地下连续墙的施工工艺要点及工程案例.doc

浅谈地下连续墙的施工工艺
摘要：在工程施工中，地下连续墙施工经常会被用于深层地下室、地下停车场或是地下仓库及城市轨道交通中，这些工程在进行施工过程中对安全等级要求都是非常高的，因此应用地下连续墙施工工艺是非常必要的。为了更好的了解地下连续墙的施工工艺，本文结合实际案例对连续墙施工工艺要点进行了深入的研究，并着重介绍了其接头方式及在实际案例中的应用，从而更加深入的学习到了连续墙的施工工艺及要点，以便更好的保证结构的安全性。

关键词：深基础工程；地下连续墙；施工工艺；接头方式；

0 前言
随着工程建设不断地发展、进步，对地下空间的利用越来越充分，基坑开挖深度从几米发展到几十米，随之而来的基坑维护结构形式也因开挖深度以及地质条件的不同而呈现多样化的发展趋势，地下连续墙维护结构具有结构刚度大、整体性好、抗渗和耐久性好等特点，可作为永久性挡土墙、挡水墙和承重墙结构；能够适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，给工程建设带来了诸多的便利，因此在城市轨道交通建设和深基坑基础工程中得到广泛应用。由于施工会给周围临近的建筑物、道路、管线等带来危害,深基础围护工程有时难以采用传统的方法进行施工。地下连续墙工艺由于其施工振动小,噪声低,对土层无挤压、扰动,对地下管线无任何影响,对周围环境污染小并适用于多种土质情况等特点,一些重大的地下工程和深基础工程的围护是利用地下连续墙工艺完成的,并取得了很好的效果。
一.地下连续墙施工工艺简介
地下连续墙是通过专用的挖(冲)槽设备,沿着地下建筑物的周边,按预定的位置,开挖出或冲出具有一定宽度与深度的沟槽,用泥浆护壁,并在槽内设置具有一定刚度的钢筋笼。然后,用导管浇灌水下混凝土,筑成一个单元槽,如此逐段进行,分段施工,用特殊方法接头,使之形成地下连续的钢筋混凝土墙体。
二．地下连续墙施工工艺要点及介绍
1.导墙施工

导墙是建造地下连续墙必不可少的临时构造物，地下连续墙成槽前先要构筑导墙。导墙起着平面位置控制、垂直导向、挡土与稳定泥浆液面护槽的作用。槽段开挖前，应沿地下连续墙轴线两侧修筑导墙，以防止地面土坍塌，确保成槽顺利进行。导墙一般采用现浇混凝土结构，其主要形式如图所示：
导墙深度一般为1.2-1.5m并高于地面0.1-0.2m,以防止地面水流入槽内污染泥浆,使用不低于C20的钢筋混凝土浇灌而成。导墙的内墙面应平行于地下连续墙轴线，对轴线距离的最大允许偏差为±l0mm ；内外导墙面的净距，应为地下连续墙墙厚加 5cm左右，墙面应垂直；导墙顶面应水平，全长范围内的高差应小于10mm，局部高差应小于 5mm。导墙的基底应和土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后面。若场地土质较好，外侧土壁可作为现浇导墙的侧模，若土质较差时，应在开挖的导墙基坑两面立模板，才能现浇混凝土，待达到一定强度后，才能拆去模板，然后用粘土或其它力学性能较好的材料回填，并分层夯实，以防泥浆渗入墙后土体中，引起滑动坍塌。现浇钢筋混凝土导墙拆模以后，应沿纵向每隔 1m 左右设上、下两道木支撑，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防导墙受压变形。
为保证地下连续墙转角处的质量和成槽设备的移动定位方向，导墙在纵横交界处应做成“T“字形，如图所示：

对于使用最为普遍的现浇钢筋混凝土导墙，其施工顺序是：1.平整场地；2.测量定位；3.挖槽及处理弃土；4.绑扎钢筋；5.支模板；6.浇筑混凝土；7.拆模并设置横撑；8.导墙外侧回填土方。
2.泥浆制备与处理
3.成槽施工

