淺析深隧地下連續墻工藝及監督管理要點

顧俐格

（上海市水務建設工程安全質量監督中心站，上海 200237）

0 引言

為貫徹“海綿城市”建設要求，體現因水制宜、因地制宜的治水方略，上海提出建設蘇州河深層排水調蓄管道系統工程。該工程在軟土地基中實施 105 m 超深地下連續墻實屬國內首次，其施工難度大、技術復雜、對環境影響控制要求高，如作為豎井圍護結構的地下連續墻施工中出現質量問題，在后期豎井開挖過程中可能會造成涌水、涌砂、滲漏水等情況發生，影響基坑開挖過程中的安全；嚴重時會導致豎井變形及周圍建筑物沉降過大、豎井失穩、垮塌等安全事故。因此，對于深隧地墻各道施工環節的質量控制顯得尤為重要。此類工程監督管理也沒有現成的經驗可以借鑒，本文以工程實例闡述了監督過程中的管理要點。

1 工程概況

蘇州河深層排水調蓄管道系統工程，建成后可實現系統提標、排水防澇、初雨治理三大核心功能，其深層調蓄管道全長約 15.3 km，管道內徑 10 m，位于地下約40～60 m。為控制工程施工風險，先行實施苗圃-云嶺西試驗段，采用盾構掘進方式，其中苗圃作為盾構始發井，云嶺西作為盾構接收井。豎井基坑開挖深度 58.65 m，采用超深地下連續墻作為豎井圍護。超深地下連續墻深度 105 m，內外圈厚度 1.0～1.5 m，采用套銑接頭，垂直度要求 1/1 000，作為軟土地基中的首次嘗試，存在著許多風險和挑戰（見圖 1）。

圖1 深隧地墻平面圖

2 地質情況

根據可行性勘察孔顯示，超深地墻主要穿越黏性土、粉性土及砂土層，地墻墻底進入⑩及⑩夾層，且未隔斷⑩夾層。其中穿越的⑦層為第Ⅰ承壓水，⑧2 層含微承壓水，⑨層為第Ⅱ承壓水層，含水量大，水頭壓力接近 1 MPa。水文地質勘查表明，⑧2與⑨層第Ⅱ承壓水層存在水力聯系（見圖 2）。

圖2 深隧基坑地質剖面圖（單位：mm）

3 難特點分析

3.1 成槽工藝選擇

現有地墻成槽工藝有三種：純抓、純銑和抓銑結合，主要由抓斗式成槽機、銑槽機這兩種設備來實現。

抓斗式成槽機易于操作維修，廣泛應用在軟弱的沖積地層，但當土層貫入度（N 值）過大時，抓斗系統的垂直度無法有效控制。由地勘資料可知，該處⑦～⑩夾層 N 值達 28～81，顯然單純利用抓斗成槽并不適合超深地墻施工。銑槽機成槽深度深、適應地層能力強、具有優良的糾偏性能可以提高垂直度精度，但在上部黏土層銑槽時，泥漿性能較差，影響施工工效。另一種方式抓銑結合，上部抓斗成槽下部銑槽，與純銑相比，上部的施工速度快、有效能耗低，但由于抓槽和銑槽垂直度精度不同，不利于下部銑槽垂直精度的控制［1］。

綜上，抓銑結合的施工效率雖高，但從對超深地墻的整體精度控制來說，純銑更好，因此選擇純銑。同時銑接頭與傳統鎖口管、十字鋼板等柔性接頭相比可以將槽段接縫部分的泥沙以及搭接部分的混凝土直接銑削掉，把接縫泥沙減少到最低并形成致密的鋸齒狀接頭，且由于其工藝特點，不存在鎖口管垂直度控制不佳、頂拔困難、混凝土繞流等影響地下連續墻施工質量的問題，比常規接頭更有質量保證。

3.2 銑槽方式選擇

銑槽有單刀成槽和三刀成槽兩種形式，兩種方式各有利弊。單刀成槽具有減少鋼筋籠重量；節省拼接時間，利于成槽X方向垂直度控制的優點。但槽段數量多，接縫數量增加，對地下水滲漏控制不利；對整幅鋼筋籠的剛度要求高，不利于吊裝拼接；成槽過程中，需往復提斗，確保成槽通道的暢通。三刀成槽的地墻接縫少，利于地下水處理。但鋼筋籠重量較大，增加拼接時間及吊裝設備負荷；成槽及混凝土澆筑所需時間加長，對槽壁穩定性有一定影響［2］。最終深隧工程從基坑結構安全角度考慮選擇三刀成槽，通過籠體分節吊裝，減小吊裝風險。

