度。②保证焊接质量，防止出现碰焊接头错位、弯曲和钢筋笼焊接时咬肉现象。

（2）钢筋笼吊放

应注意的问题：①钢筋笼偏移，钢筋笼吊放位置有偏差或发生倾斜左右标高不一致。②钢筋笼竖起来后，可能发生焊工遗留物坠落问题。③槽体垂直度不符合要求，钢筋笼无法下放。④钢筋笼吊放过程中产生变形，或者在空中不稳，吊点中心无法与槽段中心重合，不能顺利将其吊放入槽底。

（3）本工程的问题解决措施

①严格控制材料质量。钢筋原材如有变形、锈蚀等则不准进场，所有钢材经检验合格后方能进入施工现场投入使用。

②搭设钢筋笼制作专用平台。采用两个施工平台交替作业，以保证一天一幅墙的施工进度。钢筋笼在特制的平台上制作，根据钢筋间距、预埋件的设计位置做出标记，以保证钢筋笼和各埋件的布置精度。用卡板控制尺寸，避免制作过程中变形，安排好绑扎次序，外形尺寸比槽段尺寸小110～120 mm。

③钢筋笼制作和保护层设置。钢筋笼的纵横向钢筋交点处用点焊固定；检查焊接质量，防止因疲劳作业导致焊接质量问题；为保证混凝土保护层的厚度，在钢筋笼宽度方向上水平设3列定位垫块，垫块竖向间距5 m，交错布置。

④进行整体加固。本工程用地连墙钢筋笼采用整幅吊放入槽，因此为增加其整体刚度，除严格按设计要求设置横纵加固桁架外，整体加固设计如下：钢筋笼侧面设置4根Φ18导向筋；钢筋吊点处采用Φ32钢筋进行加固；转角槽段增加14号槽钢支撑，每4 m一根，避免吊装时钢筋笼扭曲变形。

⑤钢筋笼吊放。均匀设置钢筋笼吊点，吊点处用Φ32钢筋加固，转角槽段增加14号槽钢支撑，每4 m一根。钢筋笼吊放采用主钩加横扁担配合起吊，先主副钩同时平行起吊，然后收紧主钩，放松副钩，以确保在吊装过程中不发生移位或变形。

5.混凝土浇筑

（1）应考虑的主要问题

①混凝土配合比。地下连续墙施工用混凝土，要在满足水工混凝土一般要求的同时，考虑到在泥浆中浇筑混凝土其强度可能随着施工条件的不同而发生变化，此外还应考虑到整个墙面混凝土的强度分散性。

②混凝土浇筑。利用导管法进行地下连续墙混凝土浇筑的过程中，如若不随时监控混凝土的浇筑量、混凝土面上升高度以及导管埋入混凝土的深度，则有可能导致导管的底部下口暴露在泥浆内，使泥浆进入导管；混凝土的浇筑速度太快，也会导致混凝土表面出现质量缺陷。

③施工工艺对成墙质量的影响。a.导管间距：经由数据统计，导管间距≥3 m，断面夹泥少；导管间距≥3～3.5 m则夹泥量略有增加；导管间距≥3.5 m时，夹泥面积会大大增加，因此导管的间距不应太大。b.导管埋深：导管埋深对混凝土的流动性有影响，如果埋深太小，混凝土表面的浮泥则很容易进入混凝土内部；如果埋深太深，导管内外压差就会太小，会导致混凝土流动不易；当内外压差达到平衡时，则混凝土根本无法顺利进入槽内。c.导管高差：导管如埋深不同将导致相邻导管浇注的混凝土面出现较大高差，进而造成混凝土表面的杂质聚集到低处，然后进入混凝土内部。

（2）本工程混凝土浇筑质量控制措施

①安放导管。各节导管间采用丝扣连接，并在连接处加设橡胶垫圈密封，连接好的导管在下设前进行气密性检验，以保证其连接严密，无漏水现象，确保混凝土质量；导管底部距离槽底50 cm以内，导管顶部应用夹具固定在导墙上，防止移动。导管安装完毕，首先应检查槽内泥浆比重和黏度以及沉渣厚度是否超过标准要求，如若不符合则需利用导管进行二次清底。

②混凝土浇筑。a.混凝土浇筑在清底换浆完毕6 h内开始，采用配合比符合设计要求的商品混凝土，坍落度取20 cm±2 cm。运输采用搅拌输送车（督促商品混凝土供应单位严格按照设计参数进行配合比设计、试配）。b.浇筑混凝土前，检查槽底沉渣厚度是否满足设计和规范要求，并经监理验收合格后方可浇筑混凝土。c.在混凝土浇筑过程中，采取措施防止钢筋笼上浮。首先，初灌混凝土必须控制浇筑速度，待混凝土顶面超过笼底1.5 m后才可提高浇筑速度。其次，在导墙顶侧面预埋铁件，将笼顶钢筋与预埋件焊接。d.浇筑混凝土后，应防止初次拔接头箱因时间间隔过长而造成拔不出。在浇筑混凝土中，一般初次拔管控制在2～3 h之间，以后每隔2 h松一次接头箱。同时禁止拔管过早，防止混凝土串入接头箱内。下设接头箱时，应保证底部插入土体内。e.根据槽段接头形式定制与接头结合严密的接头刷，施工时严格检查验收。f.严格按规范要求控制导管埋入混凝土中的深度和导管提拔的速度，并保持各混凝土导管的下料、埋深和提拔速度相一致，严禁将灌灰导管底端提出混凝土面。

四、结语

地下连续墙施工作为一项成熟的施工工艺越来越广泛地被应用，近年，机械设备、监测仪器的发展更好地保证了地下连续墙施工安全水平和质量的提高，但是，在各关键环节仍然需要精心管理、严格监督。■

[1] 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范（SL 174—2014）[S].2014.

[2] 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB 50202—2002）[S].2002.

[3] 建筑工程施工质量验收统一标准（GB 50300—2013）[S].2013.

[4] 建筑基坑支护技术规程（JGJ 120—2012）[S].2012.

[5] 水工建筑物地下开挖工程施工规范（SL 378-2007）[S].2007.

Application of underground diaphragm wall in Tong zhou Branch of South-to-North Water Diversion Project

//Zhang Qian

Underground diaphragm wall has been employed as an effective measure for the construction of underground works and deep foundation pit,which has replaced the traditional methods for construction.Cautions should be given during the application of underground diaphragm wall in major project construction.As pipe jacking shaft was selected for shaft No.26 and No.27 in the fourth bidding of Tongzhou Branch of South-to-North Water Diversion Project,reinforced concrete diaphragm wall was selected for retaining pit foundation.Key points and difficulties in each construction process of underground diaphragm wall have been evaluated along with implementation of this project,and technical guidance for solving the problems are offered.

South-to-North Water Diversion;underground diaphragm wall;reinforcement cag;grooving by hydraulic bucket;underwater concrete pouring;Tongzhou

TV5责任编辑B

1000-1123（2017）18-0032-04

2017-06-10

张茜，质检员。

责任编辑 张金慧