3.1液压抓斗成槽机成槽施工
对连续墙中的土层及砂层地段,采用GB34液压抓斗成槽机成槽,并先施工距离已做墙体远的一抓,后施工距离近的一抓,成槽过程中运用成槽机上配备的自动纠偏系统确保槽壁垂直度在1/300以内,并始终保持槽内泥浆面不低于导墙顶面以下0.5米及地下水位lm以上,土方直接由自卸汽车运至临时堆土场.
3.2冲击钻成槽施工
连续墙穿过岩层采用CZ一30型冲击钻机排孔冲击成槽时,先用十字型钻头分序排孔冲击,抽渣筒抖随,冲击完后再用方形冲锤整修槽段,期间液压成槽机配合冲击钻捞渣.冲孔时,及时调整泥浆指标,严防塌孔.冲击钻冲孔顺序如下
图所示。冲击钻人岩成孔时,采用勤松绳,勤掏渣,严格控制松绳长度办法,并随时检查钻头推进和提升钢丝绳之间的连结。施工过程中每进尺0.5一1.0米测量一次钻孔垂直度,并随时纠偏。地层变化处采用低锤轻击、间断冲击的方法小心通过。全部孔冲完后,用方锤修槽,使之达到槽壁平整的程度"
4.清槽
挖槽结束后，悬浮在泥浆中的土颗粒将逐渐沉淀到槽底，此外，在挖槽过程中未被排出而残留在槽内的土渣以及吊放钢筋笼时从槽壁上利落的泥皮等都堆积在槽底。在挖槽结束后清除槽底沉淀物的工作称为清底。清底是地下连续墙施工中的一项重要工作，必须做好。
清底的方法一般有沉淀法和置换法两种。沉淀法是在土渣基本都沉淀到槽底之后再进行清底。置换法是在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理，然后在土渣还没有再沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来。清槽的质量要求为：清槽结束后，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于1ocm,槽底20一10cm，处的泥浆相对密度不大于12,粘度小于28S,含砂率小于8%。
5.钢筋笼加工与吊放
钢筋笼的加工应严格按设计图纸在固定的平台上一次焊接成型，加工平台应平整，且方便钢材的搬运和钢筋笼起吊。钢筋笼主筋间距误差应＜10mm,
，笼宽误差＜10mm，笼长误差＜50mm。主筋的接长一般采用闪光对焊，水平横筋与主筋采用50%交叉点焊。所有预埋铁件（主要有接驳器、钢板等）的水平和高程位置都应经过严格计算并准确定位于钢筋笼上，其误差无论是水平方向还是高程方向都必须≤10mm。预埋铁件在安放时应考虑导管位置的上下贯通。
钢筋笼的起吊与安放应根据其重量与长度，采用单机起吊或双机抬吊方式，并由专人统一指挥。入槽时应徐徐下降，平稳入槽，不得强行快速下放，入槽后应根据测定的导墙高程准确控制笼顶标高。
6地下连续墙接头
地下连续墙墙段之间依靠接头连接才能成为整体的墙体。为了确保槽段与槽段之间连接具有良好的止水性和整体性，应根据连续墙的目的选择适当的接头形式，既能增加接缝处抗剪力，又不渗漏水为原则。目前接头形式多种多样，接
头按受力条件可分为刚性接头和柔性接头。常用的接头形式有接头管接头、 “工”字型钢板接头、预制桩接头，除了这几种还有CWS接头。
6.1 接头管（又称锁口管）接头
采用此类接头的连续墙属于铰接连接。施工时，一个单元槽段成槽后在槽段的端部用桥式起重机放入接头管，待浇筑的混凝土强度达到0.05—0.20MPa时，开始用吊车或液压顶升架提拔接头管，上拔速度应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，应在混凝土浇筑结束后8h以内将接头管全部拔出。以一般常用的半圆形接头形式为例，其施工全过程如图所示。锁口管接头一般不用于作为主体结构的地下连续墙的接头，主要用于墙深在30 m 以内，墙厚在600 ～ 800 mm 的地下连续墙。
图2 接头管接头施工示意
6.1.2 相关案例
6.1.2.1 工程概况
本工程为长江南京段过江通道江北工作井和江北工作井后续段基坑围护结构，位于南京市南京市建邺区梅子洲，基坑围护结构采用地下连续墙。地下连续墙C30防水水下砼总方量约为12300 m3，地下连续墙接头形式采用柔性接头。
6.1.2.2锁口管接头解决方案
6.1.2.2.1吊装锁口管
（1）吊装锁口管使用履带吊。
（2）锁口管分段起吊入槽，在槽口逐段拼接成设计长度后，下放到槽底。
（3）为了防止混凝土从锁口管跟脚处绕流，使锁口管的跟脚插入槽底0.3～0.5m左右。
（4）柔性接头采用圆形锁口管施工。
6.1.2.2.2顶拔锁口管
⑴　锁口管吊装就位后，随着安装液压顶升架。
⑵浇注砼时应做好自然养护试块，正式开始顶拔锁口管的时间，应以自然养护试块达到终凝状态所经历的时间为依据，开始顶拔锁口管应在砼灌注2~3小时后进行第一次起拔，以后每30min提升一次，每次50~100㎜，直至终凝后完全拔除。
（3）在顶拔锁口管过程中，要根据现场混凝土浇灌记录表，计算锁口管允许顶拔的高度，严禁早拔、多拔。
⑷锁口管由液压顶升架顶拔，履带吊协同作业，分段拆卸。
6.1.2.4 小结

