软土地层地下连续墙施工工艺研究

李树峰

(中铁二局第一工程有限公司， 贵州贵阳 550007)

软土地层地下连续墙施工工艺研究

李树峰

(中铁二局第一工程有限公司， 贵州贵阳 550007)

以上海市轨道交通九号线R413标西岔道井地下连续墙工程为背景，详细介绍了地下连续墙施工工艺及操作要点，并对其中的重难点进行了分析。确保地下连续墙在软土地层中快速安全施工，减少了施工工期和对周围环境的影响，保证了成槽精度及施工质量，同时节约了施工成本。现场监控量测数据表明地下连续墙在软土地层中工程效果良好，所取得的成果对以后的类似工程具有一定的参考意义。

软土地层； 地下连续墙； 施工

地下连续墙是区别于传统施工方法的一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺。其具有结构强度大、承压和防渗性能好，同时对周围环境影响较小，可用于城市密集建筑群施工等特点而被广泛应用。近年来，地下连续墙在软土地层中修建基坑发挥着越来越重要的作用，同时也面临着很多困难。

1 软土地层对地下连续墙施工的影响

由于软土地层天然含水量大、压缩性高、承载能力低的特殊性，对地下连续墙的施工有以下难点：

①由于土质松散，分布连续，易出现槽壁坍塌，不易成型，对挖槽施工带来极大的困难；

②土体稳定性差，即使槽壁已成型也很可能不稳定；

③土体承载力低，开挖易造成大隆沉，对周围环境及建筑物造成影响，同时也影响施工进度；

④对泥浆配合比、导墙设计及挖槽工艺的要求高。

2 地下连续墙的设计形式

上海轨道交通9号线R413标西岔道井场地地貌类型属滨海平原，拟建场地势较为平坦，地层自上而下依次为：第①-1层人工填土；第②-1层褐黄～灰黄色黏土；第②-3层灰色粉砂； 第③-1层灰色粉质黏土；第⑤-1a层灰色黏土；第⑤-1b层灰色粉质黏土；第⑥层暗绿草黄色黏土。

根据该工程的水文地质情况及周边环境的保护，同时考虑施工简便快速。连续墙总长428.8 m，厚度800 mm，端头井连续墙深度31 m，标准段连续墙深度为29 m，共分72幅，其中标准幅(幅宽度6.0 m)50幅； 4 m幅宽2幅，4.5 m幅宽4幅，7 m幅宽12幅，“L”型异型幅4幅。墙体材料采用C30水下混凝土，抗渗等级S8。地下连续墙采用接头管工艺，导墙采用C20钢筋混凝土导墙。连续墙分幅布置见图1。

图1 西岔道井连续墙分幅布置图

3 地下连续墙施工工艺

针对本工程地区软土地基的特点，拟采用钢筋混凝土现浇导墙、泥浆护壁、日本真砂MHL60- 100AYH成槽机成孔，导管水下灌注混凝土成桩的施工工艺。

3.1 工艺流程

根据本工程的总体施工要求，地下连续墙施工工艺流程见图2。

3.2 施工方法

3.2.1 泥浆系统施工

该工程场地由地表往下含有较厚的粉砂、粉质黏土，透水性能强，用黏土做泥浆护壁达不到理想的效果。因此，本工程采用膨润土为主、CMC增黏剂(羧甲基纳纤维素，又称人造糨糊)、纯碱等为辅的泥浆制备材料，制造泥浆的自来水pH值接近中性为好，新鲜泥浆的基本配合比见表1。

