地下連續墻接頭止水技術綜述及工程實踐

楊 益

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

地下連續墻是由很多槽段連接形成的，單元槽段當中接頭模式的選取與質量管理直接關系著墻體止水效果[1]。隨著城市建設規模的不斷升級，越來越多的超深超大型基坑在各種復雜的地質條件和水文環境下，止水防滲問題十分突出，稍有不慎可能釀成重大工程事故。為此地下連續墻槽段接頭止水技術也在不斷改進和創新。本文結合福州地鐵5號線金環路站超深地下連續墻工程實例，通過對工程特點、設計要求和施工要求等方面的綜合分析，選擇滿足工程要求的止水接頭形式，并制定相應的施工控制措施。

1 地下連續墻槽段接頭形式

地下連續墻的接頭形式有許多種，目前在實際工程中常用的接頭形式有接頭管、接頭箱、止水鋼板接頭、隔板式接頭、預制構件接頭等，其中本研究項目采用的是止水鋼板接頭。其包含十字、工字以及王字形等多種形式[1]，如圖1所示，其形式的選擇根據具體工程的水文地質條件及剛度、防滲等的要求來確定。

該類型的優點是：

1)具有較好的抗剪性能；

2)明顯增長的滲水路徑，止水效果較好。

其缺點在于：

1)接頭處鋼板用量較多，造價較高；

2)由于鋼板接頭的寬度稍小于地連墻槽段的寬度，因此在成槽澆筑混凝土時易產生繞流現象；

3)刷壁和清理側壁泥漿具有一定的難度。

2 槽段接頭止水技術的改進和創新

地下連續墻是由槽段連接起來的，槽段接頭形式不同，其止水效果也不同。除了槽段接頭本身具有一定的止水效果外，往往還需要通過改進接頭形式等措施來提高止水效果，加強防滲能力。目前槽段接頭止水效果改進技術大體上可以歸納為兩類：一類是對槽段接頭形式進行改進與創新，通過延長、阻斷滲流路徑提高止水效果；另一類是在槽段接頭處內、外側通過壓漿加固等措施形成止水帷幕，提高止水效果。

2.1 槽段接頭形式改進創新

通過對原槽段接頭形式進行改進創新，以提高槽段接頭擋土、承重、防滲的能力。主要的形式包括雙止水鋼板接頭、燕尾型接頭、套銑接頭等，其中本研究項目采用的是雙止水鋼板接頭。

蔣學文等[2]對地下連續墻雙止水鋼板接頭形式進行了研究與實踐，其原理是接頭部位墻體的內外選擇兩塊鋼板用作接頭止水，經阻止地下水的滲漏途徑達到止水目的；鋼板之間選擇鋼筋網融合快易收口網用作混凝土隔離網，以阻隔早期單元槽段混凝土澆筑時流進槽段，示意圖如圖2所示。接頭時根據設計圖紙加工，與鋼筋網焊接為總體，總體起吊、放入，雙止水鋼板連續墻端部有定位、防水、圍護和連接功能。雙止水鋼板在保證接頭止水效果的同時，由于其取消了腹板，相較于工字鋼接頭用鋼量、焊接工作量都大大減少，經濟、快速、環保。

2.2 槽段接頭處加固止水

本研究項目采用的是三管高壓旋噴樁進行補充加固止水。該工藝始于20世紀70年代初，主要是利用旋轉鉆機將噴射注漿管下入到土層的預定部位，以高壓射流直擊、切割、損壞、剝蝕原地基物料，使水泥漿液與土粒顆粒強制攪拌混合至凝結硬化，從而形成較為穩定的固結體。由于地下連續墻的主要滲漏點在槽段接頭處，高壓旋噴樁可布置于地下連續墻槽段接頭處的基坑外側，在接頭處形成一道止水帷幕從而達到接頭止水的效果[3,4]。

3 工程案例

3.1 工程概況

福州地鐵5號線一期工程金環路站位于金洲南路和鳳岡路路口處，車站跨路口呈自西北向東南布置，為地下兩層單柱兩跨矩形框剪結構，采用島式站臺。車站外包總長206.5 m，標準段寬19.7 m，車站基坑深約17.46 m。車站主體采用明挖順筑法施工，基坑采用地下連續墻+內支撐體系，地下連續墻共計80幅，厚墻800 mm/1 000 mm，最大深度達69 m(寬7.5 m，厚1 m)，50 m以上墻幅占總墻幅的46.5%。

3.2 地質與水文條件

1)地質條件。

金環路站項目基坑范圍內主要為第四系人工填土層(包括雜填土和填石)、海積相淤泥、淤泥質土、淤泥夾砂、(含泥)中砂、粉質黏土層、燕山期花崗巖風化巖和基巖。

2)水文條件。

地勘報告揭露的地下水根據埋藏條件涉及上層滯水與承壓水兩類。而承壓水根據賦存介質又能分成松散巖類間隙承壓水與基巖孔隙裂縫承壓水。基巖孔隙裂縫水是賦存在深度花崗巖的砂土狀強風化帶與碎塊狀強風化帶內，基巖裂縫水賦存在深度花崗巖的碎塊狀強風化與中風化帶中，受制于巖性與地質構造，滲水性與富水性比較弱，補給源頭是含水層側向補給與頂部含水層垂直提供，承壓性較弱。