本工程有效的利用了锁口管的优点，减小其缺点造成的损失，在施工过程中注意相关事项，成功的运用了锁口管接头，达到了工程的预期效果。
6.2 “工”字型钢板接头
6.2.1 “工”字型钢板接头简述
“工”字钢板接头主要用于超深、超厚的地下连续墙,其常在外侧两边各焊2 根螺纹钢筋，保证接头与槽壁连接紧密，防止混凝土侧向绕流。“工”字钢接头的制作施工过程如下：
（1）“工”字钢板接头的“工”字钢应在工厂加工以确保加工精度，然后分节运到现场进行组装。加工时采用二次焊接成形工艺。
（2）“工”字接头与钢筋笼焊接连接：将“工”字接头按设计位置吊装定位好，“工”字接头钢板与钢筋笼分布筋用钢筋焊接牢固。“工”字钢接头如图3所示。

图3“工”字钢接头示意图
6.2.2 “工”字型钢板接头与其他接头相比优缺点
6.2.2.1优点：
（1）施工速度快，结构强度与刚度好，可以很好地传递弯矩及剪力。
（2）增长了接头渗水途径，且折点多，防渗性能较好。
（3）不需考虑混凝土灌注的侧压。
(4) 施工操作方便，接头质量易保证。
6.2.2.1缺点：
( 1) 与钢筋笼焊接成整体一并置放，一旦出现槽壁垂直度控制不良或槽壁缩径，易造成卡笼事故，起吊过程中，由于摩阻力较大，钢筋笼在较大起拔力作用下易出现散笼现象;
(2) 防砼绕流效果差，需配备接头箱使用，并采取焊接止浆铁皮等防绕流措施;
(3) 当处理较大的绕流采取清槽措施时，易对接头造成损坏，影响止水效果;
(4) 仍属柔性接头，抗弯性能不理想；

