1、368深深厚厚砂砂层层超超深深地地下下连连续续墙墙施施工工工工法法1 1前前言言近年来，随着地下空间的开发，以及城市地铁工程兴建，超深地连墙的运用越来越广泛，特别对于地处长江 I 级阶地的深基坑工程，其地连墙施工难度很大，质量不易控制，施工过程中对各工序的时间，成槽的质量、钢筋笼制作和起吊、混凝土的浇筑等方面较一般地下连续墙有了更高的要求。武汉地铁 21 号线后湖大道站、百步亭花园路站就是其中的一个代表。以后湖大道站为例，该工程基坑标准段深度 26.6m，盾构段基坑深度 27.9m，围护结构地连墙厚 1m，墙深 47.8m53.8m，采用工字型钢板接头。该车站地处长江级阶地，表层为人工杂填土，2、下部依次分布粉质粘土、粉土、粉砂互层，厚砂层，粘土夹砾卵石，泥岩，灰岩。砂层最厚位置达到 37m。深厚砂层中地连墙（尤其是异形幅的阴、阳角位置），成槽槽壁稳定性差，槽壁垂直度、槽底沉渣控制难度大；超长超重钢筋笼吊装难度大，角度控制、下放困难；接头防绕流难度大，绕流混凝土不易清理。针对这种情况，通过施工过程中的不断探索总结，同时参考其他工程经验，成槽过程中采用了“三抓两阶段”方式，保证槽壁的稳定性；成槽后，“一”形钢筋笼采取“双机联抬，十点起吊，整体入槽”的方式，减少吊装时间，降低蹋孔风险；而“Z”形幅钢筋笼考虑其特殊性，采用分为两个“L”形，“一槽双笼、两次吊装、V 形接口、斜筋强化”的方式，3、解决钢筋笼制作及吊装下放难题；采用“砂袋+接头箱”组合形式封堵槽壁端头防绕流，保证接头箱拔出；自制履带式供送设备（发明专利，专利受理号 201610336837.2）装填砂袋，提高施工效率，减少槽段静置时间；自制刷壁装置（实用新型专利，专利受理号 201620463110.6），解决了型钢接头处混凝土难以清理的难题；自创泥浆循环系统（实用新型专利，专利受理号 201620898628.2），解决了循环泥浆含沙量大、不易清渣的难题。该施工技术操作简单、容易掌握，能有效缩短从成槽到混凝土浇注前各项工序的时间，减小了深厚砂层槽壁蹋孔风险，保证了地连墙施工的顺利进行，同时也为长江级阶地进行类似超深异形4、地下连续墙施工提供了借鉴价值。2 2工工法法特特点点2.0.1 解决了深厚砂层成槽易坍塌、易绕流问题。2.0.2 提高了超深地连墙的成槽垂直精度。2.0.3 解决了超长超重及 Z 形复杂钢筋笼制作与吊装下放难题。2.0.4 解决了超深地连墙超长接头箱难以下放到底以及难以拔起问题；解决了人工投掷砂袋效率偏低的问题。2.0.5 解决了工字钢接头位置绕流混凝土难以清理问题，降低了超深地连墙接头渗漏风险。2.0.6 提高了砂层成槽中泥浆循环重复利用率及泥沙分离与清理效率。3 3适适用用范范围围本工法适用于深厚砂层超深地下连续墙施工。3694 4工艺原理工艺原理深厚砂层中地连墙采用三抓开挖，两段成槽的技5、术，保证成槽过程中槽壁稳定性。将“一”形钢筋笼整体起吊入槽，解决了超长超重钢筋笼吊装难题，将形状复杂的“Z”形幅钢筋笼分为两个相对简单的“L”形分别加工，两次下笼，解决异形钢筋笼转角多、角度难以控制引起的下放难题。工字钢板与槽壁端头之间采用砂袋+接头箱组合形式进行封堵，接头箱下放至基底以下 3m，其下采用砂袋填筑，解决超深接头箱难以下放到底以及混凝土浇注之后难以拔起的问题。由于人工投掷砂袋不经济，功效低，因此采用自制履带式供送设备配合人工装填砂袋，提高施工效率，减少槽段浇砼前等待时间。自制刷壁装置，与成槽机配合使用，简单方便，省时省力，效果显著，解决了型钢接头处混凝土难以清理的难题。自创泥浆循6、环系统，经过二次分离，针对性解决了深厚砂层循环泥浆含沙量大，不易清渣的难题，提高了泥浆的利用率。5 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程超深地下连续墙施工工艺流程如图 5.1 所示。测量放样导墙制作槽段挖掘成槽检测清沉渣换浆施工准备砂袋填筑灌注墙体砼吊装钢筋笼 成槽机新鲜泥浆制作泥浆系统设置泥土外运泥浆贮存供应泥浆复制再生加工钢筋笼回收槽内泥浆劣化泥浆处理商品砼供应泥浆分离净化图 5.1-1 超深地下连续墙施工工艺流程5.2 操作要点操作要点5.2.1 导墙施工导墙采用“”形，高度不小于 1.5m，墙脚必须座落于密实的老土上。实际导墙宽度应大于墙体设计7、厚度 4060mm。同时，异形导墙制作要预留成槽施工的机械操作有效长度，保证转角位置槽壁断面完整，外放尺寸一般超过设计宽度 300500mm。钢筋笼下放完成后，该部分可采用胶合板或其他材料隔离后采用袋装泥土填筑，避免成墙后在坑内形成鼓包。