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深基坑地下连续墙围护结构施工技术

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：周春雄

[导读] 摘要：随着城市深基坑工程的日益增多，深基坑支护的技术水平和技术要求也越来越高。

        上海市合流工程监理有限公司
        摘要：随着城市深基坑工程的日益增多，深基坑支护的技术水平和技术要求也越来越高。地下连续墙技术以其优良的截水、防渗、承重、持力、安全可靠等优点，已成为深基坑支护的不二之选。本文结合苏通GIL综合管廊工程北岸工作井围护结构及地基处理工程实例，总结了地下连续墙施工技术在深基坑支护工程中的具体应用，并提出了地下连续墙相应施工技术要点。
        关键词：深基坑；地下连续墙；混凝土浇注；施工技术
        1工程概况
        苏通GIL综合管廊工程范围南起苏州侧工作井（始发）及施工通道，起点里程为CK0-175.141，北至南通侧工作井（接收），终点里程为CK5+511.731。工程主要包括江南工作井（含综合楼）及施工通道，江北工作井（含综合楼），江中盾构隧道土建工程。北岸工作井围护结构采用地下连续墙，接缝采用H型钢接头，采用旋喷桩作为接缝止水处理措施；槽壁采用三轴搅拌桩加固；坑内设置立柱桩，地基采用三轴搅拌桩满堂加固；接收端头加固采用三轴搅拌桩，与地连墙间止水采用高压旋喷桩。
        2施工方案
        北岸工作井原地面标高3.5m，基坑底标高-25.75m，连续墙底标高为-44.5m，插入深度48m。根据设计要求，地连墙施工要确保侧壁厚度和限界要求，结合施工单位施工经验及能力考虑外放值100mm。地下连续墙成槽时采用优质膨润土拌制泥浆护壁，泥浆拌制后储放24小时以上方可使用。槽壁加固达到设计要求后，开始施做导墙，导墙混凝土达到强度后进行成槽作业。
        地下连续墙采用跳槽法施工，成槽后混凝土必须在24小时内浇筑完毕，避免槽壁暴露时间过长。混凝土从底到顶一次浇筑完成。钢筋笼整体吊放，入槽后至混凝土浇筑时总停置时间不超过4小时。钢筋笼纵向钢筋接长时采用直螺纹套筒机械连接。连续墙接头采用H型钢接头，与钢筋笼焊接一起吊放。
        3地下连续墙施工工艺
        3.1施工工艺流程
        地下连续墙施工首先进行导墙施工，形成对基槽上口的有效保护，然后应用泥浆护壁，并依照设计的连续墙宽度和深度开挖，向开挖完成的沟槽内放入钢筋骨架，最后完成混凝土灌注施工，形成地下钢筋混凝土墙体结构，通过此种方式逐段完成灌注施工便形成地下连续墙。地下连续墙施工的具体工艺流程如图1所示：

                                                         图1地连墙施工工艺流程图
        3.2导墙施工
        导墙对连续墙施工开展有着较多积极性作用，如：对基槽上口保护、泥浆储存、成槽导向等，对连续墙顺利成槽及成槽精度有着较大的影响。本围护结构的地下连续墙导墙采用倒“L”形导墙，具体导墙型式见图2，导墙混凝土强度等级均为C25级。导墙施工偏差详见导墙施工允许偏差详见表1。

                             图2导墙构造示意图
                           表1导墙施工允许偏差表

        测量放线，在场地内按照施工图纸、导墙外放确定导墙的中线坐标，并在放线前做反复性测量计算，在完成导墙中线放线后，依此确定导墙边线，在导墙开挖边线处用白灰放线。导墙开挖一定要根据撒的石灰线来开挖，导墙槽段内采用机械开挖人工平整，顶板20cm厚度范围内人工开挖，严禁挖掘机开挖，严禁超挖，开挖过程中要保证导墙侧墙土体的垂直度；为保证现场整洁，开挖土体及时运出，开挖过程中，严格控制地面载重，避免因重荷载作用产生土体变形，造成塌方。导墙在开挖过程中分段施工，每段≤30m，在平面上导墙施工接头与地连墙接头错开，在雨天时，应及时把导墙内积水排干，避免因积水造成土体失衡坍塌。
        3.3泥浆施工
        3.3.1泥浆配合比
        根据本工程特点及地质条件，地下墙主要穿越吹填江砂、粉砂夹粉土、粉质黏土夹粉土、粉砂、粉质黏土混粉土及粉砂层，墙底插入粉砂层；地下墙在该种地质条件下成槽难度较大，故护壁泥浆配比及制备主要针对粉砂地层和粉质黏土夹粉土。地连墙施工成槽配置优质的泥浆，形成对墙壁的有效保护，所配置泥浆采用膨润土，然后向其中添加外加剂(CMC)、纯碱(Na2CO3)等辅料，其具体配制比例如表2和表3所示，在施工中泥浆性能指标严格按照规范要求控制。
                                  表2泥浆经验配比