表1 新鲜泥浆配合比表 kg

3.2.2 导墙施工

采用C20早强钢筋混凝土浇筑高于地面10cm的钢筋混凝土导墙。导墙结构及配筋形式如图3所示。

导墙施工工艺流程为：平整场地→测量定位→挖槽→绑扎钢筋→立模板→混凝土浇注→养护→拆模加方木横支撑→4 cm厚砂浆铺底→施工便道

3.2.3 成槽施工

3.2.3.1 成槽施工方法

槽段按设计划分，分幅跳槽施工先行幅，再施工剩余幅段。标准槽段采用“三抓法”开挖成槽，L型槽段按先短边后长边的原则开挖成槽。接头管接头施工过程见图4。

图2 地下连续墙施工工艺流程

图3 地下导墙结构示意

图4 接头管接头施工过程

3.2.3.2 成槽开挖宽度的确定

首开幅接头管中心位于设计连续墙分幅线上，首开幅成槽开挖宽度L=b+h+200 mm，其中b为设计每幅段的分幅宽度，h为接头管的直径，为确保成槽结束后接头管和钢筋笼能顺利下放到位，结合成槽时左右垂直度的偏差建议外放各100 mm，保证成槽结束后接头管和钢筋笼能顺利下放到位。

3.2.3.3 成槽前的准备工作

测量人员对导墙顶标高、垂直度、轴线等进行复核。在导墙上用油漆标出开挖槽段位置、每抓宽度位置、首开幅成槽宽度位置、钢筋笼搁置位置、接头管安放位置、泥浆液面高度，并标出槽段编号。成槽机、自卸汽车就位。成槽机就位后，用经纬仪或全站仪沿导墙轴线方向和其垂直方向定位成槽机位置。接通泥浆管并试送泥浆，检查其是否畅通和漏浆，并检漏，随后向该幅段内注入泥浆至液面位置。送入槽内泥浆的各种性能指标作详细记录以便备查。

3.2.3.4 单位槽段开挖顺序

每幅标准段连续墙施工时，先抓两侧土体，后抓中心土体，使抓斗在挖单孔时吃力均衡，可以有效纠偏，保证成槽垂直度。待单孔和孔间隔都挖到设计深度后，再沿槽长方向挖几斗，用抓斗将挖单孔和隔墙时因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸修理平整，保证槽段横向有良好的直线性和平整度。转角槽段按先短边后长边的原则开挖成型。

3.2.3.5 成槽施工及垂直度的控制

成槽开始前，在导墙上用油漆或标志物定位每一抓斗的中心位置，确保每次抓斗放位一致，避免抓斗左右倾斜。成槽机就位时使抓斗平行于导墙，抓斗的中心线与导墙中心线在垂直方向重合。成槽过程中抓斗中心应每次对准导墙上的定位油漆或标志物。

成槽开挖时抓斗闭斗下挖，开挖时再张开，每斗进尺深度控制在0.3 m左右，上下抓斗时缓慢进行，做到稳、准、轻放、慢提，避免形成涡流冲刷槽壁，引起坍方。成槽过程中控制每一斗挖土量，使其不能抓得过满，防止槽壁土体挤出，减少土渣形成。

成槽过程中一方面利用成槽机的垂直度显示仪和自动纠偏装置来及时调整抓斗的垂直度，做到随挖随纠，同时要求悬吊机具的钢索不能松弛，使钢索呈垂直张紧状态。

3.2.3.6 成槽时泥浆控制

成槽时，泥浆应随着出土量补入，保证泥浆液面高出地下水位0.5 m以上，同时不能低于导墙顶面下0.3 m。在抓斗掘进时，不宜补入泥浆。

3.2.4 清底换浆

刷壁完成后，即可进行清底换浆工作。用泵吸反循环法进行二次清孔。

3.2.4.1 该工程采用置换法清底

为进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣。清底采用Dg100空气升液器，由起重机悬吊入槽，空气压缩机输送压缩空气，以吸浆反循环法吸除沉积在槽底的土碴淤泥。

钢筋笼入槽前，对槽底泥浆和沉淀物必须进行置换和消除，置换量必须不小于该槽段总体积的1/3或下部的5m范围。沿深度方向要递增5m和槽底以上0.2m等处必须进行泥浆质量检查，并填写相关记录。各点的泥浆应满足：比重小于1.15；黏度小于30s；含砂量应小于8%。

