地下連續墻施工技術研究

關鍵詞： 地下連續墻 施工技術 支擋結構 基坑圍護 工藝流程

中圖分類號： U455.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）16-0142-04

1 概述

地下連續墻是指基坑工程未進行開挖之前，在地表使用挖槽機械，沿基坑周邊開挖成槽，預先為基坑工程修建的一道作為支擋圍護結構的地下連續混凝土墻壁，簡稱地連墻。地下連續墻不僅可以作為基坑工程的支擋圍護結構起到承重、擋土、截水、防滲的作用，也可以成為地下工程的外墻或內墻作為主體結構永久使用，還能作為基礎工程成為地上工程的剛性基礎承受荷載。

1.1 應用

地下連續墻施工時是將整個墻體分成固定長度的槽段逐步施工，可以采用原位現澆和預制拼裝兩種施工方式。兩種施工方式都是先分槽段使用挖槽機械采用泥漿護壁成槽，在成槽后，原位現澆的施工方式是將預先制作好的鋼筋籠吊裝進坑槽內，再現場澆筑水下混凝土，形成鋼筋混凝土墻壁，或直接澆筑水下混凝土，形成素混凝土墻壁，素混凝土地連墻通常配合其他槽壁加固措施一起使用。預制拼裝方式施工的地下連續墻，則是在成槽后，先插入預制構件，再使用混凝土對構件間的連接段進行現場澆筑，將各個槽段連成一個整體。

現澆混凝土地下連續墻由于其高成本的原因，一般只有在使用深度大于10 m 的情況下才具備經濟適用性，而預制地下連續墻因為現有起重吊裝能力的限制，一般僅用于9 m 以內的基坑。除此之外，使用地下連續墻還有以下情況。

（1）采用逆作法施作基坑工程時，一般都會使用地下連續墻作為基坑圍護結構。

（2）施工場地空間不足，紅線范圍較小，其他的開挖或圍護結構不能滿足施作基坑內工程時對預留空間的要求。或是基坑深度極大，只有現澆混凝土連續墻才可以滿足施工要求。

（3）工程施工鄰近的建（構）筑物有較高的保護要求，或工程本身對基坑的變形和防水有較高要求。

（4）圍護結構既是主體結構的組成部分，又對抗滲、止水有嚴格要求的工程。

1.2 特點

地下連續墻的施工除了具有占地面積小、工效較高、防滲效果好、質量可靠、施工震動和噪聲小等優點外，還具有以下特點。

（1）現澆地下連續墻可以作為地下結構的外墻永久使用，而預制地下連續墻更是因為工廠化的制作，充分保證了墻體構件表面平整，外觀和質量都好，可以直接作為地下結構的內墻永久使用，在施工時可以縮短工程工期和節約成本。

（2）地下連續墻墻身剛度大、整體性好、結構變形小且抗滲截水能力強，基坑開挖時的安全性高，并且在進行基坑降水作業時對基坑外的影響比較小。還可以采用對墻體壁板加肋形成T 型槽段的結構設計，再次增強墻體結構的抗彎剛度[1]。

（3）預制地連墻可以在地連墻施工前就開始預制墻體構件，加之現場施工作業速度快，可以大幅度縮短地連墻的施工工期。還可以采用空心墻體的設計方式節省材料并減輕自重，以便于運輸和吊裝，提高經濟適用性。

（4）地下連續墻由于施工時會產生廢泥漿和棄土，對環境造成一定污染，需要文明施工并增加現場環保措施，及時進行清理，尤其在城市施工時，渣土與廢漿的處理有一定難度。在粉砂性等特殊地質地層，如果相關施工方法不當或施工措施不到位，容易發生槽壁坍塌與滲漏等現象，可能造成相鄰墻段不能對齊和漏水的問題，影響連續墻的施工質量。

2 地下連續墻施工

2.1 地下連續墻施工方法

地下連續墻施工的成槽機械有抓斗式成槽機、回轉式成槽機和樁孔鉆機成槽等，其中應用最廣的是液壓抓斗式成槽機。回轉式成槽機按照回轉軸的方向分為垂直回轉式成槽機和水平回轉式成槽機。其中：垂直回轉式成槽機按照鉆頭數量又分為單頭回轉鉆和多頭回轉鉆；平回轉式成槽機又被稱為銑槽機，有液壓和電動兩種動力機型，目前回轉式成槽機使用較多的是液壓銑槽機。樁孔鉆機成槽可以利用沖擊鉆、旋轉鉆機和旋挖鉆機等[2]。

3 種成槽機械中抓斗式成槽機的機械結構比較簡單，操作維修比較容易，施工工效高且運轉費用低，但適用地質范圍有限。回轉式成槽機最先進且工效快，但設備昂貴并且維護成本高。樁孔鉆機設備費用低，尤其是沖擊鉆機最為低廉，施工成本小，但同時施工效率較低。

