地下连续墙施工的影响和导墙要求

地下连续墙施工规程

地下连续墙施工，即在工程开挖土方之前，用特制的挖槽机械在泥浆（又称触变泥浆、安定液、稳定液等）护壁的情况下每次开挖一定长度（一个单元槽段）的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架（一般称为钢筋笼）用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。地下连续墙施工在我国各地高层建筑基础施工中得到了广泛应用，主要适用于地下水位高的软土地区，也适用于基坑深度大且与邻近的建（构）筑物、道路和地下管线相距很近的情况。

（一）修筑导墙

导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的临时结构，起挡土墙作用，防止地表土体不稳定而坍塌；起基准作用，明确挖槽位置与单元槽段的划分；对重物起支撑作用，用于支撑挖槽机、混凝土导管、钢筋笼等施工设备所产生的荷载；防止泥浆漏失；保持泥浆稳定；防止雨水等地面水流入槽内；对相邻结构物起补强作用。因此，修筑导墙对挖槽起重要作用。

导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，但也有钢制的或预制钢筋混凝土的装配式结构，可多次重复使用。不论采用哪种结构，都应具有必要的强度、刚度和精度，且一定要满足挖槽机械的施工要求。图1-36（a）所示为最简单的导墙断面形状，适用于地表层土较好、具有足够地基强度、作用在导墙上的荷载较小的情况；图1-36（b）导墙形式适用于表层地基土差，特别是坍塌性大的砂土或回填杂土，需将导墙筑成L形或上、下两端都向外伸的匚形；图1-36（c）导墙形式适用于导墙上荷载大的情况；图1-36（f）导墙形式适用于有相邻建筑物的情况。

1.确定导墙形式

导墙形式可参照图1-36确定。在确定导墙形式时，应考虑下列因素：

（1）表层土的特性。表层土体是否密实和松散，是否回填土，土体的物理力学性能如何，有无地下埋设物等。

（2）荷载情况。钢筋的质量，挖槽机的质量与组装方法，挖槽与浇筑混凝土时附近存在的静载与动载情况。

（3）地下水的状况。地下水水位的高低及其水位变化情况。

（4）地下连续墙施工时对邻近建（构）筑物可能产生的影响。

图1-36　导墙的形式

（5）当施工作业面在地面以下时（如在路面以下施工），对先施工的临时支护结构的影响。

2.确定导墙施工程序

导墙施工程序为：平整场地→测量定位→挖槽→绑钢筋→支模板（按设计图，外侧可利用土模，内侧用模板）→浇筑混凝土→拆模并设置横撑→回填外侧空隙并碾压。

导墙施工时应注意以下事项：

（1）导墙施工精度直接关系到地下连续墙的精度，要特别注意导墙内侧净空尺寸，垂直精度、水平精度和平面位置等。导墙水平钢筋需连接起来，使导墙成为一个整体，要防止因强度不足或施工不良而发生事故。

（2）导墙的厚度宜为150～200mm，墙趾不宜小于0.20m，深度多为1.0～2.0m。导墙的配筋多为φ12＠200。导墙施工接头位置应与地下连续施工接头位置错开。

（3）导墙面应高出地面约200mm，防止地面水流入槽内污染泥浆，如图1-37所示。导墙的内墙面应平行于地下连续墙轴线，对轴线距离的最大允许偏差为±10mm；内、外导墙面的净距应为地下连续墙名义厚度加40mm，允许误差为±5mm，墙面应垂直；导墙顶面应水平，全长范围内的高差应小于±10mm，局部高差应小于5mm。导墙的基底应和土面密贴，以防泥浆渗入导墙后面。

图1-37　导墙截面尺寸及配筋

（4）现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应沿纵向每隔1m左右加设上、下两道木支撑，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防导墙受压变形。

（二）做泥浆护壁

地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的。泥浆具有一定的相对密度，可以防止槽壁倒坍和剥落，并防止地下水渗入；泥浆还具有一定的黏度，它能将钻头式挖槽机挖下来的土渣悬浮起来，既便于土渣随同泥浆一同排出槽外，又可避免土渣沉积在工作面上影响挖槽机的挖槽效率；在挖槽过程中，泥浆既可降低钻具的温度，又可起润滑作用而减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命和提高深槽挖掘的效率。所以，泥浆的费用占工程费用的一定比例，泥浆材料的选用既要考虑护壁效果，又要考虑经济性，应尽可能地利用当地材料。