（5）钢板用量较大，造价相对较高，对钢板焊接的施工精度要求也较高。
6.2.3 相关案例
6.2.3.1 工程概况
本工程为天津站交通枢纽工程，是集普速铁路、京津城际高速铁路、城市轨道交通、公交和周边市政道路于一体的大型综合项目。其深基坑采用盖挖逆作法施工，地下连续墙作为围护结构，连续墙壁厚1.2 m，中间隔墙壁厚0.8 m，连续墙总长1 020 m，共分为238幅。连续墙开挖深度49~ 55 m，围护面积约19 000 m2。其中1.2 m连续墙接头为工字钢+ 接头箱型式。本工程连续墙采用液压抓斗顺序成槽施工工艺，即首开幅两侧均设置工字钢接头，顺序幅单侧设置工字钢接头。
6.2.3.2 工字钢接头解决方案
本工程采用的工字钢规格为1 122 mm×500 mm×14 mm×12 mm，顺序幅钢筋笼插入工字钢接头方式如图4。（图4顺序幅钢筋笼插入工字钢简图）单节接头箱长7 m，宽度1.05 m。
在本工程中，关于是否下放接头箱、下多少节接头箱，大致经历了三个阶段。
（1）全程下放接头箱
在工程前期，为保证接头的抗绕流质量，将接头箱下至距槽底0.3~ 0.5 m处。下一槽段开挖后，工字钢内的超声波测斜显示，在28~ 32 m左右，由于粉细沙层的坍塌扩孔造成了部分混凝土绕流。每次浇注完毕后顶拔接头箱的难度都是相当的大，经研究决定，放弃本方案。
（2）全程填放沙石袋
第一种方案被否决后，不再下放接头箱，而是在工字钢内满填沙石袋。本工程的实践证明，满填沙石袋很难保证填放密实，因而混凝土绕流极易发生。以该工法施工的槽段，均出现工字钢自上而下向下一槽段偏斜。由于是采用顺序幅施工，浇注槽段一侧是已经完成槽段，强度很高；而另一侧只是并不密实的砂石袋。在浇注过程中，整个钢筋笼处于悬挂状态。
（3）部分下接头箱

通过对前两种方案的实践，后期施工所采用的是第三种方案——部分下接头箱。即自槽底填沙石袋至40 m深度左右，余下部分下放接头箱，利用接头箱的自重夯实砂石袋。这样做的好处是自墙顶至40 m深度的钢筋笼有足够的侧向支撑，余下部分的钢筋笼也有较密实的砂石袋作为支撑，既有效的减少了混凝土绕流，偏移量也在可以接受的范围之内。
6.2.3.3 小结
本工程根据地层、施工工艺、安全、工期等综合考虑，经方案比选，采用工字钢+ 接头箱槽幅接头型式，虽然最终的方案是可行的，但还是算不上尽善尽美，混凝土绕流依然存在，工字钢仍然有不小的偏移，为了确保地下连续墙接头施工质量，防止混凝土浇筑及工字钢偏移，在施工实践中总结经验，提出了有效的提高施工质量的优化措施。
6.3 预制混凝土接头
预制混凝土接头是在预制厂厂内制作完成的，根据设计图纸的尺寸、配筋情况、接头强度及抗渗等级等施工设计要求进行加工。加工完成后，运至施工现场即可进行成槽施工。预制混凝土接头的形状是总结了多年的施工经验，进行精心设计而成的。其预制混凝土接头长度、宽度尺寸根据设计及实际吊装能力进行制作。这种接头主要用于超深、超厚的地下连续墙。
这种接头方式接头刚度大，整体性能好；受力后变形小，能够传递弯矩、轴力和剪力；厚度与槽壁接近，止水效果良好，防砼绕流效果好，但是接头构造复杂，施工工序多，施工不便；自重较大，现场吊装施工不便；制作周期较长，接桩时精度要求较高，需采取有效地防止混凝土侧压措施；对槽壁垂直度要求高，一旦出现因槽壁缩径等原因造成的卡桩现象，需将整个桩体起拔上来，风险较大；伸出接头钢筋易碰弯，给刷壁清泥浆和安放后期槽段钢筋笼带来一定困难，因此应根据工程需要进行适当的选择。

