地下连续墙在基坑支护工程中的应用

【摘 要】本文以中交集团南方总部基地（二期）基坑支护工程为例，阐述了在动态水砂层地质条件中，保证地下连续墙施工质量的一些措施。

【关键词】地下连续墙；动态水砂层；泥浆；施工

地下连续墙技术起源于欧洲，1958年我国引进了此项技术，应用于水利工程大坝防渗墙中，70年代起用于建筑工程，现已推广到建筑、煤矿、市政等工程应用，成为地下工程和深基础施工中有效的技术。地下连续墙施工时振动小，噪音低，墙体刚度大，承受侧压大、变形小、防水抗渗好， 有较好的防水效能。

1、工程概况

中交集团南方总部基地（二期）基坑支护工程位于广州市海珠区沥滘振兴大街12号，洛溪桥东侧，紧邻珠江河岸。基坑形状呈不规则梯形，拟建地下室为3层车库，开挖深度为14.5m。基坑支护采用1000mm厚、C35地下连续墙+两道C30钢筋混凝土内支撑+单元墙接头处三根搭接式双管高压旋喷桩止水帷幕（直径600，进入残积土层1.5m）。地下连续墙深度大部分需进入连续强风化岩层1m，局部需进入连续中风化岩层1m，成槽深度约在22～28 m之间。

2、工程地质及水文地质条件

地貌单元为珠江三角洲冲积平原，属珠江流域一级阶地。

地基土自上而下为第四系人工填土（Qml）、第四系河流冲积相沉积层（Qal）、和第四系残积层（Qel），主要表现为淤泥类土、粉质粘土和砂类土，下伏基岩为白垩系沉积岩（K），情况如下：

（一）第四系填土层（Qml）

（1）素填土：浅灰色、黄色，湿，松散局部稍密，主要成份为中粗砂，为人工回填而成，层厚2.60～8.70m。基坑设计主要参数：r=18.0kN/m3，c=10kPa，ψ12?。

（二）第四系冲积层（Qal）

（2）粉砂：灰色、灰褐色、灰黄色，饱和，松散～稍密，含淤泥质粘粒，局部混较多中砂，分选性较好，层厚0.50～10.10m，修正标贯击数4.4～12.6。基坑设计主要参数：r=18.5kN/m3，c=0Pa，ψ=20?。

（3）淤泥质粉质粘土：灰黑色，饱和，流～软塑，带腐臭味，局部夹薄层粉细砂，层厚0.80～6.40m。基坑设计主要参数：r=16.5kN/m3，c=8kPa，ψ=6?。

（4）粉质粘土：浅黄色、灰白色，湿，可塑局部软塑，含较多粉砂，粘性较好，层厚0.80～3.30m，修正标贯击数4.8～12.6击。基坑设计主要参数：r=18.5kN/m3，c=18kPa，ψ=15?。

（5）中砂：灰色、浅黄色、黄褐色，饱和，稍密局部中密，成份主要为石英，含少量粘粒，混夹多量粉细砂，分选性差，级配较差，层厚1.00～8.70m，修正标贯击数8～17。基坑设计主要参数：r=19.5kN/m3，c=0Pa，ψ=25?。

（6）粗砂：黄褐色、灰白色，饱和，中密局部稍密，成份主要为石英，含少量粘粒，颗粒不均匀，分选性一般，级配较好，层厚2.30～5.70m，修正标贯击数8.5～19.8。基坑设计主要参数：r=20.0kN/m3，c=0Pa，ψ=25?。

（三）第四系残积层（Qel）

（1）粉质粘土：浅灰色、灰褐色、棕褐色，稍湿～湿，可塑，局部夹薄层粉细砂，粘性较差，为泥质粉砂岩风化残积土，泡水易软化，层厚0.70～5.00m，修正标贯击数8.1～11.4。基坑设计主要参数：r=18.5kN/m3，c=20kPa，ψ=18?。

（2）粉质粘土：棕红色，稍湿，硬塑，粘性较好，为泥质粉砂岩风化残积土，层厚0.70～3.60m，修正标贯击数12.6～19.6。基坑设计主要参数：r=19.0kN/m3，c=25kPa，ψ=20?。

（四）白垩系沉积岩（C）

（1）全风化泥质粉砂岩：棕红色，岩石风化剧烈，岩芯呈坚硬土柱状，岩质极软，泡水易软化、崩解，层厚0.60～3.50m，层顶埋深17.00～21.70m。基坑设计主要参数：r=19.5kN/m3，c=30kPa，ψ=22?。

（2）强风化泥质粉砂岩：棕红色，岩石风化强烈，岩芯呈半岩半土状，碎块状，岩质软弱，手可掰断，岩石风化不均匀，局部夹中风化岩块，层厚0.60～13.60m，层顶埋深17.60～26.70m。基坑设计主要参数：r=20.0kN/m3，c=35kPa，ψ=25?。

