钢筋混凝土地下连续墙施工工法

1.前言

在中国城市化发展进程的逐渐加速，同时为了节约用地资源，充分利用空间，在一定条件下发展建造超高层建筑和地下空间结构将是大势所需。由此带来很多新问题，比如基坑深度的加深及支护结构的稳定性等问题成了难点，在解决地下空间结构施工的问题上，研究采用地下连续墙施工工艺技术能克服诸多问题。该工艺经常用于深层地下室、地下停车场等地下空间结构中，具有挡土、支护、截水、防渗和承载力大等特点。运用此技术安全等级高、整体性能好，施工操作简易，所以地下连续墙施工是地下空间结构选择的最佳方案之一；本工法经在项目实践中总结归纳得出，用于对以后类似工程的借鉴施工。

2.工法特点

2.1连续墙刚度大，整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形小；

2.2可承重、挡土、支护、截水、耐久性能好；

2.3施工振动小，噪声低，对周边环境影响小，机械化程度高，挖掘功效高；

2.4墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外影响较小；

2.5成槽质量高，尺寸准确，成型精度高；

2.6密集建筑中深基坑施工中，对周边地基扰动少，与相邻建筑物地下设施影响较小。

3.适用范围

适用于建（构）筑物地下空间结构的支护和承重，如建筑物地下室、地下商场、停车场、高层建筑深基坑、地铁站等；适用于淤泥、粘性土、冲积土、砂性土及砂砾土的地质情况，不宜用于熔岩、基岩、承压水很高的细粉砂地层。

4.工艺原理

地下连续墙是房建、市政基础工程中一种常见支护结构工程。采用成槽机在地面沿着设计规划的开挖槽轴线深开挖，在泥浆护壁条件下，掘进开挖出一条窄长的深槽，待挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，安放接头管，在槽内吊装地面加工完成的钢筋笼，然后用导管法灌注水下混凝土构成一个单元槽段；按顺序逐段进行施工，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙体，作为承重、截水、防渗、挡水的支护结构。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

5.2施工操作要点

5.2.1施工准备

根据工程结构和施工方法及周围环境编制施工方案。详细了解地质、地层土质以及水文情况，为选择成槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供有效技术参数，科学设置临时设施和道路。

1.施工道路

地下连续墙施工所需的成槽机、吊装机械（履带吊）、混凝土运输车、运土车等大型设备，要求道路承载能力很大，一般大于100KN/㎡，履带吊一般选择150T位及以上才能安全吊装钢筋笼。大部分地下连续墙设计为封闭的环形，故临时道路也设置成围绕槽开挖口的环形，考虑吊装设备和临时错车及预留安全距离和不影响混凝土作业，临时道路宽度宜设置为9~12m，厚度为250mm的单层双向钢筋混凝土道路。

2.泥浆配制

成槽作业属于泥浆护壁施工，泥浆起的作用是护壁、携渣、冷却和润滑及平衡土压力。在地下连续墙施工中所需泥浆量大，不宜就地单独挖池供浆，需设置一套泥浆循环系统供浆。泥浆由膨润土、化学浆糊、纯碱等材料按一定比例配制而成，加合适的水搅拌成泥浆液；配合比宜根据场地地质条件、地下水情况进行设计试验，泥浆性能必须满足成槽施工。泥浆系统通过泥浆泵和泥浆管在泥浆箱和单元槽段之间进行循环，泥浆循环系统由搅拌机、储浆池、泥浆泵、输送管、振动筛、沉淀池等组成。泥浆是确保槽壁稳定和槽底沉渣厚度的保障措施。

5.2.2导墙施工

为了确保墙体垂直度和存储泥浆、承载上部土体防止槽口塌方，同时作为施工平台承载大型机械设备荷载，故设置导墙。导墙根据图纸尺寸进行分段施工，一次分段长度控制在30～50m左右。导墙采用钢筋混凝土"┓┏"、"[ ]"槽型断面，前者多用于土质较好段，后者用于土质略差段，底部外伸扩大支撑面积，导墙高1.5m，单侧宽1.5m，厚0.20m。导墙内在上、中、下3个断面布置φ12@180mm单层单向的纵向受力钢筋；墙体材料为C30混凝土，钢筋选用Ⅰ级筋。