泥浆通常使用膨润土，还添加掺和物和水，其控制指标应符合下列要求：

（1）泥浆相对密度。新制备的泥浆相对密度应小于1.05，成槽后相对密度上升，但此时槽内泥浆相对密度不大于1.15，槽底泥浆相对密度不大于1.20。

（2）泥浆黏度。黏度是液体内部阻止相对流动的一种特性，一般用漏斗法测量，其方法是将泥浆经过过滤网注入容积为700mL的漏斗内，然后使其从漏斗口流出，泥浆漏满500mL量杯所需的时间（s）即泥浆黏度指标。

（3）泥浆失水量和泥皮厚度。泥浆在槽壁受压力差作用，部分水会渗入土层，其水量称为失水量。可用失水量仪测定，其单位为mL/30min。在泥浆失水时，于槽壁上形成一层固体颗粒的胶结物（称为泥皮）。泥浆失水量为20～30mL/30min，泥皮薄（1～3mm）而致密，有利于槽壁稳定，泥皮也可利用失水量仪测定。

（4）泥浆pH值。泥浆宜呈弱碱性，当pH值为7时，泥浆为中性；当pH值小于7时，泥浆为酸性；当pH值大于7时，泥浆为碱性。当pH值大于11时，泥浆会产生分层现象，失去护壁作用。

（5）泥浆的稳定性和胶体率。泥浆的稳定性用稳定计测定，即将泥浆注满量筒，静置24h，分别量测上、下部泥浆的相对密度，以其相对密度差值来衡量稳定性。

胶体率测定：将100mL泥浆注入100mL量筒中，用玻璃片盖上，静置24h，然后观察上部澄清液的体积，如澄清液为5mL，则该泥浆的胶体率为95%。

归纳上述情况，泥浆性质的控制指标见表1-3。

表1-3　不同土层护壁泥浆性质的控制指标

（三）挖槽

挖槽是地下连续墙施工中的关键工序。挖槽所用时间占地下连续墙工期的1/2，故提高挖槽的效率是缩短工期的关键。同时槽壁形状基本上决定了墙体外形，所以，挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一。

地下连续墙挖槽的主要工作为：划分单元槽段、选择与正确使用挖槽机械、制定防止槽壁坍塌的措施和特殊情况的处理措施等。

1.划分单元槽段

地下连续墙施工时，预先沿墙体长度方向把地下墙划分为许多某种长度的施工单元，这种施工单元称为单元槽段。划分单元槽段就是将各种单元槽段的形状和长度注明在墙体平面图上，它是地下连续墙施工组织设计中的一个重要内容。

单元槽段的长度不得小于一个挖槽段（挖土机械的挖土工作装置的一次挖土长度）。从理论上讲，单元槽段越长越好，这样可以减少槽段的接头数量，增加地下连续墙的整体性和提高防水性能及施工效率。但是单元槽段长度受许多因素限制，在确定单元槽段长度时除考虑设计要求和结构特点外，还应考虑下述各因素：地质条件、地面荷载、起重机的起重能力、单位时间内混凝土的供应能力、工地上具备的泥浆池的容积。

此外，划分单元槽段时还应考虑单元槽段之间的接头位置，一般情况下接头避免设在转角及地下连续墙与内部结构的连接处，以保证地下连续墙有较好的整体性。单元槽段的划分与接头形式有关。单元槽段的长度多取5～8m，但也可取10m甚至更长。

2.选择与正确使用挖槽机械

地下连续墙施工所用的挖槽机械，是指在地面上操作，穿过水泥浆向地下深处开挖一条预定断面深槽（孔）的工程施工机械。

由于地质条件十分复杂，地下连续墙的深度、宽度和技术要求也不同，需根据不同的地质条件和工程要求，选用合适的挖槽机械。目前，国内外在地下连续墙施工中常用的挖槽机械，按其工作机理分为挖斗式、冲击式和回转钻头式三大类，每一类又可划分为多种，如图1-38所示。