根據3 種成槽機械的運轉方式，也相應產生了3 種基本的成槽工法，分別是抓斗式成槽工法、回轉式成槽工法和鉆機鉆進成槽工法。但隨著城市工程因平面空間限制而逐步向大深度地下空間的開發利用發展，地下連續墻作為深基坑圍護結構和深基礎的主要形式之一，也在向更深、更厚的設計形式發展，需要應對的地層地質更加復雜。因此，在施工超深基坑或面對復雜地質條件時，在3 種基本工法的基礎上出現了多種成槽工法相互組合的施工工藝，抓鉆結合、抓銑結合、鉆銑結合和銑抓鉆結合。

（1）抓鉆結合的工法組合方式，由于機械費用低，且適用廣泛，基本滿足各種地質條件下的施工需求，在采用組合工法施工時最為常見，根據抓斗式成槽機和鉆機配合施工的不同方式而產生了兩鉆一抓、上抓下鉆等組合施工工藝。抓斗式成槽機取土效率較高，而鉆機適用的地層比較廣泛，兩種工法組合施工可以充分發揮兩種機械的施工優勢。

兩鉆一抓組合工法是采用直徑與地下連續墻厚度一致的鉆機，預先以成槽機抓斗寬度為間隔距離，沿墻體施作軸線使用鉆機鉆成單孔槽，再使用抓斗挖去兩孔中間的土石，從而完成地下連續墻的坑槽開挖。

上抓下鉆組合工法是使用抓斗式成槽機抓取墻體上部土層，再根據下部土層的地質條件選擇不同的鉆機完成墻體下部開挖。

（2）抓銑結合工法組合是使用抓斗式成槽機對于上部軟弱土層取土成槽，使用銑槽機對下部硬土層或軟巖層銑削成槽，并在銑槽機的下槽過程中再次對上部已完成的槽壁進行修整，確保整個槽壁的垂直度達到要求，可大幅度提高墻體成槽的效率[3]。

（3）鉆銑結合工法組合是使用鉆機與液壓銑槽機配合施工的一種組合工法，最常使用的方法是預先使用沖擊鉆對硬質巖層進行破碎，再使用銑槽機成槽。

（4）銑抓鉆結合工法組合即根據不同的土層地質條件，擇優選擇相應機械進行成槽施工，充分發揮3 種工法的施工優點，保證墻體的成槽質量和進度。

2.2 地下連續墻施工工藝流程

文章以3 種基本工法之一的抓斗式成槽法（也稱為純抓法）的施工工藝流程為例進行簡要論述，施工時采用跳槽間隔施工，如圖1 所示。

2.2.1 施工準備

規劃布置施工場地，清除施工場地內的地表雜物，并進行平整碾壓。對原材料進行進場檢驗，確保施工中所用原材料質量合格。施工機械機具進場拼裝報驗，審驗合格后方可用于施工。

2.2.2 測量放樣

根據地下連續墻設計軸線坐標數據，使用全站儀對軸線點進行現場放樣，并做好外引樁和護樁。按照地下連續墻單元槽段布置圖將各槽段分界線精確標示在導墻墊層上，經報檢復核無誤后進行下道工序施工。

2.2.3 導墻施工

導墻為成槽機進行成槽作業提供導向，既可以起到控制施工精度的作用，又具有支護槽口土體、承受地面荷載和穩定泥漿液面的作用。導墻開挖宜使用小型挖掘機械挖槽，人工配合清底，并在進行必要夯實后，鋪設水泥砂漿墊層。導墻頂面標高應高出地面至少10 cm，以防止地表水流入坑槽內對泥漿造成污染。導墻混凝土在未到達規定的強度前，在導墻區域內要禁止重型機械設備通行。導墻的設置形式和分段澆筑的長度應根據現場的地質情況確定，且導墻施工縫要與地下連續墻槽段接縫錯開。導墻寬度按地連墻厚度加5 cm的施工余量進行設置，導墻軸線要與地連墻軸線相吻合，軸線偏差應小于1 cm，頂面平整度偏差小于5 mm[4]。

2.2.4 成槽機就位

按照地下連續墻單元槽段布置圖將各槽段分界線精確標示在導墻頂面，成槽機按照現場標示的槽段移至指定位置，抓斗對準坑槽。

2.2.5 槽段開挖

成槽作業采用跳槽間隔施工順序，按照抓斗式成槽工法先施工兩側的連續墻，后施工中間槽段。成槽機成槽過程中應按照垂直度顯示儀表使用糾偏裝置持續觀測并及時進行糾偏。

2.2.6 成槽檢驗

地下連續墻成槽后應對槽位、槽深和坑槽垂直度等進行檢查，坑槽垂直度不得大于0.2%，接頭處相鄰兩槽段的軸線在任何深度位置的偏差不得大于6 cm，槽段長度允許偏差5 cm，槽段厚度允許偏差1 cm。檢查合格后方可進行下道工序施工。

