地下连续墙在建筑地基中的应用研究

聂翠翠（中铁建设集团有限公司,北京 100043）

采空区是指在矿山开采过程中形成的地下空间，通常是矿井开采后留下的空洞[1-2]。随着城市化进程的加速和采矿业的不断发展，采空区周围的建筑物越来越多，而这些采空区的地质条件通常复杂，地下空间存在不稳定性和沉降等问题，给土地使用和工程建设带来了挑战[3-4]。采空区的存在也可能会对周围的地质环境产生不利影响，进而影响建筑物的稳定性。为了解决这一问题，确保采空区周围建筑物的安全稳定，地下连续墙技术被引入到采空区建筑地基处理中[5]。地下连续墙作为一种新型的地基处理技术，可以显著提高地基的承载力，确保建筑物的稳定，能够有效减少地基沉降和地层变形，避免建筑物因沉降不均或地层移动而产生破坏。谢锡荣等[6]通过建立数值模型分析了装配式地连墙中板状的受力特点，研究了其在基坑工程中的应用范围和应用效果。此外，地下连续墙具有良好的防渗性能，可以有效防止地下水渗漏，保证建筑物的安全；韦相廷[7]针对地下连续墙接头部位容易出现渗漏的问题进行了分析，制定了相应防渗措施，提高了地下连续墙的抗渗性。

为了进一步掌握地下连续墙在采空区建筑基础施工中的应用效果，确保工程的安全性和质量，给出了地下连续墙相关施工工艺，并结合工程情况对其进行了优化，通过注浆技术对采空区进行加固，提高了建筑的安全性和稳定性，可以为相关工程提供借鉴。

1 项目概况

将某采空区作为此次研究对象，此采空区内建筑需要开展地下连续墙支护工程。该工程包括地上1 层和地下6层，基坑深36.57m。建筑地基工程的地质情况复杂，包括人工填土、淤泥、砾砂、黏土和花岗岩。在0.8m～8.5m的地下水位深度范围内，存在类似裂隙水和孔隙水的多种不同类型的地下水。工程计划在预定区域建设152 幅连续墙，每幅连续墙的宽度为7.5m，其中包括18幅转角墙。

2 地下连续墙支护技术

2.1 施工工艺

图1为地下连续墙施工工艺图。先统计准备好工程中所需要的各类材料才能开始地下连续墙施工，确定好施工所需材料后开始导墙的建造、槽段的挖掘、施工现场的泥土清除和底部处理，然后进行钢板封口和钢筋笼的吊装工作，为地下连续墙的施工奠定基础。吊放完钢筋笼后再浇筑混凝土，浇筑完毕后将锁口拔出，至此建筑地基超深地下连续墙的施工工艺顺利完成。

图1 地下连续墙施工工艺

为确保研究区域的超深地下连续墙槽壁稳定，施工前需要建造与硬化地面高度相同的导墙，导墙起到平面位置控制和垂直导向的作用。为了避免地面出现坍塌，在槽段开挖前，必须沿着地下连续墙轴线施工导墙，同时需要为支模工作面和放坡预留足够的空间，以便集水沟方便排水，避免水污染。这些步骤确保了导墙的稳固，为连续墙施工打下坚实基础，保障施工安全和工程质量。

2.2 关于泥浆系统

为保证地下连续墙工程施工质量，对地下连续墙墙底可采取隔孔跳注的方式进行注浆施工，注浆工具选择单向阀式注浆器，并在连续墙墙身混凝土强度达到设计强度2/3的时间段内进行注浆，以此保证施工效果和质量。注浆时注浆压力必须高于土层压力，以确保注浆进入目标区域。每个采空区建筑地基超深地下连续墙的标准段内将设置2根注浆钢管，直径为50mm。控制注浆的水灰比约为1：2，以确保混凝土的质量。一旦满足了设计要求的注浆量，就可以停止注浆，除此之外，如果连续维持注浆压力在3MPa以上且注浆量达到设计标准的75%，也可以结束注浆。总之，注浆在超深地下连续墙施工中具有重要意义，主要用于维护施工稳定性和墙体保护。

在制作泥浆时需要絮凝剂、膨润土、分散剂、加重剂、增黏剂等材料。首次制备新鲜泥浆时，必须综合考虑施工现场的土质情况，1m3泥浆添加1.5kgCMC（羧甲基纤维素）、3kg 碳酸钠、110kg 膨润土，并与950kg 自来水按照特定的比例混合。相关流程如下：第一步，通过连接到底部且直径为140mm软管的漏斗将制作材料注入；第二步，将泥浆泵置于有直径为50mm 软管的泥浆池内，出口为与软管相连的出口；第三步，逐步加入膨润土、其他所需材料，同时将漏斗内的材料通过循环浆注入泥浆池内，并采用搅拌棒不断搅拌泥浆池内流体至达到无凝固状态；最后，采用空压机进行泥浆的处理，在泥浆池中使其膨胀，成功制作出合格泥浆。泥浆相关指标见表1。

表1 泥浆相关指标

在制作和使用泥浆时，需要每天进行3次严格的检测，以确保其符合表1中规定的泥浆性能指标。在施工过程中，需要持续关注槽段液面的高度，确保其始终保持在地下水位以上约6m 的高度。如果在雨天地下水位上升，必须采取措施增加泥浆的黏度和比重，或者封闭槽口以停止挖掘槽段。同时，持续关注槽段液面高度也是防止地下水入侵的重要手段，从而保证施工现场的稳定性和安全性。