3.3 地連墻槽段接頭止水方案

本工程的特點可歸納為：工期要求較緊、地連墻的施工深度大、地下水豐富且地層滲透性強(富水砂層和富水卵石層)，因此要求止水接頭要施工速度快、結構強度和剛度好，同時又具有較好的止水防滲性能。

另外，本工程的地下連續墻存在特殊的變截面墻段，在變截面處僅用工字鋼難以達到較好的止水效果，同時易存在應力集中現象，強度要求更高，因此，在變截面處創新性地選用“工字鋼接頭+旋噴樁”止水方案。

1)槽段接頭止水方案。

本工程地下連續墻槽段接頭選用的工字鋼接頭施工操作較方便，施工工藝較成熟，易于保證接頭質量，且其止水效果較好。考慮到非對稱型工字鋼接頭的滲徑比對稱型接頭的滲徑長很多，防滲性能要優于對稱型工字鋼接頭，且非對稱型工字鋼接頭在二期槽段施工時對鉆頭的導向性也較好，因此最終采用非對稱型工字鋼接頭，其大樣圖如圖3所示。

一期槽段建設時，因墻幅接頭和端孔間存在間隙，為避免混凝土澆筑時繞過間隙充填后續槽段部位，導致后期槽段建設困難，工字鋼兩側設止漿鐵皮防止繞流影響。

2)變截面處接頭止水方案。

本工程地下連續墻設計有兩種墻厚，分別為800 mm和1 000 mm，為了確保地下連續墻變截面處的止水效果，在采用工字鋼接頭的情況下，在變截面處(外側)采用3根φ800 mm@600 mm旋噴樁止水，深度為36 m，約為基坑開挖深度的2倍。

3.4 地連墻槽段接頭施工控制

1)加強接頭清刷與清底換漿工作。

地下連續墻成槽后要先用成槽機開展清孔與換漿工作，以去除槽底雜物，置換出槽中稠泥漿，直到沉渣厚度、槽中泥漿指標滿足設計要求為止。然后通過吊車吊刷壁器來清理已澆墻段混凝土接頭，指先用刷泥板清理接頭泥土，然后用帶短鋼絲刷一頭刷去接頭雜質，上下刷壁至少10次，直至刷壁器的毛刷面沒有泥為止，保證接頭面混凝土接合密實。清底換漿時，要保證槽內一直充滿泥漿，嚴格控制吸漿量與補漿量的平衡，不得使泥漿溢出槽外和令漿面小于導墻頂面之下0.5 m，以保障槽壁穩定。混凝土澆筑前，檢驗清槽質量，令槽底泥漿比重低于1.15，沉渣厚度不大于100 mm。

2)管理接頭處混凝土質量。

接頭處混凝土澆筑不密實會引起滲漏現象，所以要保證接頭處混凝土有較高的和易性、流動性，科學配比混凝土材料。對于泥漿中混凝土的特點與泥漿對混凝土的影響，混凝土強度比設計強度增大5 MPa，在選料上盡量使用優質防水混凝土。運輸時，在混凝土內加入一定的添加劑，降低水灰比，提高流動性，延遲初凝時間。澆筑混凝土時，適當提升施工作業面，提升料斗高度，以保障混凝土在水下的擴散壓力。

3)立即施作接頭附近支撐。

地下連續墻在開挖過程中若未及時施作接頭處支撐，會導致地連墻產生較大變形，接頭處變形尤為明顯，從而造成接頭處滲漏。故施工時要嚴格根據設計的開挖進度處理，及時安裝支撐，加強現場生產監測。

4)嚴格控制鋼筋籠的垂直度。

鋼筋籠由于吊放時偏心、接頭未清刷干凈等原因會產生偏斜，鋼筋籠偏斜會嚴重影響地連墻的整體剛度，影響接頭處的止水效果。在本工程施工過程中，鋼筋籠起吊采用雙吊多點起吊法，對吊點加固鋼筋和吊筋進行詳細驗算及嚴格驗收。鋼筋籠下放時保證垂直且緩慢，面臨障礙物時要提起，摸清并清理障礙物后方可下放。

4 結語

地下連續墻具有擋土、承重、防滲等功能，已在深基坑項目中得到廣泛使用。地下連續墻屬于分槽段建設的，各槽段間通過接頭實現銜接，而接頭部分即是地下連續墻的薄弱部位，需要采取相應的措施提高其強度、剛度和防滲能力。

本文首先歸納總結了現有的地下連續墻接頭形式以及在接頭止水方面的改進和創新成果，然后根據工程案例——福州地鐵5號線金環路站超深地下連續墻開展槽段止水接頭選型、施工控制等研究。案例中墻厚變截面處創造性地選擇“工字鋼接頭+旋噴樁”的接頭及止水形式，并提出了相應的地下連續墻接頭施工控制措施，以確保地下連續墻接頭施工質量。

福州地鐵5號線金環路站深基坑開挖后的實際情況表明，本工程地下連續墻接頭質量良好，滲漏水情況極少，達到了預期的止水效果，節約后期堵漏成本約100萬元。