[科普中国]-水利工程地下连续墙支护结构的施工技术

1 导墙修筑 地下连续墙施工前期应进行导墙修筑，其主要有以下五个方面的作用：一是导向作用，可作为地下墙成槽的导向标准；二是在成槽施工过程中稳定泥浆液位，以达到维护槽壁稳定的目的；三是维持表层土层的稳定，防止槽口塌方；四是承受施工机械设备荷载；五是可作为工程测量的基准线。导墙的工程施工一般采用C20混凝土，为有效地防止地面水流入沟槽内，导墙顶部标高应高出地面10cm左右。一般导墙施工应首先进行场地平整，然后根据工程布置进行测量定位，进而挖槽并对挖槽弃土进行合理的处理，之后绑扎钢筋、支模板，再浇筑混凝土，待混凝土凝固达到设计强度后拆模，并在导墙外侧回填土。2 泥浆护壁 泥浆在施工过程中主要起到三方面的作用。一是护壁作用，由于泥浆的密度大于水，当地下水位高度不大于槽内泥浆液面高度，槽内泥浆对槽壁产生的侧压力则相当于一种液体支撑，可防止槽壁剥落和倒坍，并有效防止地下水渗入；二是携渣清槽作用，由于泥浆具有一定的粘度，它能携带土渣悬浮起来，既便于槽底清除，又可避免在开挖面上的土渣沉积影响挖槽机械的挖槽效率；三是冷却与润滑作用，泥浆可降低钻具由于连续冲击或回转引起的高温，又具有可减轻钻具的磨损润滑作用。3 挖槽 挖槽是地下连续墙施工的主要工序，占整个施工工期的一半，由此提高挖槽施工效率是缩短工期的关键。对挖槽槽孔的形状和垂直度进行严格控制，是保证地下连续墙质量的关键。挖槽工程施工主要考虑单元槽段的划分、挖槽机械的选择、挖槽的质量控制这三个主要方面。3.1 槽段划分施工槽段的划分是确定整个地下连续墙每一个施工单元的长度，一般为4～8m。单元槽段长度的确定应考虑以下五个方面因素的影响：一是施工地质条件，当周边土层较不稳定时，为防止槽壁倒坍,应减小每个单元槽段的长度，以减少槽壁在泥浆中暴露面和缩短挖槽时间；二是地面荷载，当邻近有较大的地面荷载时，亦采用缩短单元槽段的长度来保证槽壁的稳定；三是起重设备的起重能力，由于槽段的钢筋笼一般为整体吊装，应根据起重设备的起重能力估算吊装的钢筋笼的重量和尺寸，以此推算得到单元槽段的长度；四是单位时间内混凝土的供给能力，单元槽段内的混凝土浇筑宜在4h内完成，因此由（4h混凝土的最大供应量/（墙厚×墙深）)推算出适宜的单元槽段长度;五是泥浆池的容积，一般情况下，泥浆池的容积不应小于各个单元槽段挖土量的两倍，故单元槽段的长度亦受到泥浆池的容积影响。3.2 机械选择挖槽机械对连续墙的施工具有重要影响，应该根据不同的工程地质条件和工程要求，来选用适宜的挖槽机械设备。目前国内常用的挖槽机分为回转式、挖斗式、冲击式三大类。3.3 挖槽的质量控制挖槽质量控制对连续墙的施工同样具有非常重要的影响，在施工过程中容易出现粘土粘钻（抱钻）和钻机卡槽等问题。因此，成功的挖槽质量控制需要综合考虑以下五方面的影响：一是严格控制开槽的垂直度；二是根据工程地质勘测情况、成槽精度以及工程的工期要求，对使用的机械进行合理的选择，以满足工程对开槽速度的要求;三是应连续作业，且依规定顺序进行施工，如若因故中断，应迅速从槽中将挖掘机提出；四是开槽的挖进过程中，应时刻保持护壁泥浆不低于工程规定高度；五是若成槽施工过程中局部遇岩石坚硬地层，钻孔或钻抓进尺较困难时，可配合冲击钻冲击破碎联合作业。4 槽底清除 当单元槽段开挖到工程设计标高后，必须要清除槽底淤泥和沉渣。目前一般采用排泥及潜水泵排泥、压缩空气升液法、砂石吸力泵等三种方式。工程上采用的“换浆法”，即在槽段开挖完成后继续泥浆的反循环作业，也可待土渣基本沉淀到槽底后再进行清底作业。5 混凝土的浇筑 混凝土的浇筑应采用水下混凝土浇筑的方法，要一气筑成，不得中断。混凝土的浇筑应注意以下几点：5.1 工作准备进行混凝土浇筑前，应做好混凝土制备、运输、交通道路安排及工程施工人员配备等准备工作。5.2 布置导管导管布置带的边缘距槽段两端不宜大于1.5m；相邻两根导管的间距一般取（8-10）d（d:导管直径），且不应大于3m；导管插入混凝土深度应在1.5～6m之间。5.3 浇筑混凝土①钢筋笼吊装就位后，应检查沉淀厚度，并在4h内进行混凝土浇筑；②混凝土浇筑速度控制：槽内混凝土上升速度不应大于2m/h,且各个导管处浇筑的混凝土顶面高差不能大于300mm；③混凝土浇筑到设计标高附近时，应降低其浇筑速度，并可适当减小导管插入深度，或可辅以抽动导管，但其抽幅不得超过300mm；④混凝土浇筑应高出设计标高300～500mm，以使平整后的标高符合工程设计的要求；⑤各个槽段内的混凝土应连续浇筑，一般不得无故中断。地下连续墙在工程中得到广泛的应用, 体现的优点主要有:1、施工中振动小, 噪声低。现在, 地下连续墙能在城市建设工程中得到飞速发展的最大理由是施工时振动小, 噪声低。可以说各种方法和各种挖掘机械都具备这一特点。对于地下连续墙的高度评价是:工期短, 经济效果好, 可昼夜施工。2、墙体的刚度大。地下连续墙可构筑成很大的混凝土墙体, 能承受较大的土压力, 在基坑开挖时不会产生地基沉降或塌方等事故, 因而在城市地下工程和临近现场有建筑物的工程中它是一种不可缺少的方法。3、防渗性能好。由于地下连续墙的接头处理得到了很大的改进, 可使其防渗性能具有更可靠的保证。4、对周边地基无扰动。5、可用于逆筑法施工。将地下连续墙方法与过去的逆筑法结合起来, 能进一步发挥这两种方法的优点, 既安全又合理。6、可用作刚性基础。可以把墙体组合成具有很大承载能力的任意多边形, 用以代替桩基础, 沉井或沉箱基础。7、适用于多种地基条件。地下连续墙对地基土的适用范围很广, 从软弱的冲积层到中硬的地层、密实的砂砾层、软质岩石、硬质岩石等所以的地基都可以施工。编辑：赵耐强审核专家：山西省农业厅的农技推广研究员 侯立功