地下连续墙施工技术研究.pdf

SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯建 筑 与 土 木 2023 NO.16 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯地下连续墙施工技术研究史恒飞(中铁一局集团第四工程有限公司 陕西咸阳 712000)摘要：地下连续墙是一种基坑工程的支护结构，具有防渗止水和基坑挡土支护的双重作用，在深基坑的支护工程中被广泛使用。该文通过对地下连续墙施工技术的研究，进一步了解和探讨地下连续墙的施工方法，以及地下连续墙在基坑支护方面的应用，积累地下连续墙施工的质量控制方法和施工技术经验，为今后类似工程中的地下连续墙施工提供施工方法选择的依据和经验。关键词：地下连续墙 施工技术 支挡结构 基坑围护 工艺流程中图分类号：U455.4文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)16-0142-04Research on the Construction Technology of the Underground Diaphragm WallSHI Hengfei(China Railway First Group Fourth Engineering Co.,Ltd.,Xianyang,Shaanxi Province,712000 China)Abstract:The underground diaphragm wall is a kind of supporting structure of foundation pit engineering,which has the dual functions of seepage prevention and water stop and retaining soil of the foundation pit,and it is widely used in the supporting engineering of the deep foundation pit.Through research on the construction technology of the underground diaphragm wall,this paper further understands and explores the construction method of the underground diaphragm wall and the application of the underground diaphragm wall in foundation pit supporting,and accumulates the quality control methods and construction technology experience of underground diaphragm wall construction,so as to provide the basis and experience for the choice of the construction methods of underground diaphragm wall construction in future similar projects.Key Words:Underground diaphragm wall；Construction technology；Retaining structure；Foundation pit enclosure；Technological process1 概述地下连续墙是指基坑工程未进行开挖之前，在地表使用挖槽机械，沿基坑周边开挖成槽，预先为基坑工程修建的一道作为支挡围护结构的地下连续混凝土墙壁，简称地连墙。地下连续墙不仅可以作为基坑工程的支挡围护结构起到承重、挡土、截水、防渗的作用，也可以成为地下工程的外墙或内墙作为主体结构永久使用，还能作为基础工程成为地上工程的刚性基础承受荷载。1.1 应用地下连续墙施工时是将整个墙体分成固定长度的槽段逐步施工，可以采用原位现浇和预制拼装两种施工方式。