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论地下连续墙施工质量控制

发表时间：2021/6/18 来源：《基层建设》2021年第6期作者：王志坚

[导读] 摘要：所谓地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。

        北京致远工程建设监理有限责任公司北京市 100000
        摘要：所谓地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。随着中国城市化进程的快速推进，轨道交通、民用建筑的建设规模、复杂程度越来越大，涉及深基坑的工程也越来越多。地下连续墙被普遍应用到深基坑围护工程当中。地下连续墙的施工质量对整个地下工程的防水、防渗、及支护安全影响非常大。工程实例中，也时有因地下连续墙施工质量不合格而发生的基坑漏水，渗水，甚至基坑垮塌的事件。所以施工过程的质量控制至关重要，本文依本人参建的北京地铁17号线西坝河明挖车站为例，对影响地下连续墙施工质量的因素进行深入的分析和理论研究，结合现场实际情况总结经验发现不足，从而为后序地下连续墙的施工在提高施工水平、改善工艺、加快施工进度等方面做好技术储备及指导工作。
        一、导言
        地下连续墙是在基坑四周筑具有相当厚度（如800mm）的钢筋混凝土封闭的墙，它可以是建筑物基础外围结构，也可以是基础基坑的临时维护墙，地下连续墙止水性好，能承受垂直荷载，刚度大，能承受土压力、水压力的水平荷载，由于它的这些特性，因此地下连续墙有挡土、抗渗和承重的性能，是深基坑支护的多功能结构；对相邻建筑物影响甚小。已有测定记录在离已有建筑物20cm处可以深基坑施工，并无影响；可以施工成任意形状，墙体深度易于控制。
        二、地下连续墙的特点
        连续墙之所以能得到如此广泛的应用和其具有的优点是分不开的，地下连续墙具有以下一些优点：
        1、施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工。
        2、墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。
        3、防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。
        4、可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。
        5、可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大，易于设置埋设件，很适合于逆做法施工。
        6、适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。
        7、可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑维护墙，而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大荷载。
        8、用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构，是非常安全和经济的。
        9、占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。
        10、工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。
        三、地下连续墙的施工控制
        1、测量放线
        测量放线应根据地下连续墙轴线计算出导墙坐标，并落实施工单位自检和监理单位复检的“双检制”。
        2、导墙施工
        （1）导墙沟槽开挖
        ①导墙结构应建于坚实的地基上，确保导墙结构满足相关荷载要求。
        ②导墙开挖前应根据设计图纸及外放尺寸，实地放样出导墙的开挖宽度，并做好标记（洒白灰线）。
        ③沟槽应采用机械开挖、人工修边，不超挖、不欠挖，禁止挖掘机在导墙槽顶部或周边 3m 内来回走动。其净距应大于地下连续墙设计尺寸 40～60mm。挖土标高由人工修整控制，严禁超挖，如坑内有积水，应及时抽排。
        （2）钢筋绑扎
        钢筋网片绑扎应符合设计要求，网眼尺寸偏差±10mm。
        （3）模板安装
        根据定位点安装模板，导墙外侧可采用土模，内侧可采用钢模或木模。安装完成后应对模板垂直度和导墙边线进行复核，导墙内墙面与地连墙纵轴线平行度为±10mm，内墙面垂直度为 5‰，平整度为 3mm。
        （4）混凝土浇筑
        导墙两侧混凝土浇筑厚度应大于 150mm，轴线平行度为±10mm，导墙顶面平整度控制在 5mm 以内。
        （5）拆模及加设内支撑