5.2.3成槽施工

成槽施工方法主要由机械设备所决定，现地下连续墙施工深度一般能达到60~80m，供选择的成槽机械设备有抓斗式、冲击式、双轮铣式等，其中抓斗式成槽机是使用最多的一种施工方法，因为它适用性广、噪音低、低振动、成槽功效高、易于操作维修、槽精度高等特点。对于不同地质条件选择合适的机械设备，在成槽过程中成槽机结合运土车把坑槽中的土方及时清运处理。

按设计图纸划分槽段单元进行施工，槽段长一般为成槽机最小挖掘长度，即一个挖掘单元的长度，一般为4~6m；为了确保槽段宽度应在操作平台上标明槽段位置后在施工。成槽机首段和开口掘进时应缓慢、匀速进行，严格控制垂直度和偏差度在允许偏差范围内，进尺速度要根据地质情况、机械性能、成槽精度要求及泥浆供应能力确定。成槽应连续作业，并且要依顺序连续掘进，掘进中保证泥浆护壁在规定的高度。槽分段接缝位置应尽量避开转角和内隔墙连接部位，确保墙体完整性。

完成一单元槽段混凝土浇筑后应跳段开挖施工，在封闭槽完成地连墙的闭合。在开槽阶段用"吊抓"施工，发现偏斜立即进行纠偏，纠偏可采取两种方法，一种是将槽段用砂土或碎石土回填，再利用成槽机挖槽，二是根据成槽机上垂直度的显示，对偏差大于1/300的部位，逐步向下抓或空挖修整槽壁的倾斜。强制式反循环法回浆出渣，浆液回收到沉淀池后由振动筛和旋流器处理，渣浆分离。

5.2.4清槽及检验

在槽段经过刷壁达到设计深度并验收合格后，即进行清孔换浆。采用泵吸法清孔，清孔时，将污水泵放入孔内，视槽段内泥浆情况，排渣管底口距离槽底50～100cm，启动电源，槽底浆渣被吸出槽外至泥浆循环系统，净化后的泥浆流回槽孔内，同时向槽内不断补充新鲜泥浆。一个单槽清理完毕后，移动排渣管，逐槽进行清槽。在清槽的同时，不断地向槽内补充新浆，改善泥浆的性能确保混凝土浇筑质量，补充新浆以槽内泥浆各项性能指标符合设计标准为止。

清槽换浆工作结束后1h，从距槽底0.5m左右部位取样试验。

5.2.5安放接头管

地下连续墙在每一单元连接处要进行接头处理，即安放接头管，根据墙体结构形式、受力特征和止水要求选择刚性接头或柔性接头。在接头管下放到槽底后，上部应高出导墙面2~2.5m，在每槽段跳格施工闭合后，减少累积施工偏差，接头质量容易控制。本项目采用圆形锁口接头进行处理，另一侧安装"H"型工字钢止水，将工字钢与钢筋笼整体焊接。

5.2.6吊装钢筋笼

5.2.6.1钢筋笼制作

1.现场设置钢筋笼加工平台，台架采用12号槽钢制作，平台应具有足够的刚度和稳定性，并保持水平。

2.钢筋加工符合设计图纸和施工规范要求，钢筋加工按以下顺序：先铺设横筋，再铺设纵向筋，并焊接牢固，焊接底层保护垫块，然后焊接中间桁架，再焊接上层纵向筋、中间联结筋和面层横向筋，然后焊接锁边筋、吊筋，最后焊接预埋件（同时焊接中间预埋件定位水平筋）及保护垫块。

3.钢筋笼制作过程中，预埋件、测量元件位置要准确，并留出导管位置（对影响导管下放的预埋筋、接驳器等适当挪动位置），钢筋保护层定位块用4毫米厚钢板，作成"┛┗ "状，焊于水平筋上，起吊点满焊加强。