两种施工方式都是先分槽段使用挖槽机械采用泥浆护壁成槽，在成槽后，原位现浇的施工方式是将预先制作好的钢筋笼吊装进坑槽内，再现场浇筑水下混凝土，形成钢筋混凝土墙壁，或直接浇筑水下混凝土，形成素混凝土墙壁，素混凝土地连墙通常配合其他槽壁加固措施一起使用。预制拼装方式施工的地下连DOI：10.16661/ki.1672-3791.2301-5042-0666作者简介：史恒飞（1985），男，本科，高级工程师，现从事铁路及市政工程施工。142SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.16 建 筑 与 土 木科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION续墙，则是在成槽后，先插入预制构件，再使用混凝土对构件间的连接段进行现场浇筑，将各个槽段连成一个整体。现浇混凝土地下连续墙由于其高成本的原因，一般只有在使用深度大于10 m的情况下才具备经济适用性，而预制地下连续墙因为现有起重吊装能力的限制，一般仅用于9 m以内的基坑。除此之外，使用地下连续墙还有以下情况。（1）采用逆作法施作基坑工程时，一般都会使用地下连续墙作为基坑围护结构。（2）施工场地空间不足，红线范围较小，其他的开挖或围护结构不能满足施作基坑内工程时对预留空间的要求。或是基坑深度极大，只有现浇混凝土连续墙才可以满足施工要求。（3）工程施工邻近的建（构）筑物有较高的保护要求，或工程本身对基坑的变形和防水有较高要求。（4）围护结构既是主体结构的组成部分，又对抗渗、止水有严格要求的工程。1.2 特点地下连续墙的施工除了具有占地面积小、工效较高、防渗效果好、质量可靠、施工震动和噪声小等优点外，还具有以下特点。（1）现浇地下连续墙可以作为地下结构的外墙永久使用，而预制地下连续墙更是因为工厂化的制作，充分保证了墙体构件表面平整，外观和质量都好，可以直接作为地下结构的内墙永久使用，在施工时可以缩短工程工期和节约成本。（2）地下连续墙墙身刚度大、整体性好、结构变形小且抗渗截水能力强，基坑开挖时的安全性高，并且在进行基坑降水作业时对基坑外的影响比较小。还可以采用对墙体壁板加肋形成T型槽段的结构设计，再次增强墙体结构的抗弯刚度1。（3）预制地连墙可以在地连墙施工前就开始预制墙体构件，加之现场施工作业速度快，可以大幅度缩短地连墙的施工工期。还可以采用空心墙体的设计方式节省材料并减轻自重，以便于运输和吊装，提高经济适用性。（4）地下连续墙由于施工时会产生废泥浆和弃土，对环境造成一定污染，需要文明施工并增加现场环保措施，及时进行清理，尤其在城市施工时，渣土与废浆的处理有一定难度。在粉砂性等特殊地质地层，如果相关施工方法不当或施工措施不到位，容易发生槽壁坍塌与渗漏等现象，可能造成相邻墙段不能对齐和漏水的问题，影响连续墙的施工质量。2 地下连续墙施工2.1 地下连续墙施工方法地下连续墙施工的成槽机械有抓斗式成槽机、回转式成槽机和桩孔钻机成槽等，其中应用最广的是液压抓斗式成槽机。回转式成槽机按照回转轴的方向分为垂直回转式成槽机和水平回转式成槽机。其中：垂直回转式成槽机按照钻头数量又分为单头回转钻和多头回转钻；平回转式成槽机又被称为铣槽机，有液压和电动两种动力机型，目前回转式成槽机使用较多的是液压铣槽机。桩孔钻机成槽可以利用冲击钻、旋转钻机和旋挖钻机等2。3种成槽机械中抓斗式成槽机的机械结构比较简单，操作维修比较容易，施工工效高且运转费用低，但适用地质范围有限。回转式成槽机最先进且工效快，但设备昂贵并且维护成本高。桩孔钻机设备费用低，尤其是冲击钻机最为低廉，施工成本小，但同时施工效率较低。根据3种成槽机械的运转方式，也相应产生了3种基本的成槽工法，分别是抓斗式成槽工法、回转式成槽工法和钻机钻进成槽工法。但随着城市工程因平面空间限制而逐步向大深度地下空间的开发利用发展，地下连续墙作为深基坑围护结构和深基础的主要形式之一，也在向更深、更厚的设计形式发展，需要应对的地层地质更加复杂。因此，在施工超深基坑或面对复杂地质条件时，在3种基本工法的基础上出现了多种成槽工法相互组合的施工工艺，抓钻结合、抓铣结合、钻铣结合和铣抓钻结合。