场地地下水主要有填土层上层滞水、砂层孔隙水及基岩裂隙水三种类型。填土层上层滞水，属包气带水，含水量较少，富水性较差，动态随季节变化，主要受大气降雨补给；砂层孔隙水与珠江有密切的水力联系，为动态水，含水量大，透水性强，富水性强。

3、地下连续墙的施工

地下连续墙的施工顺序一般如下：测量放样导墙制作泥浆制备槽壁机成槽成槽质量检验刷壁、清底换浆吊装钢筋笼安放接头及砼导管浇注墙体砼。

针对较厚且分布连续的、与珠江有密切水力联系的动态水砂层， 为保证成槽施工作业期间槽壁的稳定及保证连续墙的施工质量，本工程的连续墙施工着重对泥浆制备、成槽作业、刷壁、清底换浆及浇注墙体砼等几个工序进行加强控制。

3.1泥浆制备

泥浆是地下连续墙施工中深槽槽壁稳定的关键，地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的，泥浆在成槽过程中有护壁、携渣、冷却和作用。泥浆具有一定的比重，若槽内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆在槽内就会产生一定的静水压力，抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力。泥浆在槽壁上还会形成一层透水性低的泥皮，可防止槽壁倒塌和剥落，并防止地下水渗入。泥浆具有一定的粘度，它能将钻头式成槽机成槽时产生的土渣悬浮起来，既便于土渣随同泥浆一同排出槽外，又可以避免土渣沉积在开挖面上影响成槽机械的成槽效率。

在成槽前利用专用设备事前制备好泥浆，膨润土泥浆是制备泥浆中最常用的一种，它的主要成分是膨润土和水，另外还要根据地质、水文资料，适当地加入外加剂（一般有分散剂，增粘剂，加重剂和防漏剂等）按一定比例配制而成。新配置的泥浆需在池中放置一天待充分水化后才可投入使用。泥浆拌制和使用前，必须检查两次，适当提高泥浆比重和粘度。施工期间，槽内泥浆液面必须高于地下水位1.0m以上。为防止在动态水砂层施工时槽壁塌方，应相应增加泥浆储备量。泥浆制作的方量，通过施工过程中的测算，一般情况下，以拌制理论方量的1.5倍比较合适。针对本工程砂层较厚的实际情况，为保证地下连续墙施工质量及安全要求，经过反复试验，设定泥浆比重为1.20。

3.2成槽作业

根据工程的地质情况，成槽采用“抓冲结合”的方法。土层、砂层、强风化层主要采用液压抓斗成槽，成槽设备采用金泰SG-35型液压连续墙抓斗机，该型液压抓斗机自重为58吨，抓斗的重量达到18吨，在强风化泥质粉砂岩中成槽效果良好。部分强风化岩、中风化岩、二期槽段接头位置及地下障碍物、旧基础采用冲孔成槽。

成槽作业过程中，要求司机精心操作，及时纠偏，成槽的主要技术指标前后偏差、左右偏差均需满足规范或设计要求。

1）液压抓斗成槽机开挖时抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。

2）在挖槽机具挖土时，悬吊机具的钢索不能松驰，要使钢索呈垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必需做好的关键动作。

3）液压抓斗成槽时不宜满斗挖土，即每斗不能挤满土方，防止土体挤出抓斗，形成土渣。而且土在泥浆中经过挤压后，会影响泥浆质量，使泥浆粘度比重增大。

4）成槽的施工工序中，泥浆液面控制是非常重要的一环。成槽时，派专人负责泥浆的放送，视槽内泥浆液面高度情况，随时补充槽内泥浆，确保泥浆液面高出地下水位1.0m以上，同时也不能低于导墙顶面0.5m，杜绝泥浆供应不足的情况发生。循环泥浆比重宜控制在1.1～1.3，施工过程中应经常测定泥浆比重和粘度。成槽结束后到浇筑砼之前的这段时间的液面亦需注意控制。

5）成槽时减少地面荷载，防止附近的车辆和机械对地层产生振动。

6）由于在动态水砂层中进行施工，为减少施工扰动时间，保证成槽施工作业期间槽壁的稳定，一般安排一个连续墙的槽段在一天内完成挖槽、钢筋网吊放及墙体砼浇注工序，避免因成槽后放置时间过长造成槽壁坍塌。

3.3刷壁、清底换浆

围护结构的施工质量，尤其是地下连续墙的接缝止水性能对基坑开挖的安全至关重要，一旦发生围护接缝渗漏水的问题，堵漏工作极其困难，将对基坑的稳定和周边环境的安全带来风险，而刷壁是地下连续墙接缝防水质量的关键工序。