        拆模时应保证其表面、棱角不受损坏，并及时在导墙内侧分层支撑，可采用方木支撑，按水平间距 2m，上下间距为 1.5m 的梅花型布置。
        （6）导墙混凝土养护及导墙土回填
        ①应采用塑料薄膜加盖土工布进行养护。
        ②导墙拆模、加撑后，应立即在导墙之间分层回填粘性土并压实，保证表面平整，用碎石覆盖或临时硬化，防止扬尘、扬灰。
        3.泥浆工程
        （1）泥浆池布置
        ①泥浆系统应设置废浆池、循环池、新浆池、搅拌桶、材料存放区等。可采用泥浆池或钢制泥浆箱。周边应设置安全护栏和人员操作台。
        ②泥浆棚应采用安装拆卸方便的全封闭结构，并满足抗风雨雪等受力要求。
        ③泥浆棚四周应设置高度不小于 1.2m 的组合钢护栏进行围护，并在醒目位置悬挂警示牌。
        （2）泥浆配合比设计和制备方法
        应根据地质、水文和本地区施工经验进行泥浆配合比设计，可采用优良的膨润土、纯碱、高纯度的CMC和自来水作原料，通过清浆冲拌和混合搅拌二次拌合而成。
        （3）泥浆搅系统、拌制方法及管路布设
        ①泥浆搅拌作业应在全封闭作业棚内进行，地面应填高，严禁膨润土受潮，泥浆搅拌机作业区的净空宜保证 5m 以上。
        ②泥浆搅拌直接影响泥浆的质量，必须严格按照操作规程执行，即先配制 1.5%CMC 均匀溶液，静止 5h，按施工配合比在搅拌桶中依次加入水、纯碱、膨润土，搅拌 3min 后加入 CMC 溶液，搅拌膨化 24h 后方可使用。
        （4）泥浆循环系统
        ①泥浆的性能指标必须满足《地下铁道工程施工及验收规范》GB 50299中新拌制泥浆性能的要求，并按规定对有关指标进行测试，检查新浆、循环泥浆和废泥浆的质量。
        ②泥浆回收时应采用泥浆分离器，筛离砂、泥块、石子等杂物，对处理后的泥浆进行性能指标检测，合格后方可进入泥浆循环系统，否则作废浆处理。
        （5）泥浆管路布设管路应采用硬质钢管，钢管应连接牢固，密封性良好，无漏浆现象，布设整齐，转弯平顺。
        4.成槽施工
        （1）槽段划分
        应根据设计图纸将地下连续墙分幅，局部位置可根据施工情况及成槽机情况进行优化分幅。在导墙上标出地下连续墙分幅线及幅号。

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        （2）成槽施工
        ①抓斗出入导墙口时应轻放慢提，防止泥浆的大幅度波动，影响导墙下面和背后的土层稳定，并及时补充泥浆，保证槽内泥浆液面高度距离导墙面 0.2m 左右，且高于地下水位 0.5m 以上。
        ②不论使用何种机具成槽，在成槽机具挖土时，严禁悬吊机具的钢索松驰，以保证成槽垂直精度。
        ③成槽作业中，应时刻关注侧斜仪器的动向，及时纠正垂直度偏差。
        ④单元槽段成槽完毕或暂停作业时，应立即将成槽机移开作业槽段。
        （3）槽段检验
        ①槽段平面位置偏差检测
        用测锤实测槽段两端的位置，两端实测位置线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位置偏差。
        ②槽段深度检测
        用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度即为该槽段的深度。
        ③槽段壁面垂直度检测
        用超声波测壁仪器在槽段内左中右三个点分别扫描成槽壁面，扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量（以导墙面为扫描基准面）与槽段深度之比即为壁面垂直度，三个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。
        （4）槽孔刷壁
        为提高接头处的抗渗及抗剪性能，在清孔之前，在连续墙接头处应采用特制刷壁器对先行幅墙体接缝进行刷壁清洗。反复刷动次数不少于 10 次，且刷壁器钢丝刷上无泥皮为止。刷壁清孔换浆后的出口泥浆指数应达到：比重<1.20、粘度<25s、含砂量<7%。
        （5）强制刷壁
        对黏附在 H 型钢、十字钢板等刚性接缝的型钢槽口上泥皮应采用带有重力导向的强制性地下连续墙接头刷壁器，及安装在刷壁器上的高强钢丝刷将其刷除。强制性刷壁器上下刷壁的次数不少于 20 次，且刷壁器钢丝刷上无泥皮为止。
        （6）清底换浆
        主要做法：地下连续墙清底有沉淀法和置换法两种。
        ①沉淀法扫孔：使用挖槽作业的液压抓斗直接挖除槽底沉渣。由于泥浆有一定的比重和粘度，土渣在泥浆中沉降会受阻滞，沉到槽底需要一段时间，因而采用沉淀法清底应在成槽（第一次扫孔）结束约 3h 后开始。
        ②置换法清孔
