地下連續(xù)墻常用接頭形式及其施工控制要點

王理想

（上海市基礎(chǔ)工程集團有限公司，上海 200433）

0 引言

城市土地資源越來越稀缺，地下空間開發(fā)越來越緊迫，中心城區(qū)越來越擁堵，給施工設(shè)備和施工技術(shù)均帶來了全新的挑戰(zhàn)。在地下空間開發(fā)中，涌現(xiàn)了很多的新設(shè)備、新工藝和新技術(shù)，讓我們的城市發(fā)展更加快速，加快了中國的城市化進程。

地下連續(xù)墻作為城市地下空間開發(fā)的最重要的技術(shù)之一，具有非常多的優(yōu)點，如施工設(shè)備的噪音低、震動小，結(jié)構(gòu)的剛度大、整體性好、抗?jié)B性能好，可以兼做主體結(jié)構(gòu)的一部分，節(jié)約空間等，為城市發(fā)展做出了重要的貢獻［1］。當然也存造價較高，需要排放泥漿、接頭容易出現(xiàn)滲漏等一些缺點，針對這些目前也有很多的解決方案，如泥漿固化和分離，讓地下連續(xù)墻可以實現(xiàn)綠色施工。

地下連續(xù)墻的接頭是地下連續(xù)墻成功最關(guān)鍵的因素之一。對于接頭的研究國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究和應(yīng)用。隨著地下連續(xù)墻在工程中的應(yīng)用越來越多，接頭技術(shù)也隨之快速發(fā)展。本文主要從地下連續(xù)墻的常用接頭形式進行論述，介紹常用接頭主要施工控制要點，為以后使用時提供一定的參考，減少地下連續(xù)墻接頭處的滲漏水隱患，讓地下空間開發(fā)更加順暢。

1 常見接頭形式

地下連續(xù)墻在應(yīng)用過程中，接頭技術(shù)也出現(xiàn)了各種各樣的形式，主要分為剛性接頭和柔性接頭，包括鎖口管接頭、十字鋼板接頭、工字鋼接頭、V 字型接頭、預(yù)制接頭、橡膠止水接頭、套銑接頭以及Ⅱ型接頭等。接頭形式的不同導(dǎo)致施工工藝和控制要點也不盡相同，在選擇接頭時需要根據(jù)環(huán)境情況、受力要求以及使用功能等因素綜合確定［2］。下面將針對地下連續(xù)墻常見的接頭形式，對其優(yōu)缺點、適用性和施工控制技術(shù)要點進行介紹。

1.1 鎖口管接頭

鎖口管接頭是最為常用的接頭形式，又稱為接頭管，一般為封閉的圓形鋼管，屬于柔性接頭。鎖口管一般適用于深度≤50 m、厚度≤1 200 mm 的地下連續(xù)墻。

鎖口管接頭具有構(gòu)造簡單，工藝成熟，造價低、施工方便等特點，缺點是剛度差、抗剪能力弱，受力易變形，接頭光滑易造成滲漏，而且在混凝土澆筑過程中需要控制鎖口管拔除的時機，否則在混凝土終凝后拔除困難，甚至經(jīng)常出現(xiàn)拔斷的情況，如圖 1 所示。

圖1 鎖口管接頭示意圖

鎖口管及連接件應(yīng)具有足夠的強度和剛度，防止在混凝土澆筑和起拔過程中產(chǎn)生變形和拔斷。鎖口管在首次使用時，應(yīng)在現(xiàn)場進行組裝試驗并進行編號配對，防止出現(xiàn)型號不匹配的情況，影響地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。