（1）抓钻结合的工法组合方式，由于机械费用低，且适用广泛，基本满足各种地质条件下的施工需求，在采用组合工法施工时最为常见，根据抓斗式成槽机和钻机配合施工的不同方式而产生了两钻一抓、上抓下钻等组合施工工艺。抓斗式成槽机取土效率较高，而钻机适用的地层比较广泛，两种工法组合施工可以充分发挥两种机械的施工优势。两钻一抓组合工法是采用直径与地下连续墙厚度一致的钻机，预先以成槽机抓斗宽度为间隔距离，沿墙体施作轴线使用钻机钻成单孔槽，再使用抓斗挖去两孔中间的土石，从而完成地下连续墙的坑槽开挖。上抓下钻组合工法是使用抓斗式成槽机抓取墙体上部土层，再根据下部土层的地质条件选择不同的钻机完成墙体下部开挖。（2）抓铣结合工法组合是使用抓斗式成槽机对于上部软弱土层取土成槽，使用铣槽机对下部硬土层或软岩层铣削成槽，并在铣槽机的下槽过程中再次对上143SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯建 筑 与 土 木 2023 NO.16 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯部已完成的槽壁进行修整，确保整个槽壁的垂直度达到要求，可大幅度提高墙体成槽的效率3。（3）钻铣结合工法组合是使用钻机与液压铣槽机配合施工的一种组合工法，最常使用的方法是预先使用冲击钻对硬质岩层进行破碎，再使用铣槽机成槽。（4）铣抓钻结合工法组合即根据不同的土层地质条件，择优选择相应机械进行成槽施工，充分发挥3种工法的施工优点，保证墙体的成槽质量和进度。2.2 地下连续墙施工工艺流程文章以3种基本工法之一的抓斗式成槽法（也称为纯抓法）的施工工艺流程为例进行简要论述，施工时采用跳槽间隔施工，如图1所示。2.2.1 施工准备规划布置施工场地，清除施工场地内的地表杂物，并进行平整碾压。对原材料进行进场检验，确保施工中所用原材料质量合格。施工机械机具进场拼装报验，审验合格后方可用于施工。2.2.2 测量放样根据地下连续墙设计轴线坐标数据，使用全站仪对轴线点进行现场放样，并做好外引桩和护桩。按照地下连续墙单元槽段布置图将各槽段分界线精确标示在导墙垫层上，经报检复核无误后进行下道工序施工。2.2.3 导墙施工导墙为成槽机进行成槽作业提供导向，既可以起到控制施工精度的作用，又具有支护槽口土体、承受地面荷载和稳定泥浆液面的作用。导墙开挖宜使用小型挖掘机械挖槽，人工配合清底，并在进行必要夯实后，铺设水泥砂浆垫层。导墙顶面标高应高出地面至少10 cm，以防止地表水流入坑槽内对泥浆造成污染。导墙混凝土在未到达规定的强度前，在导墙区域内要禁止重型机械设备通行。导墙的设置形式和分段浇筑的长度应根据现场的地质情况确定，且导墙施工缝要与地下连续墙槽段接缝错开。导墙宽度按地连墙厚度加5 cm的施工余量进行设置，导墙轴线要与地连墙轴线相吻合，轴线偏差应小于1 cm，顶面平整度偏差小于5 mm4。2.2.4 成槽机就位按照地下连续墙单元槽段布置图将各槽段分界线精确标示在导墙顶面，成槽机按照现场标示的槽段移至指定位置，抓斗对准坑槽。2.2.5 槽段开挖成槽作业采用跳槽间隔施工顺序，按照抓斗式成槽工法先施工两侧的连续墙，后施工中间槽段。成槽机成槽过程中应按照垂直度显示仪表使用纠偏装置持续观测并及时进行纠偏。2.2.6 成槽检验地下连续墙成槽后应对槽位、槽深和坑槽垂直度等进行检查，坑槽垂直度不得大于0.2%，接头处相邻两槽段的轴线在任何深度位置的偏差不得大于6 cm，槽段长度允许偏差5 cm，槽段厚度允许偏差1 cm。检查合格后方可进行下道工序施工。2.2.7 清渣换浆成槽检验合格后先使用抓斗挖除槽底沉渣，并在进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣之后，采用置换法清除槽底沉渣。清槽质量应符合相关规范、规程和设计的要求，槽底沉淀物淤积厚度小于10 cm，槽底50 cm处泥浆密度小于1.15，相邻已浇筑完成的槽段接头上附着的浆皮和灰渣应清除干净。清底泥浆应取样进行试验，取样点为坑槽内每间隔5 m深度和槽底处，所有泥浆样品试验数据均符合规定指标后，方可认定清底换浆合格。图1 抓斗式成槽法成槽顺序144SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.16 建 筑 与 土 木科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION2.2.8 吊装钢筋笼地下连续墙的钢筋笼须在钢筋加工厂集中统一制作。