        置换法清孔是在抓斗直接挖除槽底沉渣之后，进一步清除抓斗未能挖除的细小土渣。清底方法：一般采用 Dg100 空气升液器，由起重机悬吊入槽，利用 6m³或 3m³的空气压缩机输送压缩空气，以泥浆反循环法吸除沉积在槽底部的土渣淤泥。清底开始时，采用起重机悬吊空气升液器入槽，并注意吊空气升液器的吸泥管不能一次放到槽底，应先在离槽底 1～2m 处进行试挖或试吸，防止吸泥管的吸入口陷进土渣里堵塞。清底时，吸泥管应由浅入深，使空气升液器的喇叭口在槽段全长范围内离槽底 0.5m 处上下左右移动，吸除槽底部土渣淤泥。
        5.钢筋笼加工场地布置
        （1）钢筋笼加工平台及钢筋棚制作根据设计图纸要求及施工现场的实际情况搭设，平台尺寸应满足地连墙最大钢筋笼尺寸。
        （2）钢筋笼平台定位用全站仪控制，标高用水准仪校正。
        （3）钢筋笼加工雨棚宜采用钢结构形式，强度应满足抗风雨雪等受力要求，空间应满足设备布置及钢筋笼加工需求。
        6.钢筋笼制作
        （1）钢筋下料：对每幅地连墙钢筋笼编制下料单，根据现场施工工艺、焊接及机械连接要求，钢筋下料满足设计和规范要求。
        （2）机械连接丝头加工：机械连接的钢筋端头首先要对原材端头进行切除，并对端头进行打磨，保证端头平整。
        （3）钢筋笼制作
        ①对钢筋笼主筋机械连接进行扭力值检查，根据规范要求抽检 10%。
        ②对焊接的桁架筋宽度尺寸和桁架筋的焊缝质量进行检查，满足单面焊搭接长度不小于 10d，双面焊不小于 5d。
        ③钢筋笼底层主筋和分布筋摆放完成后进行验收，验收完成后进行主筋与分布筋焊接，钢筋笼制作完成后进行整体验收。
        ④根据设计要求及监测需要，地下连续墙施工中需设置钢支撑预埋钢板、墙底注浆钢管、腰梁和压顶梁钢筋接驳器及监测用的钢筋应力计、测斜管等预埋件。
        ⑤在地下连续墙施工前，按照相关设计要求及监测需求统计每槽段需要预埋的预埋件种类、数量及型号，并逐一核对，防止漏埋。
        ⑥地下连续墙施工过程中，在制作好的钢筋笼上精确定位、安装各类预埋件，根据需要及要求采用相应固定措施，并预估因地下连续墙沉降等原因造成的尺寸偏差。
        ⑦预埋件安装完成后宜采用聚乙烯泡沫板覆盖保护。
        ⑧钢筋笼吊放过程中，严格保护预埋件，不得碰撞预埋件，以免变形移位，吊放完成后，利用导墙上控制线对钢筋笼位置和标高检查确认，以确保基坑开挖后位置准确。
        7.钢筋笼吊装
        （1）吊点检查
        根据吊装方案合理确定吊点，严格控制吊点焊接质量，重点检查焊缝长度、焊缝饱满度、有无烧筋等技术指标，确保吊点强度。
        （2）吊装外围警戒、吊装令
        钢筋笼吊装前由专职安全员向安全监理工程师进行报检，对现场吊装警戒和安全措施进行逐项排查，报检合格，签订吊装令，通知现场人员进行起吊。
        （3）钢筋笼吊装
        严格按照吊装方案进行吊装。为减少分节带来的不利影响，现场宜采用整体吊装，吊装时，应采用两台大型起重设备，分别作为主吊和副吊，同时作业，先将钢筋笼水平吊起，再在空中通过吊索收放，使钢筋笼沿纵向保持竖直后，撤出副吊，利用主吊吊装钢筋笼缓慢入槽并控制其标高，利用槽钢制作的扁担搁置在导墙上。
        8.混凝土浇筑
        （1）混凝土检测
        地下连续墙采用水下混凝土浇筑，坍落度应控制在 180～220mm，且应具有良好的和易性，满足设计要求的抗压强度等级、抗渗性能及弹性模量等指标，水灰比宜小于 0.55，并不得大于 0.6。
        （2）导管布置
        ①灌注混凝土采用的导管与钻孔灌注桩的要求相同。幅宽小于等于 6m 的槽段设置 2 根导管，幅宽大于 6m 的设置 3 根导管。导管间距小于 3m，导管距槽段端头不宜大于 1.5m，槽内混凝土面应均衡上升，两导管处的混凝土表面高差不大于 0.5m。地下连续墙混凝土浇筑必须在钢筋笼吊装完毕后 6h 内进行，刚开始浇灌时速度要快，使槽底沉渣随着混凝土表面一起上升，一次性要保证连续浇灌 6m 以上的混凝土。随着混凝土面的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持在 1.5～3m，严禁将导管提出混凝土面。导管提升时应避免碰撞挂住钢筋笼。
        ②施工中严格控制导管提拔速度和混凝土浇筑速度，应随时测量浇筑进度，根据混凝土浇筑方量和浇筑进度测算混凝土浇筑是否正常。
        ③每灌注 2 车混凝土应测量一次导管埋深及管外混凝土面高度，每半小时应测量一次导管内混凝土面高度。混凝土应连续灌注不得中断，间歇时间任何情况下不得超过 30min。
        ④浇灌混凝土时，槽段内的泥浆一部分抽回沉淀池，另一部分可暂时存放在导墙内，必须严格控制泥浆的液面标高。
        四、结束语
        地下连续墙在以后的工程中势必会得到更广泛的应用，还会遇到很多问题，本文只是一个阶段性的总结，希望对以后的工程有所帮助，如有不当之处将在后续工作中逐步改进。