6.4 CWS接头
对于混凝土绕流问题，目前国内理念就是堵，堵头一定要插到底，堵头背后一定要回填密实。但从实际来看，填充密实效果难以保证，新旧槽段界面虽然用刷壁机多次清刷，但往往会留下夹泥，导致该处混凝土不密实，产生漏水。对以
上问题，采用的CWS 接头都能够较好地解决，防水能力明显提高。
7.水下混凝土浇筑
7.1. 对混凝土的要求
由于地下连续墙槽段的浇筑过程具有一般水下混凝土浇筑的施工特点。混凝土强度等级一般不应低于 C20。混凝土的级配除了满足结构强度要求外，还要满足水下混凝土施工的要求，比如流态混凝土的坍落度宜控制在 15～20cm 左右，混凝土具有良好的和易性和流动性。混凝土配比中水泥用量一般大于 400kg／m³，水灰比一般须小于 0．6。有资料表明，水灰比 0．6是一个临界值。水灰比大于 0．6，则混凝土的抗渗性能将急剧下降。
7.2. 混凝土浇筑
地下连续墙混凝土是用导管在泥浆中灌筑的。由于导管内混凝土密度大于导管外的泥浆密度，利用两者的压力差使混凝土从导管内流出，在管口附近一定范围内上升替换掉原来泥浆的空间。导管法混凝土浇筑示意图。
浇筑施工的导管根据墙体的厚度选用壁厚3mm，直径200-350mm、内壁表面光滑、接头密封良好的钢管。一般宜采用双管同时浇灌，两管安装间距≤3m。在混凝土浇筑过程中，导管下口插入混凝土深度应控制在 2～4ｍ。在浇灌过程中，
导管不能作横向运动，混凝土要连续灌筑，不能长时间中断，一般可允许中断 5—10min，最长只允许中断 20～30ｍｉｎ。为保持混凝土的均匀性，混凝土搅拌好之后，应在 1.5ｈ内灌筑完毕。夏天在 1h 内尽快浇完，否则应掺入适当的缓凝剂。灌注混凝土速度的控制：在槽内混凝土面上升速度不应大于 2m／h。在灌筑过程中，要经常量测混凝土灌注量和上升高度，使各导管处的混凝土表面高差不大于300mm。在浇筑完成后的混凝土顶面需要比设计标高超浇 300～500mm。凿去该层浮浆层后，地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相联成整体。
三．地下连续墙施工工艺案例分析
中信商城,位于广州市中山五路重要商业地带,该项目包括29层办公楼、31层住宅楼两幢及5层裙楼商场,为框架)剪力墙结构。地下室4层,基坑开挖深度18m、面积6 904 m2,总建筑面积27576m2。基坑支护采用地下连续墙作地下室挡土挡水围护结构,地下连续墙总长为434m,墙厚为800mm,入中风化岩,属于比较有代表性的地下连续墙施工。其施工工艺流程图如下：
1.导墙施工
导墙施工由挖掘机挖土、人工抄平做垫层、绑扎钢筋、安装侧向模板、捣制底板混凝土、安装导墙内侧壁模板、绑扎侧壁钢筋、安装外模、浇混凝土、养护等工序组成。当混凝土强度达1~2MPa后方可拆侧模板。当墙身混凝土强度达设计值的75%以上时,应在两片导墙间加设<100mm圆木支撑,竖向两道,水平向间距为3m。导墙用粘土分层对称回填并夯实,养护期间严禁重型机械在附近行走、作业。
2.泥浆制备与处理