4.由于接驳器及预埋筋位置要求精度高，在钢筋笼制作过程中，根据吊筋位置，测出吊筋处导墙高程，确定出吊筋长度，以此作为基点，控制预埋件位置。在接驳筋后焊一道水平筋，以便固定接驳筋，水平筋与主筋间通过短筋连接。接驳器或预埋筋处钢筋笼的水平筋及中间加设的固定水平筋按3%坡度设置，以确保接驳器及预埋筋的预埋精度。

5.2.6.2钢筋笼吊装

钢筋笼起吊采用双机抬吊，空中回直。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。严格要求按照"每次单机单动作"的原则，明确吊装过程中的"行走、回转、俯仰吊臂、起落吊钩等动作，一次只宜进行一个动作，待前一个动作结束后，在进行下一个动作"的原则，确保吊装的安全，具体分六步骤：

第一步、把主、副两吊机转移到起吊位置，安装卸扣件，检查钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊，缓缓将钢筋笼抬离钢筋笼平台。试将钢筋笼平吊起身离地面约0.5m，悬空约10分钟左右，检查合格后缓慢提升。

第二步、钢筋笼抬离钢筋平台后，主吊起钩，选择合适离地面高度，确保钢筋笼一端不得碰地，副吊停止提升动作。

第三步、钢筋笼立起过程中副吊机顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面。

第四步、钢筋笼直立平稳后解除副吊起吊点的卸扣，然后远离起吊作业范围。

第五步、主吊缓慢平稳行走至地连墙槽段位置。

第六步、缓慢将钢筋笼顺利地下入槽内。

5.2.7混凝土浇筑

采用泥浆下直升导管法浇筑。导管内径为Φ250mm，下设导管前，进行密封性试验。导管距孔底30～50cm，采用双排导管浇筑，导管距槽孔端头宜为l.5m，导管间距不宜大于3.0m。

浇筑时严格控制槽内混凝土面高差和导管埋深，以防混凝土夹泥，同时也要控制好进料速度，防止产生压气现象，各导管保持均匀进料，以保证槽孔内混凝土面高差不大于0.5m，导管埋深宜为4～6m。

开浇时应检查导管内是否渗进泥浆。浇筑过程中每间隔15min测一次槽内混凝土面，测点设置在两导管间及槽孔两端头。每隔30min测量一次导管内的混凝土面，在开浇和终浇阶段应缩短测量混凝土上升面的间隔时间。

混凝土面平均上升速度宜不小于3m/h。终浇高程：经测量，孔内混凝土面达到设计高程时，再上浇50-80cm即可停止浇筑。

待混凝土强度达到终凝后立即拔出接头管。

5.2.8注浆封底

每幅地连墙槽段内设置2根注浆管，间距不大于3米，注浆管顶部高出地面100mm。管底位于槽底（含沉渣厚度）以下不小于30厘米。墙身混凝土达到设计强度等级后注浆，注浆压力0.8～0.9Mpa，采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.7～0.8。