施工前應(yīng)對鎖口管的頂拔力進行計算，頂拔鎖口管的設(shè)備應(yīng)與所需要的頂拔力匹配，在混凝土澆筑前頂拔設(shè)備應(yīng)就位。鎖口管下放時應(yīng)垂直、緩慢，管底應(yīng)進入槽段底部原狀土。混凝土澆筑完成后，應(yīng)根據(jù)澆筑初凝和終凝時間確定鎖口管起拔時間，在混凝土初凝后開始逐漸頂升鎖口管，每 15～30 min 頂升一次。為防止破壞接頭混凝土，在前期每次提升高度為 50～100 mm，并應(yīng)在混凝土終凝前全部拔出。鎖口管起拔過程中應(yīng)保持垂直、勻速、緩慢、連續(xù)，且在起拔過程中孔內(nèi)應(yīng)及時注入泥漿，防止鎖口管起拔后留下的圓孔塌方，起拔后應(yīng)將粘附在接頭管上的淤泥和泥漿等雜物清洗干凈。

1.2 工字鋼接頭

工字鋼接頭類似“工”字形狀，有時候也稱為H型鋼接頭。由于工字鋼接頭可以有效連接先施工幅與后施工幅，具有較好的整體性，能夠有效傳遞基坑外側(cè)的水平力和豎向力，受力及防水性能均較好，屬于剛性接頭，如圖 2 所示。

圖2 工字型鋼接頭示意圖

工字鋼的鋼板厚度和翼緣每側(cè)伸出長度可以根據(jù)地下連續(xù)墻厚度進行綜合選擇，如表 1 所示。工字鋼接頭處的預(yù)挖除區(qū)域的寬度可根據(jù)地下連續(xù)墻厚度和翼緣伸出長度綜合確定，一般可以取為為 350～600 mm。

表1 工字鋼鋼板厚度和翼緣伸出長度表

工字鋼接頭的上端一般應(yīng)高出地下連續(xù)墻墻頂泛漿高度，下端應(yīng)插入槽底，并應(yīng)采取防止混凝土繞流措施。一般工字鋼背面需要進行填充，防止混凝土繞流，目前常用的回填方式有袋裝土或袋裝碎石、安放接頭箱或泡沫塑料等［3］。待施工槽段進行施工時，應(yīng)先對接頭位置的回填材料、繞流混凝土等進行清理，然后再進行刷壁。

1.3 十字鋼板接頭

十字鋼板接頭為“十”字形的鋼板樁組合而成，與工字鋼接頭類似，具有良好的止水性能和整體性，抗剪性能好，能夠較好傳遞荷載，屬于剛性接頭的一種，如圖 3 所示。但是施工稍顯繁瑣，需要使用接頭箱配合施工，施工難度大，同時刷壁和清除繞流泥漿有一定的困難，且接頭處鋼板用量較大，施工造價相對較高。

圖3 十字鋼板接頭示意圖

十字鋼板接頭的鋼板厚度和長度可根據(jù)設(shè)計要求和地下連續(xù)墻厚度等因素綜合確定，十字鋼板參數(shù)如表 2 所示。十字鋼板上端須高出地下連續(xù)墻泛漿高度，下端應(yīng)插入槽底≥ 500 mm，并應(yīng)采取防止混凝土繞流措施。

表2 十字鋼板參數(shù)表

采用十字鋼板接頭施工時，由于十字鋼板的形狀，為了防止混凝土出現(xiàn)繞流情況，在施工中一般配置 2 片獨立式接頭箱。同時接頭箱底部宜填袋裝碎石，為了防止基坑開挖墻體出現(xiàn)滲漏水等問題，回填面應(yīng)在基坑開挖面以下，與基坑開挖面之間的距離≥6 m，回填應(yīng)分層進行，分層高度≤5 m，兩側(cè)回填應(yīng)對稱、均勻、分層壓實。后期發(fā)現(xiàn)混凝土繞流時應(yīng)及時清除干凈，為后續(xù)槽段墻體質(zhì)量提供保障。