泥浆制作有膨润土造浆和冲击粘土层自造浆两种形式,本工程采用膨润土制浆置换泥浆，膨润土造浆的主要成分是膨润土、掺合物和水。泥浆处理有机械处理和重力沉淀处理方法。本工程采用重力沉淀法:从槽段中置换出来的泥浆流入沉淀池(100m3,采用砖砌)进行重力沉淀,沉淀16h后稳定。用水泵抽走表面清稀部分浆水到过滤池,通过滤网过滤,将废水排掉,余下的浆体再生重复利用。对池底的沉渣定期清走。由于场地大,为确保泥浆循环系统正常,相隔约40m左右埋设<3 000mm~<4 000mm泥浆回收钢桶,以减少泥浆流距;在槽段上临时安设砂泵回收灌注水下混凝土溢出的泥浆。
3成槽
根据该工程的地质结构情况,单元槽段成槽采用“抓冲结合“的方法,用液压抓斗完成土层中的成槽任务,冲击式桩机则负责入岩、修孔、清孔及冲刷接头。在开始三个槽段成槽时,为了制造较多的泥浆,抓斗把含砂较多的土层抓完后,改用冲锤冲孔造浆。如果在成槽过程中遇到底下障碍物或旧基础时,则用冲桩机低锤密击将之打碎后再用抓斗挖成槽。抓斗每抓一次,应根据垂线观察抓斗的垂直位置情况后再下斗。若土质较硬则提起抓斗约80cm,冲击数次抓土,起斗时应缓慢,在斗出泥浆面时应即时回灌泥浆,保证一定的液面高度。入岩后,采用简易冲桩架,冲桩锤冲槽。按1#、3#、5#、2#、4#、6#顺序冲孔,边冲边加强返浆,冲好孔后用方锤修孔壁,使其成为符合设计要求的槽段。
4清孔
工程采用空气吸泥法反循环清槽,吸泥管采用4"钢管,通过压入压缩空气至槽底的吸泥装置,将泥砂吸上,同时向槽段内不断输送新鲜泥浆,置换出带渣的泥浆,吸泥管不断移动位置,确保清槽后槽底沉渣满足要求。孔底停滞一小时内槽底泥浆密度<1. 20t/m3,沉渣<10cm。对于二期槽段,必须用特制带钢丝刷的方锤在槽内混凝土端头上下来回清刷至使接头处干净不夹泥。
5接头形式
槽段接头建议采用接头管形式。清孔前在有土一端紧靠土壁安放接头管,阻挡混凝土与未开挖槽段土体粘合,起混凝土侧模的作用。待混凝土浇筑初凝后,逐渐拔出接头管,在浇筑段端部形成半圆形的混凝土接缝面。拔接头管的时间控制颇为重要,通常采用额定起拔力为200t的专用拔管器顶升起拔。在混凝土浇筑
4~5h(初凝后,终凝之前)后开始拔动接头管,以后每隔20~30min徐徐拨动一次,每次上拔30cm左右,以破坏混凝土对接头管的粘结,至浇注混凝土结束后5~6h方可全部拔出。接头管要求安放垂直,紧贴土壁,用木契卡死于导墙间,以防浇灌混凝土时接头管倾斜移动。每次灌注混凝土后应将接头管刷干净并涂抹一层黄油。
6钢筋网制作安装
钢筋网根据连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分在现场平卧加工制作成型。钢筋网长约22. 00m,一次加工成型、一次吊装。为保证钢筋网平直,应建造专用的焊接平台上,在平台上进行钢筋网的制作。钢筋网的安装采用一端起吊,顶部应设置一根横梁扁担,为了不使钢筋网在空中晃动,其下端可系绳索用人力控制。当主吊机将钢筋网完全吊直后移正对准槽段中心,徐徐下降放入槽内,此时必须注意不要因起重臂摆动或其它影响而使钢筋网产生横向摆动,造成槽壁坍塌。放至实际标高后,用焊在钢筋桁架上的12#槽钢搁置在导墙上。
7 水下混凝土浇注
水下混凝土浇注是控制商城地下连续墙质量的一道关键工序。灌注水下混凝土时,采用两根导管,导管离槽底0. 4m、要求混凝土面上升速度不宜小于3m /h、槽内混凝土面上升高差小于0. 3m、中途停顿时间小于30min、导管埋深控制在2~6m之间、导管间距不宜大于3m,导管距槽段两端不宜大于2. 0m。对“T“形地下连续墙浇注时,可放置三道导管,为保证地下连续墙顶端混凝土质量,混凝土浇灌顶面标高应比设计标高高出50cm。水下混凝土的设计标号是C30,骨料采用1~3碎石。在浇注混凝土的过程中,严格控制混凝土的坍落度(20±2cm)、水灰比( <0. 6)以及水泥用量(不少于370kg /m3)等,以保证混凝土的强度及抗渗等级,满足设计要求。混凝土初凝时间控制在\6h。每次浇注混凝土时都按要求对混凝土进行抽检并留置试块,用以控制混凝土的质量。

四．总结
地下连续墙作为一种既可止水又能承重的围护结构，应用日渐广泛，尤其是在深基坑的维护中应用广泛，因此，应该对地下连续墙的施工工艺进行深入的了解，用以指导其在实际中的应用拔等，本文针对地下连续墙的施工工艺进行了详细的分析，尤其对其接头方式进行了案例论证，并在文章的最后分析了广州中信商城地下连续墙施工工艺地下，使我对地下连续墙的施工有了更深的了解，对以后的学习和工作起到了很大的帮助，但是关于地下连续墙的施工工艺还有很多问题值得探讨，这就需要我们在实践中不断探索，以期在地下连续墙的施工工艺方面能有所提高，更好的服务于工程建设。

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