2.3 工程排水方案

考虑到采空区建筑地基超深地下连续墙支护工程的长期性和雨季降水量较大的情况，为防止污水对环境造成污染，提出了相应的排水施工方案。

（1）排水井的搭建

在基坑内设置集水井和明沟，有效地收集降水和排水。在排水井的井孔与井管之间加入滤料，以阻止固体颗粒进入排水系统，从而降低污染风险。选择排水量为8t/h～17t/h、扬程大于35m的潜水泵，并将其安装于集水井中。为避免污水对研究区域造成水污染，地下水排水工具选择胶管或塑料管，通过钢丝绳将潜水泵稳固地吊装于集水井内。潜水泵排出的水流，通过设置的潜水沟引导至工程现场的排水系统，确保水流能够快速排出。

（2）挖掘四周排水沟

为了收集基坑降水，在基坑边缘挖掘了一条深450mm、下宽450mm、上宽650mm 的排水沟，并在其中铺设了直径120mm的排水管。在排水口的位置搭建一个沉淀池用于分离固体颗粒和沉积物，通过沉淀池基坑排出的地下水将经过静置，对悬浮物进行沉淀。沉淀后的上层地下水可以用于一些非污染性的用水，如车辆清洗等；同时，为了避免对环境造成污染，可以通过排水沟将不能再次利用的沉淀后的地下水排出。

（3）施工排水井和观测井

从自然地面出发，首先要设置排水井和观测井，施工时必须综合考虑采空区的土层条件和井深。为了快速完成观测井和排水井的搭建，选择泵吸反循环成孔工艺，并通过反循环钻机进行排水井与观测井的施工。

（4）相关防冻措施

由于地下连续墙支护工程施工周期长，需要将冷冻、降雨等情况考虑在内，制定相应的应对措施。在寒冷天气下，连续墙的护坡桩身导水管可能会受到冰溜的影响，为预防冰溜对施工人员安全的威胁，可采用安全网和脚手架等设施，同时定期清理冰块，在素土层上铺设保温棉毡，能够避免槽底出现冻土。在温度升高时，基槽和边坡的变形情况尤为关键，需要采取相应的监测措施，对变形较大部位及时采取加固和回顶措施，以确保施工安全。此外，定期清理地下连续墙的肥槽配水沟，防止基底被污水浸泡，从而维护基坑的稳定性。

2.4 优化施工工艺流程

超深地下连续墙工程在地下结构施工完成后，必须完成地下二层以下肥槽的灰土回填处理后才能继续相邻基坑的施工，回填比例为3：7。为提高施工效率并确保工程质量，避免产生延长工期的不利影响，超深地下连续墙工程施工流程进行了以下有针对性的优化，如图2所示为具体流程，流程优化主要体现在以下两个方面：①可以考虑同时进行超深基坑地下结构的基础筏板施工和周围较浅基坑工程，前提是支护结构已达到稳定状态；②超深基坑连续墙的主体结构和基础防护已经完成后，要在短时间内开展外墙防水与肥槽回填工作，地下结构和肥槽内的混凝土强度逐步提高直至达到稳定状态，以确保支护结构的稳固性。通过上述施工流程的优化，有助于迅速提升施工安全性，减少潜在风险。

图2 优化施工工艺流程

3 结果分析

为了验证上述地连墙施工技术的可行性，在边坡的关键位置设置了85个位移监测点。从工程开始时进入监测状态，并持续监测至工程结束，监测期限覆盖整个工程施工过程，监测数据将按照每5d 的周期进行记录。在排水井与观测井的施工过程中，使用6BS 反循环钻机进行二次清孔操作，且需要与除砂器协同工作，以确保成孔过程的顺利进行。另外，在钻孔过程中，采用了除砂器以确保浆液中的含砂率不超过5%。当使用反循环钻机清理孔洞时，必须确保补充足够的浆液，以满足施工需求。此外，在使用反循环钻机时，需要谨慎控制清孔力度，以避免孔底坍塌等意外情况的发生，确保不对井口和孔底产生不利影响。为了降低和减小地表的变形情况，此次超深地下连续墙支护工程采用了注浆方式。然而，即使在采用注浆施工后，地表仍然可能出现一定程度的变形，为了评估工程效果，对超深地下连续墙支护工程完成注浆施工后的地表变形进行了对比，结果见表2。

表2 地表注浆前后相关变形参数值

从表2中能够得出，经过上述地连墙技术施工，研究区域地表移动变形有显著降低，并提升了地下连续墙的围护结构稳定性，增强了采空区建筑地基的施工安全性。进一步分析可知，地表变形位移稳定在±25mm左右，个别超过预警值的数据中只有2处在起重机周围的值较高，而其他地方均未发现漏水点，故针对起重机周围进行加强防护，确保边坡的稳定性和安全性。

4 结语

为了进一步掌握地下连续墙在采空区建筑基础施工中的应用效果，确保工程的安全性和质量，给出了地下连续墙相关施工工艺，并结合工程情况对其进行了优化，通过注浆技术对采空区进行加固，提高了建筑的安全性和稳定性，保证了施工质量和进度。同时，对施工时边坡的变形进行了监测，结果表明，采用优化后的地下连续墙施工工艺和采空区注浆加固，能够明显降低研究区地表变形，提高了地下连续墙围护结构的稳定性。进一步分析可知，地表变形位移稳定在±25mm左右，个别超过预警值的数据中只有2处在起重机周围的值较高，而其他地方均未发现漏水点，故针对起重机周围进行加强防护，确保边坡的稳定性和安全性。