1.4 V 字型鋼板接頭

V 字型鋼板接頭為類似英文字母“V”字形狀而得名，具有施工方便、防止混凝土繞流、刷壁方便、接頭質(zhì)量好等優(yōu)點，多用于深度較大的地下連續(xù)墻，如圖 4 所示。但是由于 V 字型鋼板接頭屬于柔性接頭，剛度較差，受力容易變形導(dǎo)致接頭出現(xiàn)滲漏水，而且防止繞流的止?jié){布安裝較為困難，施工時容易損壞，施工時需要引起注意。

圖4 V 字型鋼板接頭示意圖

V 字型鋼板接頭施工時，在先行施工槽段鋼筋籠鏈接 V 字型鋼板，接頭兩側(cè)和底部鋼板可以適當加長 300～500 mm，以防止混凝土出現(xiàn)繞流，同時在 V 型鋼板兩側(cè)外包止?jié){布，一端固定于 V 型鋼板接頭的螺栓處，一端綁扎于鋼筋籠上，上下搭接寬度為 1.0～1.5 m。后施工槽段施工時，應(yīng)采用專用接頭刷進行刷壁，以刷壁器上無泥方停止刷壁，若出現(xiàn)先行槽段繞流混凝土，應(yīng)用專用鏟具清除干凈。

1.5 橡膠止水接頭

橡膠止水接頭是近些年新研發(fā)的一種新型接頭［4］。由于其接頭工藝的特殊性，使得橡膠止水接頭專用的接頭箱在后期施工槽段開挖完成后才拔除，并在拔除的同時置換新鮮泥漿，故先期施工的接頭處較難形成泥皮或者泥皮較薄，使得后期澆筑混凝土與先期澆筑槽段混凝土可以很好地結(jié)合，因而接縫處具有良好止水效果。目前應(yīng)用于深度≤60 m、厚度≤1 200 mm 的地下連續(xù)墻，如圖 5 所示。

圖5 橡膠止水接頭示意圖

由于橡膠止水接頭的接頭箱底部為平面，為了使得接頭箱可以順利下放，同時使接頭箱背部可以緊貼土體，以防混凝土澆筑時出現(xiàn)繞流，因此在地下連續(xù)墻采用橡膠止水接頭時，成槽機抓斗采用方斗進行成槽，保證開挖面的平整，以便與接頭箱可以較好結(jié)合。

橡膠止水接頭施工時，首先采用木楔將橡膠止水帶臨時固定在接頭箱上；其次對接頭箱進行涂抹脫模劑；最后在導(dǎo)墻上放置固定支架對接頭箱進行固定，保證接頭箱的垂直度，同時起到預(yù)防接頭箱脫落的風(fēng)險。

橡膠止水接頭箱不采用像鎖口管一樣的頂拔設(shè)備進行拆除，采用頂拔設(shè)備頂拔時可能會造成橡膠止水帶破壞。接頭箱主要采用側(cè)向剝離的方式進行拔除。拔除前應(yīng)確保橡膠止水接頭箱背側(cè)土體和繞流混凝土清除干凈，槽段內(nèi)已完成清基，同時要求相鄰槽段已完成混凝土澆筑時間不得少于 24 h，以防止混凝土被破壞。

1.6 套銑接頭

套銑接頭是利用銑槽機可切削混凝土的能力直接切削已成槽段的混凝土，在不采用鎖口管、接頭箱等情況下形成具有良好止水性能的地下連續(xù)墻接頭。

套銑接頭是近些年新研發(fā)的一種新型接頭［5］，具有施工方便、節(jié)省鋼板等接頭材料、混凝土澆筑時無繞流問題、先期槽段和后期施工槽段接縫結(jié)合性較好、止水效果好等優(yōu)點，應(yīng)用范圍廣，基本上可適用于任意深度和任意厚度的地下連續(xù)墻，特別適用于超深地下連續(xù)墻的施工。目前超過 75 m 的超深地下連續(xù)墻多采用套銑接頭進行施工。