按照设计要求，墙身混凝土强度达到设计强度后，可以进行注浆施工。

注浆泵就位后，拧开堵头，将注浆管与高压注浆泵管连接，并检查设备及管路，确认无问题后，开始进行水泥浆的拌制，并用注浆机注浆。

5.3主要人员配备和劳动力组织

表5.3 主要人员配备和劳动力组织

6.材料与设备

6.1主要施工材料

表6.1 主要施工材料一览表

6.2主要施工机械及仪器设备

表6.2 主要施工机械及仪器设备

7.质量控制

7.1导墙施工质量措施

导墙沟槽开挖的宽度、深度尺寸偏差符合规范要求。

模板加固时采用中心线定位。

沟槽开挖完成后应进行保护，特别是在雨天。

钢筋绑扎、模板加固完成后，基层土上的杂物和浮土必须清理干净。

7.2槽段施工质量措施

成槽机定位时，应控制成槽机抓斗的半径，使履带平行于导墙并尽量远离导墙边，减少对槽壁影响。

成槽施工过程中，抓斗掘进应遵循"慢提慢放、严禁乱抓"原则。

对每幅槽段送浆时，应做到保持泥浆液面高度（导墙顶下去30cm），成槽机抓斗提出槽内时，及时进行补浆，减少泥浆液面的落差。

合理安排一个槽段中的挖槽顺序，使抓斗两侧的阻力均匀。

槽段槽壁垂直度用超声波测壁仪测试，在成槽过程中根据成槽机上的显示器与超声波测壁仪对照确定成槽垂直度是否准确，槽壁垂直度是否符合规范要求。地下连续墙超声波测壁每幅不少于3点，以确保垂直度达到设计要求。

每幅槽段施工应做到紧凑、连续，把好每一道工序质量关，使整幅槽段施工速度缩短，有利于槽壁的稳定。

地连墙槽段垂直度不大于1/300，沉渣厚度控制不大于10cm，注意浇筑前进行二次清渣。

7.3钢筋笼制作质量措施

钢筋笼上部吊环、接驳器、预留插筋、预留挤塑板等焊接之前必须控制好标高，钢筋笼下放完成后要用水准仪对吊环进行二次复测，标高有误差时应进行调整，预埋钢筋和接驳器标高不能超过±10mm。

特殊槽段的钢筋笼需在内侧每隔一定间距设一个斜角拉筋，并用经纬仪控制边线，保证两个面的夹角控制在同一角度内，同时在钢筋笼制作完成后需每隔一定间距设置直角斜撑筋确保钢筋笼起吊时的整体刚度。

特殊槽段钢筋笼制作过程中，质量员要全过程监控施工质量，确保钢筋笼的外形尺寸、焊接质量。

焊接的H型钢止水钢板焊缝必须饱满，焊接牢固，焊接后必须起到防水的目的，不得出现漏焊、塞焊等现象。

所有焊接焊完后焊渣要清理干净。

7.4钢筋笼吊装控制措施

钢筋笼上设置纵、横向起吊桁架和吊点，使钢筋笼起吊时有足够的刚度防止钢筋笼产生不可复原的变形。

对于拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外，另要增设"人"字桁架和斜拉杆进行加强，以防钢筋笼在空中翻转角度时以生变形

钢筋笼整幅起吊采用"双机抬吊法"，合理布置吊点，减小起吊后钢筋笼变形。

钢筋笼吊点处局部加强，纵横向相应部需满焊，焊接质量要符合验收标准。

对首开幅、闭合幅槽段应复测槽段实际宽度尺寸，并根据实测情况调整钢筋笼的宽度，以确保钢筋笼制作尺寸的准确性。

对转角槽段的钢筋笼重心应进行计算复核，对吊点位置进行复核，使钢筋笼回直后确保垂直，便于正常入槽。

7.5防止挖槽塌方措施

对施工环境进行详细调查，采用适应本区域地质条件的开挖设备和成槽工艺。

施工前，通过试验进一步确定泥浆的性能指标，并在施工开始后及时调整；施工时严格控制泥浆性能指标以确保槽孔两侧土体的稳定。

液压成槽机在槽孔上部施工时，控制抓取速度，不宜过快，使浆液有充分的时间在槽壁形成泥皮；

导墙采用有较大强度和刚度的"[]"形钢筋混凝土导墙，另外导墙内侧设置必要的3排横向支撑，防止导墙向槽内挤拢，从而导致挖槽机械及起重设备等倾侧引起槽孔坍方。

做好各种设备配件、各种施工材料的准备和供应工作，保证地连墙混凝土连续施工。

8.安全措施

严格执行《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）及职业健康安全管理体系标准，建立健全安全生产保障制度，明确安全生产责任，规范具体操作规程，以"安全第一、预防为主、综合治理"的方针实施作业。