3.3 垂直度要求高

深隧試驗段周邊環境保護要求高，緊鄰多個構筑物及多條管線，距離最近的煤氣管僅 4.5 m，森星高爾夫樓僅 8.2 m。為避免因地墻接縫滲漏造成的周邊建構筑物沉降，將地墻的垂直度由常規的 1/300 提高到了 1/1 000。這主要是考慮到地墻接縫的止水性能，超深地墻為套銑接頭，設計要求內側搭接長度 20 cm，以 1/300 的垂直精度控制，兩搭接槽段往最不利方向偏斜，則 105 m 地墻的偏差會達到 70 cm，導致相鄰兩幅地墻無法搭接，從而造成豎井滲漏，對周邊環境造成影響。因此從搭接量角度出發，垂直精度必須控制在 1/1 000 以上。

3.4 泥漿性能

護壁泥漿能夠平衡水土壓力避免塌方，形成泥皮防止泥漿受地下水稀釋或泥漿水分流失。影響泥漿性能的主要指標如下。①比重。比重越大，槽壁越穩固，但比重過大，會使泥皮增厚疏松，不利于固壁。②黏度。黏度大，懸浮土渣和鉆屑能力強，但易糊斗，黏度小，不利于防止泥漿漏失和流沙層。③含砂率。含砂率大，土渣等易沉落槽底形成沉渣，泥漿的含砂量愈小愈好。④pH 值。膨潤土泥漿呈弱堿性，pH 值一般為 8～9，pH 值＞11 的泥漿易產生分層現象，失去護壁作用。⑤泥皮厚度。泥皮愈平坦、愈薄，則泥漿質量愈高［3］。

深隧的超深地墻需要避免穿越承壓水層，尤其是⑧2 和⑨ 層對護壁泥漿的影響；其三刀成槽所帶來的約60 h 成槽、12 h 吊裝及 12 h 混凝土澆筑容易在過程中造成泥漿劣化導致槽段塌方。因此常規的泥漿配比已無法滿足超深地墻的要求，需要特別制備泥漿，并監測不同時期泥漿的性能。

3.5 鋼筋籠制作精度

地下連續墻鋼筋籠采用分節對接，且圓豎井地墻采用的是多段擬圓，內部還布設多根注漿、檢測、監測、冷凍管等，這對制作、對接都提出了很高的要求。若鋼筋籠制作出現偏差，可能會出現鋼筋籠無法對接、對接率不達標；銑槽過程中銑切到鋼筋；無法注漿、檢測、冷凍；更有甚者破壞圓豎井的整圓度，從力學特性角度，偏差幅的接縫可能成為接縫的薄弱環節，被承壓水破壞，造成地墻的滲漏。因此，需要確保其制作精度符合規范及設計要求。

3.6 混凝土澆筑

超深地墻混凝土采用澆導管水下灌注，其 105 m 的澆筑高度對混凝土的坍落度提出很高的要求，需避免在澆筑過程中混凝土的離析。澆筑是由籠體導管倉向墻兩端擴散，過程中無法用振搗棒振搗，因此混凝土的擴展度和澆筑的導管直接影響著地墻的質量。澆筑還需要保證其連續性，過程中混凝土拌站的管理、車輛的交通組織，每一環節都需要嚴格把控，確保混凝土連續澆筑。

4 超深地墻施工的監督管理要點

4.1 導墻

地墻的成槽垂直度影響因素有 3 個：導墻的垂直度、設備就位水平狀態、操作人員的技術水平。因此必須確保導墻施工的垂直精度。超深超厚的地墻，在成槽、鋼筋籠吊裝等環節會頻繁使用大型機械，這些大型機械會對土體產生側推力，對導墻的承載內力和變形能力要求很高，因此制作導墻時外側上翼緣與場內重型道路雙層水平筋搭接焊連接形成整體，保證導墻的垂直度。導墻制作過程中主要抽查以下參數是否滿足要求，如表 1 所示。