套銑接頭分 2 個階段實現(xiàn)，一期槽段施工和二期槽段施工。施工時，首先施工一期槽段，然后在相鄰兩個一期槽段中間利用銑槽機切削混凝土形成二期槽段，銑削面混凝土?xí)袖忼X形狀，二期槽段澆筑混凝土?xí)r將會與一期槽段緊密結(jié)合，因而具有良好的防滲漏作用，如圖 6 所示。

圖6 套銑接頭示意圖

由于銑槽機的施工精度較抓斗式成槽機高，因而采用套銑接頭時垂直度一般可以按 1/500 進行控制。套銑接頭的銑削面距離一期槽鋼筋籠的距離主要根據(jù)地下連續(xù)墻的深度和垂直度確定，如式（1）所示。

式中：D為銑削面距離一期槽鋼筋籠的距離，mm，H為地下連續(xù)墻的深度，mm。

為了防止二期槽段施工時，銑槽機切削到鋼筋籠，造成銑槽困難、泥漿漿管堵塞、銑槽機齒輪箱損壞等問題，一般在鋼筋籠側(cè)邊需要預(yù)留足夠的素混凝土，二期混凝土切削量，常規(guī)為 0.3 m。在一期槽段鋼筋籠設(shè)置 PVC 限位塊來保證素混凝土的寬度，限位塊設(shè)置在鋼筋籠兩側(cè)，限位塊長度可取 300～500 mm，豎向間距一般為 3～5 m 設(shè)置一個。

為了保證二期銑槽時的施工垂直度，可在一期槽段混凝土澆灌前在分幅線位置安放導(dǎo)向插板，插板長度≥6 m，在澆筑時應(yīng)對導(dǎo)向插板做好固定。二期槽段銑槽時，兩側(cè)一期槽完成混凝土強度應(yīng)相差不大，可按混凝土澆筑時間不少于 3 d 或混凝土強度達到 C20 級進行控制。

2 應(yīng)用案例

地下連續(xù)墻接頭根據(jù)不同的環(huán)境保護要求和結(jié)構(gòu)使用要求選擇合適的接頭形式，剛性接頭和柔性接頭使用的條件也不同，受施工條件和環(huán)境等因素影響較大。下面將結(jié)合以上常見的接頭形式，給出一些工程應(yīng)用的案例和接頭的使用效果，方便以后碰到類似項目參考使用。

2.1 十六鋪地區(qū)綜合改造工程

該項目位于黃浦江西岸，基坑周邊延長約 1 360 m，基坑面積約 22 500 m2，基坑開挖深度 13.45 m，采用 800 mm 厚的地下連續(xù)墻，深度分別為 25.35、26.35、28.35 m，共計 204 幅，接頭均采用圓形鎖口管接頭。非臨江側(cè)地下室，地下連續(xù)墻既作為基坑圍護又作為地下室外墻。臨江側(cè)地下室，地下連續(xù)墻既作為基坑圍護又作為地下室外墻和防汛墻使用。本工程采用鎖口管接頭形式，開挖后止水效果良好，能夠滿足使用要求。

2.2 南京世茂 NO.2016G11 項目

該項目位于市中心區(qū)域，周邊道路交通繁忙，兩側(cè)建筑物密集，地下管線眾多，環(huán)境復(fù)雜，保護要求高。本項目為住宅項目，為地下 2 層，局部地下 3 層結(jié)構(gòu)。地下 2 層基坑開挖深度約 6.7～10.6 m。地下 3 層基坑開挖深度約 10.5～13.8 m，電梯井超挖 5 m，基坑總面積約 7 750 m2?；訃o結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻圍護形式，厚度為 1.0 m 和 1.2 m，共計 46 幅，地下連續(xù)墻進入中風(fēng)化巖 1 m，深度為 62.3 m，接頭均采用工字鋼接頭，垂直度要求均為 1/500。最終該項目順利完成，保護了周邊環(huán)境的安全。