图1-38　挖槽机械的分类

我国在地下连续墙施工中，目前应用较多的是吊索式蛙式抓斗挖槽机、导杆式蛙式抓斗挖槽机、多头钻挖槽机和冲击式挖槽机，尤以前三种应用最多。

吊索式蛙式抓斗挖槽机的施工过程如图1-39（a）所示。施工时以导墙为基准。挖地下墙的第一单元槽段，首先挖掉Ⓐ和Ⓑ两个部分，然后挖去中间Ⓒ部分，于是一个单元槽段的挖掘完成。以后的挖槽段工作如图1-39（b）所示，先挖掉Ⓓ部分，再挖Ⓔ部分，从而完成又一个单元槽段的挖掘。这种挖槽法适合单元槽段长度为2～7m的基槽。

槽段挖至设计标高后，用钻机的钻头或超声波方法测量槽段断面，如误差超过规定的精度，则需修槽，修槽可用冲击钻或锁口管并联冲击。对于槽段接头处也需清理，可用刷子清刷或用压缩空气压吹，然后进行清底（有的在吊放钢筋笼后，浇筑混凝土前再进行一次清底）。

图1-39　吊索式蛙式抓斗挖槽机施工过程

（四）清底

沉渣在槽底很难被浇灌的混凝土置换出地面，其留在槽底会使地下墙承受力降低，造成墙体沉降；沉渣过多会影响钢筋笼插入位置；沉渣混入混凝土后，会降低混凝土强度，严重影响质量；沉渣集中到单元槽的接头处会严重影响防渗性能；沉渣会降低混凝土的流动性、降低混凝土浇筑速度，有时还会造成钢筋笼上浮。因此，在挖槽结束后，应将沉淀在槽底的颗粒、在挖槽过程中被排出而残留在槽内的土渣，以及吊放钢筋笼时从槽壁上刮落的泥皮清除干净。

清底方法一般有沉淀法和置换法两种。沉淀法是在土渣基本都沉到槽底之后再进行清底；置换法是在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理，然后在土渣还没沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来，使槽内泥浆的相对密度保持在1.15以下。目前我国多用后者，但是无论用哪种方法，都需要做从槽底清除沉淀土渣的工作。

清除槽底沉渣的方法有：砂石吸力泵排泥法、压缩空气升液排泥法、潜水泥浆泵排泥法、水枪冲射排泥法、抓斗直接排泥法。常用的是前三种清渣方法（图1-40）。

图1-40　清渣方法

（a）砂石吸力泵排泥法；（b）压缩空气升液排泥法；（c）潜水泥浆泵排泥法
1—接合器；2—砂石吸力泵；3—导管；4—导管或排泥管；5—压缩空气管；6—潜水泥浆泵；7—软管

需要说明的是，运用不同的方法清底的时间各不相同。置换法应在挖槽之后立即进行；对于以泥浆反循环进行挖槽的施工，可在挖槽后紧接着进行清底工作。沉淀法一般在插入钢筋笼之前进行清底，如插入钢筋笼的时间较长，也可在浇筑混凝土之前进行清底。

（五）做接头

地下连续墙是由许多单元槽段连接而成的，因此，槽段间的接头必须满足受力和防渗要求，并使施工简便。下面介绍几种常用的施工接头方法。

（1）接头管接头。接头管接头是当前地下连续墙施工应用最多的一种施工接头方法，其优点是用钢量少、造价低，能满足一般抗渗要求。接头管多用钢管，每节长度为15m左右，采用内钢水连接，既便于运输，又可使外壁平整光滑，易于拔管，如图1-41所示。

图1-41　钢管式接头管

1—管体；2—下内销；3—上外销；4—月牙垫块

施工时，待一个单元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土，浇筑的混凝土强度达到0.05～0.20MPa时（混凝土浇筑后3～5h，视气温而定），先将接头管旋转，然后拔出，拔速应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，一般为2～4m/h，应在混凝土浇筑结束后8h内将接头管全部拔出，具体施工程序如图1-42所示。

图1-42　接头管接头的施工程序

（a）开挖槽段；（b）吊放接头管和钢筋笼；（c）浇筑混凝土；（d）拔出接头管；（e）形成接头
1—导墙；2—已浇筑混凝土的单元槽段；3—开挖的槽段；4—未开挖的槽段；5—接头管；6—钢筋笼；7—正浇筑混凝土的单元槽段；8—接头管拔出后的孔