2.2.7 清渣換漿

成槽檢驗合格后先使用抓斗挖除槽底沉渣，并在進一步清除抓斗未能挖除的細小土渣之后，采用置換法清除槽底沉渣。清槽質量應符合相關規范、規程和設計的要求，槽底沉淀物淤積厚度小于10 cm，槽底50 cm處泥漿密度小于1.15，相鄰已澆筑完成的槽段接頭上附著的漿皮和灰渣應清除干凈。清底泥漿應取樣進行試驗，取樣點為坑槽內每間隔5 m 深度和槽底處，所有泥漿樣品試驗數據均符合規定指標后，方可認定清底換漿合格。

2.2.8 吊裝鋼筋籠

地下連續墻的鋼筋籠須在鋼筋加工廠集中統一制作。鋼筋籠的主筋應采用焊接或機械連接，同一連接區段內的接頭數量不得大于50％，接頭應盡量放在受力較小的位置。縱橫鋼筋桁架的交點及其與鋼筋籠的交點應全部點焊，主筋與分布筋交點可間隔點焊。地下連續墻單元槽段的鋼筋籠宜裝配為一個整體，必須分段時，采用機械連接，接頭應相互錯開，在距離墻頂2/3 基坑深度至基坑底范圍不得設置接頭。鋼筋籠在制作、運輸及吊裝過程中應采取有效措施防止鋼筋籠變形。吊車的選用應滿足吊裝高度及起重量的要求，主吊和副吊應根據計算確定。鋼筋籠入槽至設計標高時，用槽鋼穿入鋼筋籠豎向桁架上端的吊環內將其擱置在導墻上[5]。

2.2.9 設置混凝土導管

每幅地下連續墻段設置兩個導管同時對稱灌注混凝土，導管間距應小于3 m，距離槽段兩端頭的距離應不大于1.5 m。

2.2.10 澆筑墻體混凝土

灌注混凝土前，使用導管進行約15 min 的泥漿循環，以改善坑槽內泥漿質量。由于每幅混凝土灌注的方量較大，需保證混凝土的供應滿足灌注作業均勻連續。鋼筋籠入槽6 h 內應開始灌注混凝土，中途間隔時間不得超過30 min，從成槽到混凝土灌注完成的累計槽壁暴露時間不得超過24 h。灌注完成后的混凝土面應高于設計標高30～50 cm，后期再鑿除進行冠梁施做，以確保墻體頂部的混凝土質量。

2.2.11 下一循環施工環節

墻體混凝土澆筑完成后，成槽機按照施工計劃移到下一槽段。

3 地下連續墻施工注意事項

（1）導墻L 型轉角處應最少外延10 cm，導墻兩翼緣鋼筋應盡量伸出一定長度與場區硬化搭接，以提高導墻穩定性。導墻測量以控制中軸線和頂面標高為主，連續墻宜向基坑外側外放10 cm，以確保基坑凈空尺寸滿足設計要求。

（2）導墻混凝土凝固拆模后，在混凝土未達到設計強度前，應沿縱向每隔1 m 左右加設上下兩道支撐，并禁止任何重型機械和運輸設備在其區域內通行，以防造成導墻受壓變形。

（3）導墻頂面應施做成水平狀態，當地表有坡度影響時，在適當位置做成10～15 cm 臺階進行過渡。導墻分段施工的長度應根據模板長度和規范要求，一般控制在30～50 m。對地質情況比較好的地方，可直接施作導墻，對松散層須采取地表注漿等必要的地基加固和防滲堵漏措施。

（4）成槽和泥漿護壁。根據工程水文地質、挖槽方式、泥漿循環方式等因素，成槽與澆注混凝土期間，不同工作狀態下的泥漿性能指標應滿足有關規范、技術規程的要求。槽內泥漿液面應保持高于地下水位0.5 m以上[6]。

（5）由于雜填土層較厚，導墻無法穿透雜填土層時需先采用沖擊鉆施工，待穿透雜填土層后再施工成槽。

（6）鋼筋籠制作時豎向主筋間距偏差不宜大于10 mm，水平主筋間距偏差不宜大于20 mm，預埋件位置偏差不宜大于15 mm。鋼筋籠吊裝時，入槽后中心位置偏差不宜大于10 mm，鋼筋籠吊入槽內垂直度不宜大于2‰，鋼筋籠吊入槽內標高偏差不宜大于10 mm。

（7）地下連續墻采用聲波透射法檢測墻體混凝土質量，檢測墻段數量不宜少于同條件下總墻段數的20％，且不得少于3 個墻段，每個檢測墻段的預埋聲測管不應少于4 個，且宜布置在墻身截面的四邊中點處。

4 結語

地下連續墻作為一種既可以當作支擋圍護結構、地下結構外墻或內墻，也可當作地上結構基礎的多功能墻體結構，在各類基坑工程中被廣泛應用。而且隨著各類工程機械的發展和普及，地連墻的施工工藝也在不斷進步改變，相較于傳統施工工法，有著較大變化。因此，清楚地掌握并熟悉目前地連墻的各種施工方法、施工工藝流程和施工注意事項對以后的工程施工會有很大幫助。