钢筋笼的主筋应采用焊接或机械连接，同一连接区段内的接头数量不得大于50，接头应尽量放在受力较小的位置。纵横钢筋桁架的交点及其与钢筋笼的交点应全部点焊，主筋与分布筋交点可间隔点焊。地下连续墙单元槽段的钢筋笼宜装配为一个整体，必须分段时，采用机械连接，接头应相互错开，在距离墙顶2/3基坑深度至基坑底范围不得设置接头。钢筋笼在制作、运输及吊装过程中应采取有效措施防止钢筋笼变形。吊车的选用应满足吊装高度及起重量的要求，主吊和副吊应根据计算确定。钢筋笼入槽至设计标高时，用槽钢穿入钢筋笼竖向桁架上端的吊环内将其搁置在导墙上5。2.2.9 设置混凝土导管每幅地下连续墙段设置两个导管同时对称灌注混凝土，导管间距应小于3 m，距离槽段两端头的距离应不大于1.5 m。2.2.10 浇筑墙体混凝土灌注混凝土前，使用导管进行约15 min的泥浆循环，以改善坑槽内泥浆质量。由于每幅混凝土灌注的方量较大，需保证混凝土的供应满足灌注作业均匀连续。钢筋笼入槽6 h内应开始灌注混凝土，中途间隔时间不得超过30 min，从成槽到混凝土灌注完成的累计槽壁暴露时间不得超过24 h。灌注完成后的混凝土面应高于设计标高3050 cm，后期再凿除进行冠梁施做，以确保墙体顶部的混凝土质量。2.2.11 下一循环施工环节墙体混凝土浇筑完成后，成槽机按照施工计划移到下一槽段。3 地下连续墙施工注意事项（1）导墙L型转角处应最少外延10 cm，导墙两翼缘钢筋应尽量伸出一定长度与场区硬化搭接，以提高导墙稳定性。导墙测量以控制中轴线和顶面标高为主，连续墙宜向基坑外侧外放10 cm，以确保基坑净空尺寸满足设计要求。（2）导墙混凝土凝固拆模后，在混凝土未达到设计强度前，应沿纵向每隔1 m左右加设上下两道支撑，并禁止任何重型机械和运输设备在其区域内通行，以防造成导墙受压变形。（3）导墙顶面应施做成水平状态，当地表有坡度影响时，在适当位置做成1015 cm台阶进行过渡。导墙分段施工的长度应根据模板长度和规范要求，一般控制在3050 m。对地质情况比较好的地方，可直接施作导墙，对松散层须采取地表注浆等必要的地基加固和防渗堵漏措施。（4）成槽和泥浆护壁。根据工程水文地质、挖槽方式、泥浆循环方式等因素，成槽与浇注混凝土期间，不同工作状态下的泥浆性能指标应满足有关规范、技术规程的要求。槽内泥浆液面应保持高于地下水位0.5 m以上6。（5）由于杂填土层较厚，导墙无法穿透杂填土层时需先采用冲击钻施工，待穿透杂填土层后再施工成槽。（6）钢筋笼制作时竖向主筋间距偏差不宜大于10 mm，水平主筋间距偏差不宜大于20 mm，预埋件位置偏差不宜大于15 mm。钢筋笼吊装时，入槽后中心位置偏差不宜大于10 mm，钢筋笼吊入槽内垂直度不宜大于2，钢筋笼吊入槽内标高偏差不宜大于10 mm。（7）地下连续墙采用声波透射法检测墙体混凝土质量，检测墙段数量不宜少于同条件下总墙段数的20，且不得少于3个墙段，每个检测墙段的预埋声测管不应少于4个，且宜布置在墙身截面的四边中点处。4 结语地下连续墙作为一种既可以当作支挡围护结构、地下结构外墙或内墙，也可当作地上结构基础的多功能墙体结构，在各类基坑工程中被广泛应用。而且随着各类工程机械的发展和普及，地连墙的施工工艺也在不断进步改变，相较于传统施工工法，有着较大变化。因此，清楚地掌握并熟悉目前地连墙的各种施工方法、施工工艺流程和施工注意事项对以后的工程施工会有很大帮助。参考文献1 贵玉锋.基坑围护地下连续墙施工技术J.工程与建设,2022,36(6):1683-1685.2 陈伟.地铁车站地下连续墙施工技术分析J.江西建材,2022(10):204-205,208.3 金芳华,程彩霞.建筑施工中地下连续墙施工技术的应用研究J.建设科技,2022(15):114-116.4 李学聪.复杂地层地下连续墙施工关键技术J.施工技术(中英文),2021,50(16):38-41.5 方能榕,余国梁,王汝军,等.萧山国际机场软弱地基超深地下连续墙施工质量控制J.施工技术,2021,50(5):16-19,22.6 张曲辉.地下连续墙接头技术综合研究J.广东土木与建筑,2022,29(12):111-114.145