在已施工的地下连续墙的接头侧面往往有许多泥皮及土渣粘在上面，因此接头刷壁是一个必不可少的工序。接头墙壁土渣和泥皮采用冲孔桩机悬挂刷壁器慢速沉入槽底部，再中速提升刷壁器，使刷壁器贴紧墙体接头面刷壁，往复多次，直至完全清除土渣和泥皮为止。完全清除土渣和泥皮的标准是：经清水冲洗的刷壁器最后一次刷壁后，其刷壁钢丝上没有任何土渣和泥皮。

清底换浆工作在刷壁工序完成后分二个阶段进行：

阶段一：成槽清渣。用泥浆正循环法清渣，即将输浆管通向孔底泵进新浆，使已冲开的泥渣上浮。对于含砂率大的槽孔宜采用空气吸泥法（反循环）进行清底。

阶段二：终孔清槽。采用空气吸泥（反循环）法清槽，即从皮管内压入空气通向槽底的吸泥装置，泥砂吸上，并同时补充新鲜泥浆，保持所要求泥浆液面标高的相对稳定。

槽孔底部淤积物是墙体夹泥的主要来源。混凝土开浇时向下冲击力大，混凝土将导管下的淤积物冲起，一部分悬浮于泥浆中，一部分与混凝土掺混，处于导管附近的淤积物易被混凝土推挤至远离导管的端部。当淤积层厚度大或粒径大时，仍有部分留在原地。悬浮于泥浆中淤积物，随着时间的延长，又沉淀下来落在混凝土面上。故清槽后的泥浆比重应小于1.2，含砂率不大于8%，粘度不大于28s。在基坑土方开挖后，对比连续墙施工资料中清槽完成后泥浆比重资料记录与连续墙接缝处的夹泥现象，发现当泥浆比重为1.08～1.13、含砂量

刷壁及清底换浆工序施工质量的好坏，首先直接影响接头面的新老砼接合是否紧密，有可能造成两幅墙之间夹有泥土，在后期的土方开挖中会产生严重的渗漏，在以后的堵漏工作中就要浪费大量的人力物力，经济损失不可弥补。其次对地下连续墙的整体性也有很大的影响。

3.4墙体砼浇注

连续墙施工的核心工序是水下混凝土的灌注，它是确保连续墙质量的关键。

地下连续墙墙身混凝土采用导管法灌注水下混凝土，根据本工程地下连续墙的分幅情况，所有墙幅均采用两根导管进行灌混凝土。砼浇注时应两根导管轮流浇注，确保砼面均匀上升，砼面高差不大于50cm。以防止因砼面高差过大而产生夹层现象。导管选用D=258mm的圆形螺旋快速接头型。标准管节长度为2m，并配备若干1.5m、1m及0.5m长的管节。导管安放位置要准确、垂直，防止在浇注混凝土的过程中导管提升碰到钢筋笼，而发生下放提升困难的不良现象；检查导管的安放长度，并做好记录。

砼开始浇注时，先在导管内放置隔水球以便砼浇注时能将管内泥浆从管底排出。砼浇灌采用将砼车直接浇注的方法：

1）初灌时保证每根导管砼浇捣有6方砼的备用量。

2）砼浇注中要保持砼连续均匀下料，砼面上升速度控制在4～5m/h，二根导管的砼面高差不得大于50cm。若高差过大，混凝土呈覆盖式流动，容易将混凝土表面的浮泥卷入混凝土内。

3）导管埋深影响混凝土的流动状态，导管下口在混凝土内埋置深度应控制在1.5-6.0m。埋深太小，混凝土呈覆盖式流动，容易将混凝土表面的浮泥卷入混凝土内，导管埋深太深时，导管内外压力差小，混凝土流动不畅。在浇注过程中严防将导管口提出砼面，造成泥浆涌入导管。

4）为保证墙顶混凝土的质量，混凝土浇注高度应比设计高度高50cm。

砼面上升情况、浇筑量和导管埋入深度主要通过测量掌握。当混凝土浇捣到地下连续墙顶部附近时，导管内混凝土不易流出，一方面要降低浇筑速度，另一方面可将导管的最小埋入深度减为1m左右，若混凝土还浇捣不下去，可将导管上下抽动，但上下抽动范围不得超过30cm。

在浇筑过程中，导管不能作横向运动以防沉渣和泥浆混入混凝土中。同时不能使混凝土溢出料斗流入导沟。

结束语：

地下连续墙施工技术在中交集团南方总部基地（二期）基坑支护工程项目中得到了成功的应用，满足了后续工程施工的技术要求。基坑开挖后，墙面整体平整度、地下连续墙沉降及墙体的水平位移均在设计范围内；地下连续墙的接缝基本无渗漏水，这与地下连续墙施工过程中因应实际地质、水文资料所做的针对性措施有很大的关系。地下连续墙的施工工艺和管理方法还有许多值得我们学习和研究的地方，以上是施工当中积累的一些心得和经验，希望能够为其他类似的工程项目施工提供借鉴的意义。