建立安全管理网络及安全管理责任人网络，责任人必须签订安全生产岗位责任书。

施工前对全体作业人员进行安全交底，并做好施工现场安全生产宣传教育工作。

吊车作业时,必须在专人指挥下进行,做到定机、定人、定指挥，严格控制吊车回转半径；吊装区域设置警示区，禁止与吊装作业无关的人员入内。

机电设备必须专人操作，严格遵守操作规程，特殊工种必须持证上岗。

配电箱、机电设备应有接地保护装置，电线应架空，危险区域应设立安全标志，暴露在外的电器设备未经许可不得移动。

用电线路应严格选择合理规格，非电工人员不得随便移动线路器材，临时用电线中间不得有接头。

现场危险区域做好安全防护措施，在集土坑等位置拉好警界线，设置警令标志。

对各围栏、防护设施加强检查，落实人员修补工作，槽口采取有效的防护措施。

9.环境措施

9.1按国家和地方环境保护法律法规、规章标准、政府方针和政策等进行执行，严格控制材料、设备、废水、垃圾、弃物等乱堆放、乱排乱丢，制定合适环境治理制度，建立分类回收站、池，遵守废弃物处理方式方法，做好交通环境疏导，接受相关单位的监管监督，确保现场干净、整洁的施工环境。

9.2施工现场出入口处设置冲洗设施，由专人进行清洗保洁。

9.3造孔过程中产生的污水、废浆经工作面内的网状排污沟汇集到集污池，再由泥水分离器分离，经分离的渣土集中堆放至渣场，水可用于场地冲洗。

9.4造孔出渣采用集中堆放的方法，定时运输至指定的弃料场。

9.5在挖土过程中，控制土方车辆的载土量，确保车辆在行驶途中土方不至于颠落马路上，在土方车辆开出大门一段路程内，派专人跟踪清扫，发现有土散落，即刻清除。

9.6在施工阶段过程中，选用低噪音机械设备并合理布置机械位置，降低噪声对生活区的影响。

9.7晚间施工照明要防止灯光直射生活区，以减少对工人的影响。

10.效益分析

10.1技术效益

连续墙刚度大，整体性好，安全性高，支护结构变形小。

抗渗能力强，机械化操作高，掘进功效高。

技术成熟，适用范围广，与周围建筑物和谐协调。

10.2经济和社会效益

地下连续墙比其他围护结构止水性都较好，同时可兼做主体结构的一部分，开挖深度大，相对同条件下的其他维护结构造价较高，但结合总体工程项目来说采用地下连续墙可以节约成本。

绿色环保，质量、精度高，经济优化性强，社会效益显著。

11.应用实例

11.1综合交通枢纽东部核心区地下空间综合利用工程 D 区工程施工第一标段

综合交通枢纽东部核心区地下空间综合利用工程D区工程施工段位于高铁站东侧由D1、D2、D3、D4共四个小空间组成，共两个标段，开工日期2017年1月至2018年5月，工期515天。其中第一标段为D1、D2地块，其中地下连续墙 D1、D2 各有 56幅、共计 112幅，其中标准幅为 96幅，单幅标准宽度为 6 米；异型非标幅为 16 幅，地下连续墙深度为 42 米，基坑深度为 17 米，基坑支护结构用800mm厚"两墙合一"的地下连续墙，建筑面积 3 万平米。该工程采用本工法进行施工，在施工中未发生安全质量事故。

11.2综合交通枢纽东部核心区地下空间综合利用工程 D 区工程施工第二标段

综合交通枢纽东部核心区地下空间综合利用工程D区工程施工段位于高铁站东侧由D1、D2、D3、D4共四个小空间组成，共两个标段，开工日期2017年1月至2018年5月，工期515天。其中第二标段为D3、D4地块，其中地下连续墙 D3、D4 各有 52 幅、共计 104 幅，其中标准幅为 88 幅，单幅标准宽度为 6 米；异型非标幅为 16 幅，地下连续墙深度为 42 米，基坑深度为 17 米，基坑支护结构用800mm厚"两墙合一"的地下连续墙，建筑面积 3 万平米。该工程采用本工法进行施工，在施工中未发生安全质量事故。