表3泥浆性能指标

        3.3.2泥浆制作
        在对泥浆进行制作的过程中，使用到定量水箱、泥浆搅拌机、磅秤等，在进行搅拌加工前先完成对应药剂的配制，纯碱(Na2CO3)的浓度按照1:10-1:5进行配制，外加剂(CMC)配制浓度为1.5%。在进行药剂配制搅拌时，先加入1/3左右的水量，然后向其中缓慢加入CMC粉，通过软轴搅拌器将其中较为大块的CMC颗粒搅拌成较为细小的颗粒，然后向其中继续加水搅拌，配制完成CMC液，最后将其静置6h左右再使用。在对泥浆搅拌做搅拌配制时，先向搅拌筒内加入1/3的水量，然后开动搅拌机，向搅拌机中加入膨润土、纯碱液、水等，持续搅拌3min时间，然后再向其中加入配制完成的CMC液，完成搅拌配制的泥浆先将其静置24h，然后才能投入使用。
        3.4地连墙成槽施工
        在进行地连墙成槽施工的过程中，首先对连续墙做槽段划分，然后分槽段进行开挖施工。对于标准槽段(6.0m、5.4m)开挖施工，采用“三抓法”施工方式，即在开挖施工中，为保障槽体、机械设备的平衡，先开挖两侧土体，然后挖掘中心土体，保持整体挖土均匀，以此种方式直到达到设计标高为止。对于转角位置处的槽段开挖，按照先短边后长边的顺序开挖成型，且在开挖成槽的过程中，泥浆随着土体挖出及时补入，以形成对槽壁的有效保护。但在抓斗掘进施工的过程中，一般不能向其中补入泥浆，且控制泥浆液面略高于地下水位，高出范围0.5-2.0m。在成槽开挖到设计标高之后，进行铲壁扫孔施工，且在此过程中每次将抓斗移开50cm，以此有效控制槽底的沉渣厚度，使之数值≤10cm。在完成扫孔施工后，采用泵吸反循环法做二次清孔，降低槽底沉渣厚度。
        3.5清槽换浆刷壁
        3.5.1清槽
        清槽采用沉淀法，在用抓斗清除槽底沉渣之后开展，通过该方法能够更进一步清除槽底部沉渣。在进行清槽施工时，首先用起重机将Dg100的空气升液器吊入槽内，然后用空气压缩机向槽内输送压缩空气，以此形成吸浆反循环，将聚集在槽底部的沉渣清除。在开始时，空气升液器入槽之后，其吸管不能直接插入到槽内底部位置，先在距离槽底1-2m位置处完成试吸，以避免直接插入底部造成管道堵塞。随后使吸泥管的深度逐渐下降，在距离槽底部位置0.5m位置处进行上下左右移动，直到完成槽底渣土清理工作。
        3.5.2换浆
        在完成清槽施工作业之后，槽内无土渣吸出时，经实际测量槽底沉碴厚度＜10cm，此时可使空气升液器保持静止状态，然后置换槽内不合格的泥浆。在进行清槽换浆操作的过程中，检验换浆是否达到标准，主要通过取试验样品检验为准，在槽内不同深度、不同地点取样检验，如果检验数据都达到标准要求，则清槽换浆合格。此外，还应当确保进行清槽换浆1h后，聚集在槽底部的沉渣厚度≤50mm，同时在整个过程中控制好补浆量和吸浆量，尽可能使二者保持平衡状态，避免泥浆溢出槽面或泥浆液面下降幅度过大。