（2）接头箱接头。接头箱接头能够加强接头处的抗剪能力，并提高抗渗性能，也称为刚性接头。接头箱一端是敞口的，以便放置钢筋笼时水平钢筋可插入接头箱内，而钢筋笼端部焊有一块竖向放置的封口钢板，用以封住接头箱。拔出接头箱后进行下一槽段的施工，此时，两相邻槽段水平钢筋交错搭接，形成刚性接头，如图1-43所示。

图1-43　接头箱接头的施工过程

（a）插入接头箱；（b）吊放钢筋笼；（c）浇筑混凝土；（d）吊出接头管；（e）吊放后一槽段的钢筋笼；（f）浇筑后一槽段的混凝土，形成整体接头
1—接头箱；2—接头管；3—焊在钢筋笼上的钢板

图1-44　滑板式接头箱

（a）接头箱；（b）槽段内接头；（c）相邻槽间形成钢板接头
1—接头钢板：2—封口钢板；3—滑板式接头箱；4—U形接头管

另一种接头箱是采用滑板式，其为U形接头管。在相邻槽段间插入接头钢板，并与其垂直焊一封口钢板，用以封密滑板式接头箱的敞口。接头钢板上开有大量方孔，以增加钢板与混凝土之间的黏结力（图1-44）。这种接头箱与U形接头管的长度均为定值，不能任意对接，故挖槽时应严格控制槽底标高。当槽段浇筑混凝土后，先拔出滑板式接头箱，再拔出U形接头管，完成后一槽段施工后，便形成钢板接头。

（3）结构接头。地下连续墙与内部结构的楼板、柱、梁、底板等连接的结构接头方法，常用的有以下几种：

1）预埋连接钢筋法。预埋连接钢筋法是应用最多的一种方法，它是在浇筑墙体混凝土之前，将设计连接钢筋加热后弯折，预埋在地下连续墙内，待土体开挖后，凿开预埋连接钢筋处的墙面，将露出的预埋连接钢筋弯成设计形状，与后浇结构的受力钢筋连接。为便于施工，预埋连接钢筋的直径不宜大于22mm，且弯折时加热宜缓慢进行，以免连接钢筋的强度降低过多。考虑到连接处往往是结构的薄弱处，设计时一般使连接筋有20%的余地。

2）预埋连接钢板法。这种接头方法是在浇筑地下连续墙的混凝土之前，将预埋连接钢板放入并与钢筋笼固定。结构中的受力钢筋与预埋连接钢板焊接。施工时要注意保证预埋连接钢板后面的混凝土饱满。

3）预埋剪力连接件法。剪力连接件的形式有多种，以不妨碍浇筑混凝土、承压面大且形状简单的形式为好。剪力连接件先预埋在地下连续墙内，然后弯折出来与后浇结构连接。

地下连续墙内有时还有其他预埋件或预留孔洞等，可利用泡沫苯乙烯塑料、木箱等覆盖，但要注意不要因泥浆浮力而产生位移或损坏，而且在基坑开挖时要易于从混凝土面上取下。

（六）加工和吊放钢筋笼

1.加工钢筋笼

图1-45　钢筋笼构造示意

（a）横剖面；（b）纵向桁架的纵剖面

钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。钢筋笼最好按单元槽段做成一个整体，如图1-45所示。如果地下连续墙很深或受起重设备能力的限制，需要分段制作，吊放时再连接，接头宜用绑条焊接，纵向受力钢筋的搭接长度，如无明确规定时可采用60倍的钢筋直径。

钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面之间应留有15～20cm的空隙。主筋净保护层厚度通常为7～8cm，保护层垫块厚5cm，在垫块和墙面之间留有2～3cm的间隙。由于用砂浆制作的垫块容易在吊放钢筋笼时破碎且易擦伤槽壁面，所以，近年多用塑料块或薄钢板制作并焊于钢筋上。

制作钢筋笼时，要预先确定浇筑混凝土用导管的位置，由于这部分要上下贯通，因而周围需增设箍筋和连接筋进行加固。尤其在单元槽段接头附近插入导管时，由于此处钢筋较密集，更需特别加以处理。横向钢筋有时会阻碍插入，所以纵向主筋应放在内侧，横向钢筋放在外侧。纵向钢筋的底端应距离槽底面10～20mm，底端应稍向内弯折，以防止吊放钢筋时擦伤槽壁，但向内弯折的程度也不应影响插入混凝土导管。纵向钢筋的净距不得小于10cm。