表1 導墻施工質量控制表

4.2 泥漿制備

在經過了 7 種泥漿配比方案的試驗后最終確定優鉆 100 型復合鈉基膨潤土摻加重晶石粉的配置，并要求加強對泥漿性能的監測，分早、中、晚 3 個時段，對各泥漿池、泥漿筒倉以及槽段內的泥漿進行檢測，確保泥漿指標在要求的允許范圍內。隨機抽查新鮮泥漿、循環泥漿、再生泥漿、被置換泥漿，泥漿現場檢查指標（比重、黏度、含砂率、pH 值）如表 2 所示；重點檢查清基刷壁完成后的 100 % 泥漿置換。

表2 地下連續墻泥漿質量控制標準

4.3 成槽工藝及接頭

為了確保首次軟土地基突破性嘗試的順利進行，也為了確保高精度 1/1 000，深隧工程采用純銑工藝，并特別引進了德國寶峨自帶糾偏、測斜功能的 MC96 和 MC128 銑槽機進行作業。在銑槽過程中貫徹“慢銑、隨測、勤糾”，分段銑分段進行超聲波檢測，避免已偏斜槽段形成不良導向，影響整幅成槽質量。

確立首件制要求，先做的 3 幅（一期 2 幅，二期 1 幅）每幅都會進行深度、槽位、墻厚、垂直度、沉渣厚度、刷壁情況的檢查，后期檢查頻次不少于總幅數的 10 %，并重點檢查操作人員技術交底、垂直度控制、槽壁穩定，如表 3 所示。

表3 地下連續墻成槽施工質量控制表

4.4 鋼筋籠制作及吊裝

超深地下連續墻的鋼筋籠總長 105 m，采用分節對接，其中的一期槽段為異形幅（扇形），現場搭建長 150 m，寬 10 m 的自測平臺可調鋼筋胎膜場地，在每幅鋼筋籠制作前對胎膜進行標高控制復查，且實時檢測胎膜場地情況，確保平臺形狀規則平整。

焊接制作過程中分為六大“工序驗收”即：鋼筋加工，下排鋼筋，桁架，上牌鋼筋，預埋件、附件，鋼筋籠整體驗收。對吊點鋼板等重要部位，要求焊接、驗收人員在施工、檢查完成后簽字確認，強化其責任意識。

鋼筋籠正式起吊前檢查起吊設備、吊索具及鋼筋籠是否滿足吊裝需求，為了確保分節鋼筋籠間連接的有效性，并驗證鋼筋籠制作的精度，接駁器對接接頭合格率要求為 100 %。對接完成后由總包及監理單位進行對接率檢查并掛牌驗收后方可下放鋼筋籠，如表 4 所示。

4.5 混凝土澆筑

為確保其原材性能，每月對拌站進行原材料取樣，確保其原材料滿足要求。進場混凝土每 4 車進行一次性能指標檢測，擴展度需滿足 500～600 mm 才允許使用，出現不合格車次則逐車測定，不合格混凝土立即退場。

導管可謂水下混凝土澆筑的“生命線”，由于在超深地墻施工中使用，如導管剛度不滿足要求，在巨大的泥漿壓力作用下容易變形影響混凝土澆筑；如導管接頭在泥漿壓力下滲漏，則地墻可能存在夾泥現象。因此，超深地墻的導管要求提前做好水密性試驗，壓力滿足了才能使用。施工過程中每月抽檢 30 m 導管隨機進行水密性抽檢，若存在水密性不合格，則全部檢測，不合格管材嚴禁使用，確保導管密封性，進而保證混凝土澆筑質量。

表4 地下連續墻鋼筋籠施工質量控制表

5 結語

最終，通過提前埋設深套管對整個地墻斷面取芯及聲波透射法檢測，抽檢的地墻墻體及接縫質量均滿足設計要求，總體質量優良，垂直度也全部達 1/1 000 以上，這可謂是超深地墻在軟土地基上一次成功的挑戰。

如此大規模的地墻需達到 1/1 000 的垂直度，對于每一環節都必須嚴格把控，對于此項開創性的工程，監督管理沒有現成的經驗可以借鑒，本文就監督過程中的質量管控進行了梳理，希望對今后類似工程的管理提供參考。Q