                             图4换浆示意图
        3.5.3刷壁
        地连墙施工中注意控制接头连接施工质量，这对地连墙防水效果有较大的影响。在施工后行幅时，对连接幅段或闭合幅段做接头连接施工，主要采用刷壁器做的多次往复性刷壁，保证其次数≥20次，同时在施工中做好记录。
        3.6钢筋笼的吊装
        钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直整体入槽的吊装方法。以 300 t 作为主吊，150 t 履带吊机作副吊机。起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。在吊装作业前检查各个吊装设备是否安全、可靠。钢筋笼吊放具体分 6 步：
        ①现场使用到 300 t，150 t 吊机，在专员的指挥下将其转移到指定位置完成吊点的卸扣操作；②检查吊机钢丝绳状况是否足够稳定，调整好受力中心后采取同步起吊的方式；③检查钢筋笼位置，其与地面的间距以 0.3 m~0.5 m 为宜，要求钢筋笼处于稳定状态且不发生变形现象，分析钢筋笼尾部与地面的距离，灵活调整现场作业；④完成钢筋龙骨起吊作业后在 300 t 吊机的辅助下将其向左（右）侧旋，辅以150 t 吊机使其到达指定位置，使得钢筋笼与地面完全垂直；⑤卸载 150 t 吊机的吊点，随后将该设备转移至远离施工现场的区域；⑥指挥 300 t 吊机缓慢、平稳吊笼入槽。
        3.7混凝土施工
        3.7.1混凝土
        地下连续墙采用商品混凝土，具有一般水下混凝土浇注的施工特点，坍落度控制180～220mm，强度等级C35，抗渗等级P12。混凝土配合比的最小胶凝材料用量不小于400kg/m3，但不宜高于480kg/m3，粗骨料最大粒径＜31.5mm，砂率≥45%，具有良好的和易性。混凝土各项指标都满足规范要求、设计要求。
        3.7.2导管布置
        灌注混凝土所用的导管为内径250mm的钢导管，且在布设的时候控制导管与槽底之间的距离，间距维持在30-50cm范围内，过大或过小都会对浇筑质量造成影响。在标准槽段内设置2根导管同时灌浆，导管之间的间距≥3m，同时导管距离槽段的端头距离≤1.5m,使槽内两端混凝土液面平衡上升，混凝土液面之间产生的高差不＞0.3m，最后混凝土浇筑停止时，混凝土液面高于设计标高，高出约0.5m。
        3.7.3混凝土浇筑
        连续墙浇注施工需要在钢筋笼吊放完成之后4小时内完成。随浇筑混凝土液面上升，及时完成导管的提升和拆卸施工，将导管埋在混凝土液面下2-6m处为宜，严禁在浇筑施工时将导管提出混凝土面，同时在提升导管的过程中注意避免导管挂在钢筋笼上。此外，在浇筑施工的过程中，对混凝土实际浇筑量和槽内混凝土面深度反映出来的混凝土量进行校对，验证混凝土实际方量与理论方量误差是否正常，且在浇筑中安排专门的人员定时测量导管与混凝土面之间的高度差，通常每30分钟测量一次。整个灌注施工过程要连续进行，中间不能出现停歇或中断，在遇特殊情况中断时，间隔时间不能超过30min。在进行混凝土灌注施工时，槽内的泥浆一部分抽回沉淀池之中，另一部分使之暂存在导墙之内。如果在灌注施工过程中，发现导管存在渗漏现象，导管内可能混入泥浆，此时应当立即停止灌浆，并对之做好记录。后续基坑开挖过程中，提前准备好相应补救措施。
        4结语
        通过对连续墙施工技术的科学应用，能够有效提升建筑工程的施工质量，使得工程项目中的深基坑问题得到解决。因此，当前在对该项技术实际应用的过程中，应对其中的关键性施工环节加以严格控制，利用更为成熟的施工工艺，提升连续墙施工质量，提升工程整体施工水平。
        参考文献：
        [1]《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012. [S]
        [2]《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010.[S]
        [3] 地下连续墙技术的应用分析 .[J].杨海宾.建材与装饰.2020-01-02