制作钢筋笼时，要根据配筋图确保钢筋的正确位置、间距及根数。纵向钢筋接长宜用气压焊接、搭接焊等。钢筋连接除四周两道钢筋的交点需全部点焊外，其余的可采用50%交错点焊。成型用的临时扎结钢丝焊后应全部拆除。

地下连续墙与基础底板以及内部结构的梁、柱、墙的连接如采用预留锚固钢筋的方式，锚固钢筋一般采用直径不超过20mm的光圆钢筋。锚固钢筋的布置还要确保混凝土自由流动以充满锚固钢筋周围的空间。

2.吊放钢筋笼

钢筋笼的起吊、运输和下放过程中不允许产生不能恢复的变形。

钢筋笼起吊应用横吊梁或吊架，吊点布置和起吊方式要防止起吊时引起钢筋笼变形。起吊时不能使钢筋笼下端在地面上拖引，以防下端钢筋弯曲变形。

插入钢筋笼时，最重要的是使钢筋笼对准单元槽段的中心，垂直而又准确地插入槽内。

钢筋笼进入槽内时，吊点中心必须对准槽段中心，然后徐徐下降，此时必须注意不要因起重臂摆动而使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。

钢筋笼插入槽内后，检查其顶端高度是否符合设计要求，然后将其搁置在导墙上。

如果钢筋笼是分段制作的，吊放时需接长，下段钢筋笼要垂直悬挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，上、下两段钢筋笼呈直线连接。

如果钢筋笼不能顺利插入槽内，应该重新吊出，查明原因后加以解决。如果需要修槽，则在修槽之后再吊放。不能强行插放，否则会引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌，产生大量沉渣。

至于钢筋和混凝土间的握裹力，试验证明泥浆对握裹力的影响取决于泥浆质量、钢筋在泥浆中浸泡的时间以及钢筋接头的形式（焊接、退火钢丝绑扎或镀锌钢丝绑扎）。在一般情况下，泥浆中的钢筋与混凝土之间的握裹力比正常状态下降低15%左右。

（七）浇筑混凝土

1.混凝土浇筑前的准备工作

接头管（箱）和钢筋笼就位后，应检查沉渣厚度，并在4h内浇筑混凝土，如超过时间，应重新清底。混凝土浇筑之前，有关槽段的准备工作如图1-46所示。

图1-46　地下连续墙混凝土浇筑前的准备工作

2.混凝土配合比的确定

在确定地下连续墙工程中所用混凝土的配合比时，应考虑混凝土采用导管法在泥浆中浇筑的特点。地下连续墙施工所用的混凝土，除满足一般水工混凝土的要求外，还应考虑泥浆中浇筑的混凝土的强度随施工条件变化较大，同时在整个墙面上的强度分散性也大，因此，混凝土应按照比结构设计规定的强度等级提高5MPa进行配合比设计。

混凝土的原材料，为避免分层离析，要求采用粒度良好的河砂，粗集料宜用粒径为5～25mm的河卵石。水泥应采用强度等级为42.5～52.5的普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥；单位水泥用量，粗集料如为卵石，应在370kg/m3以上，如采用碎石并掺加优良的减水剂，应在400kg/m3以上，如采用碎石而未掺加减水剂，应在420kg/m3以上。水胶比不大于0.60。混凝土坍落度宜为18～20cm。

3.浇筑混凝土的注意事项

（1）地下连续墙混凝土用导管法进行浇筑。由于导管内混凝土和槽内泥浆的压力不同，在导管下口处存在压力差，因而混凝土可以从导管内流出。

（2）为便于混凝土向料斗供料和装卸导管，可用混凝土浇筑机架进行地下连续墙的混凝土浇筑。机架跨在导墙上沿轨道行驶。

（3）在混凝土浇筑过程中，导管下口总是埋在混凝土内1.5m以上，使从导管下口流出的混凝土将表层混凝土向上推动而避免与泥浆直接接触。但导管插入太深会使混凝土在导管内流动不畅，有时还可能产生钢筋笼上浮，因此无论在何种情况下，导管的最大插入深度也不宜超过9m。当混凝土浇筑到地下连续墙顶附近时，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小为1m左右，如果混凝土还浇筑不下去，可将导管上下抽动，但上下抽动范围不得超过30cm。

（4）浇筑混凝土置换出来的泥浆要进行处理，勿使泥浆溢出到地面上。