2.3 徐家匯中心虹橋路地塊

徐家匯虹橋路地塊項目為商業(yè)、辦公綜合體建筑，地上建筑包括 370 m 塔樓、220 m 高塔樓、酒店、商業(yè)裙房；地下室大部分為 6 層，局部 1～4 層。該項目鄰近地鐵車站，周邊環(huán)境復(fù)雜，圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻。

基坑 6 層地下室區(qū)域外圍采用厚度為 1.2 m 深度為75 m 的地下連續(xù)墻，接頭為套銑接頭形式，共計 222 幅；其余區(qū)域根據(jù)基坑開挖不同采用 1.0～1.2 m 厚深度為 24.0～59.0 m 的地下連續(xù)墻，接頭為十字鋼板接頭形式，共計 170 幅。該項目順利完成，對鄰近地鐵車站等保護對象起到較好的保護作用。

2.4 上海中心大廈

上海中心大廈主樓基坑面積 11 500 m2，開挖深度為 31 m，圍護形式采用環(huán)形地下連續(xù)墻，內(nèi)設(shè)置 6 道環(huán)箍支撐。環(huán)形地下連續(xù)墻內(nèi)邊直徑為 121 m，周長 383 m。地下連續(xù)墻厚度為 1 200 mm，成槽深度 50 m，共 65 幅，總成槽方量約 23 400 m3，接頭形式為 V 字型鋼板接頭。開挖后，接頭止水性能較好，未出現(xiàn)大面積滲漏水現(xiàn)象。

2.5 軌道交通 17 號線青浦站項目

上海市軌道交通 17 號線青浦站車站采用明挖順作方式施工，車站主體東側(cè)端頭井開挖深度約為 17.4 m，西側(cè)端頭井開挖深度約為 17.7 m?；訃o結(jié)構(gòu)采用厚度為 800 mm 深度為 28.5～30.5 m 的地下連續(xù)墻，共計 70 幅，均采用橡膠止水接頭。該基坑開挖后，地下連續(xù)墻接縫處無滲漏水現(xiàn)象出現(xiàn)，在地鐵車站施工中能夠滿足工程的需要。

2.6 蘇州河深邃項目

蘇州河段深層排水調(diào)蓄管道系統(tǒng)工程試驗段某標段，基坑分為 4 個區(qū)域：1 區(qū)（豎井）采用厚度為 1.5 m 深度為 105 m 的地下連續(xù)墻，基坑開挖深度 59.59 m；2 區(qū)（綜合設(shè)施深坑）采用厚度為 1.2 m 深度為 80 m 的地下連續(xù)墻，基坑開挖深度 33.8 m；3 區(qū)（進水渠道）采用厚度為 1.2 m 深度為 80 m 深地下連續(xù)墻，基坑開挖深度 33.3 m；4 區(qū)（綜合設(shè)施淺坑）采用厚度為 1 m 深度為 105 m 的地下連續(xù)墻，基坑開挖深度 8.8～16.65 m；共計 111 幅，混凝土方量為 52 574 m3，以上地下連續(xù)墻均采用套銑接頭，豎井基坑開挖至 52 m 深，接頭處止水效果良好，墻體表面干燥、無滲漏水現(xiàn)象。

3 結(jié)語

地下連續(xù)墻在地下空間開發(fā)中廣泛應(yīng)用，使其施工工藝仍舊在不斷地發(fā)展和革新，接頭類型也越來越多，技術(shù)也日趨完善，滲漏水現(xiàn)象也越來越少。本文針對地下連續(xù)墻常用接頭進行了優(yōu)缺點的分析，給出了接頭施工質(zhì)量控制要點和工程案例，給以后施工類似工程提供一定的參考。接頭技術(shù)的發(fā)展和革新，讓地下連續(xù)墻的應(yīng)用更加廣泛，針對地下連續(xù)墻使用過程中帶來的各種問題還需要進一步研究和應(yīng)用，后期可以針對成槽設(shè)備的施工效率，綠色施工等開展更進一步的研究，降低工程造價，讓這一技術(shù)在地下空間開發(fā)中得到更多應(yīng)用。Q