3.2.4.2 换浆

是置换法清底作业的延续，当空气升液器在槽底部往复移动不再吸出土渣，实测槽底沉碴厚度小于10 cm时，即可停止移动空气升液器，开始置换槽底部不符合质量要求的泥浆。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落到导墙顶面以下30 cm。清底置换结束后，对孔底泥浆及槽深进行检测，如果测试指标及槽深达不到要求，必须再次进行清底置换，直至符合要求为止。

3.2.5 接头处理

接头施工在采用接头管(φ800钢管)连接的地下墙工程施工中，在先开挖槽段的两头用20 t汽车吊将涂有黄油的接头钢管进行安装，然后吊放钢筋笼和浇筑混凝土。其工艺原理图如图5所示。

图5 接头管接头施工过程

3.2.6 钢筋笼制作吊放

3.2.6.1 钢筋笼制作

本工程每片钢筋笼长度为30.45～28.45 m，厚度为680 mm。施工设计图钢筋笼两侧的端部与接头管或混凝土接头面间留有150 mm空隙，设计幅段分幅界限作为接头管的定位中心线，其钢筋笼宽度根据设计幅段尺寸、不同成槽顺序具体决定。

3.2.6.2 钢筋笼吊放

试成槽的槽段最长为7 m，钢筋笼重量约30 t，钢筋笼吊装时，由100 t履带吊和一台50 t履带吊配合抬吊，直立后由100 t吊车吊装入槽。主吊点设置在距钢筋笼顶端8～9 m的位置，纵向位置在钢筋笼的纵向的桁架上，采用八点吊放，详见图6。

图6 钢筋笼吊装示意

3.2.7 灌注水下混凝土

地下连续墙槽段的浇注采用导管法灌注商品混凝土，灌注混凝土采用内径为φ250的快速接头钢导管，节长为2.5 m，最下一节长度为6 m。导管下口距孔底10～15 cm，不宜过大或过小。漏斗选用容量为1.2 m3的圆锥形料斗，灌注水下混凝土的隔水栓采用预制混凝土塞。

灌注前要对导管作气密性检查。标准槽段设置二根导管(L型槽段每边一根导管)，两导管间距小于3 m，导管距槽段端头不宜大于1.5 m，两导管应同时浇注，确保槽内混凝土面均衡上升，两导管处的混凝土表面高差不大于0.5 m，防止混凝土浇注面高差过大而产生夹层现象。浇筑混凝土面高程应高于设计标高30～50 cm。

4 变形实测数据

根据对地下连续墙弯曲及周边环境变形实时监测，得到数据图汇总结果如图7、图8所示。

图7 JS6剖面变形趋势曲线

图8 C10测斜孔观测数据

从上述监控数据分析，该区域周边地下连续墙位移逐步稳定，并未继续发生侧向位移，说明地下连续墙变形已基本稳定。

5 结束语

(1)在软土地层中，进行地下连续墙施工，施工难度极大；针对本工程实际特点，采用连续墙工法安全快速施工，对环境影响较小，达到了很好的效果，

(2)合理的导墙设计和成槽工艺，减少了对周边建筑物的振动，节约施工成本，以免造成不必要的浪费。

(3)沉降和倾斜监测结果证明了该工法的正确性和合理性，可为类似工程借鉴。

[1] 王世明. 地下连续墙在上海软土地层中应用近况及发展[J]. 地下工程与隧道, 1997,(1): 14-23

[2] 姚志敏. 复杂地层地下连续墙施工实例分析[J]. 土工基础, 2014,(3): 45-48

[3] 侯永茂, 软土地层中格形地下连续墙围护结构性状研究[D]. 上海交通大学: 2010

[4] 秦磊. 砂土地层地下连续墙施工实例及分析[J]. 价值工程, 2013,(20): 147-148

[5] 王超峰,周彦军. 上软下硬地层地下连续墙施工技术[J]. 现代隧道技术, 2006,(4): 39-43

李树峰(1975～)，男，本科，工程师，从事土木工程施工管理工作。

TU94+2

B

[定稿日期]2015-03-10