具体见图 5.2.1-1。370图 5.2.1-1 转角位置导墙施工尺寸示意图5.2.2 成槽根据现场经验，地连墙成槽过程中，要达到槽壁垂直度，必须确保开挖时抓斗两侧受力平衡。因此采用三抓成槽，施工时，一般应先开挖位于两侧位置的土体(第一抓、第二抓)，最后开挖位于中间连接位置的土体(第三抓)，这样才能确保斗体施工时受力均衡，不致产生倾斜，能有效保证槽孔的垂直度8、。施工同一幅墙时，成槽抓土可以考虑分两个阶段，第一阶段 1、2、3 抓均先抓墙体上部 1/2，然后进行第二阶段施工，整个槽段在第二阶段完成，而不是每一抓都一次性开挖到墙底标高。抓斗必须慢降、慢升，装满土的抓斗提升到导墙顶后应将泥浆沥去,防止泥浆污染场地。数字表示成槽顺序132泥浆液面单元槽段成槽顺序示意图图 5.2.2-1 成槽示意图5.2.3 接头型钢清理地连墙工字钢接头往往存在泥土和少量绕流混凝土，影响接头质量。采用成槽机搭载接头铲土装置，利用成槽机的自重及铲土器的刚性清理侧壁，对地下连续墙接头型钢上的渣土和绕流混凝土进行清除，每侧刷 34 次即可清除干净。371图 5.2.3-1 接头铲9、土装置示意示意图5.2.4 槽段检测刷壁完成后，利用超声波侧壁仪对槽段的壁面垂直度、端面垂直度进行检测。在槽段内左、右两个位置分别扫描槽壁壁面，扫描记录中壁面最大凸出量或凹进量（以导墙面为扫描基准面）与槽段深度之比即为壁面垂直度，二个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度。如下图 5.2.4-1 所示。图 5.2.4-1 超声波测壁5.2.5 清底换浆清除槽底沉渣采用气举反循环置换法，导管的出浆管底下放深度距沉淤面 300400mm，开始送风时先向孔内送浆，停止清孔时先关气后断浆，清孔后要求槽底沉渣厚度小于 100mm，槽内泥浆各项性能指标满足要求。成槽过程中产生的泥浆通过自创泥浆循环系统进行二次10、处理。第一次是通过虑砂机进行，泥沙直接分离至渣土池，第二次是泥浆在送浆槽中自主沉淀净化，沉淀下来的泥砂人工随时清理，沉淀分离之后的清水重新搅拌新泥浆。使用自创泥浆循环系统对泥浆统一回收与输送，新浆与检测合格的回收泥浆可按需直接从相应泥浆箱外送而不需要互相倒运。372图 5.2.5-1 自制泥浆循环装置构造示意图5.2.6 钢筋笼制作“一”型钢筋笼主要由上下层纵向主筋，上下层水平分布筋组成，同时为了保证钢筋笼吊装过程中的整体性和稳定性，需根据实际情况增设纵向桁架筋、水平桁架筋和面层的 X 形剪力筋。对于更为复杂的“Z”型钢筋笼，由于转角多、易变形，制作时应沿中部对称分为两个“L”形加工，接口处 11、V 形处理，V 形口角度 135。，并设置纵向加强筋保证 V 型不变形，两个“L”形钢筋笼间距控制在 150mm 以内，此外，必须结合现场实际对关键部位进行加固，确保起吊后垂直、平整，整体刚度良好。钢筋笼纵向桁架数量根据网片幅宽来确定，一般间距 1.0 1.5 m，横向桁架间距 6 m 较为合适。水平分布筋与主筋应全部点焊牢固。为保证钢筋笼有足够的起吊刚度，制作时还须在异形拐角部位加焊斜拉钢筋(内部斜拉钢筋间距一般为 0.2 0.5 m，外部斜拉钢筋间距一般为 2 3 m，钢筋直径 20 mm 左右)，吊装下放时再将其氧割。钢筋笼构造见图 5.2.3-1。图 5.2.6-1Z 型钢筋笼整幅、分12、部加工示意图5.2.7 钢筋笼吊装根据钢筋笼的规格、形状、总质量，以及本身施工场地的影响进行吊装方案的制定。通常选用 2 台履带式起重设备抬吊。起吊时设置主、副两吊共 10 点，主吊设置 2 排吊点，副吊设置 3 排吊点，相邻吊点间距以15m 左右为宜（必须经计算与试吊之后确定），最大不超过 17m，吊点必须焊接在纵向桁架筋与水平桁架筋相交位置。吊装钢丝绳与钢筋笼角度在 3090为宜。钢筋笼下放完毕后用全站仪测量吊筋顶面标高，如标高不满足设计要求或者两吊点标高不一致导致钢筋笼出现倾斜，可在扁担下部增加薄钢片垫块调整墙身垂直度。373150006030601501200012000120001013、0020006090图 5.2.7-154m 长钢筋笼吊点布置图5.2.8 接头砂袋填筑及接头箱下放钢筋笼两端接头填筑封头砂包，砂包采用沙土作为原料，砂袋为小号普通编织袋。封头砂包采用 5 点对称填筑，每填筑 2 米左右，用方形冲击锤轻夯击 3-4 次。砂袋采用自制履带式供送设备配合人工装填（2 名工人装砂平台配合装砂，传送带将其传送至指定位置进行填充）。为了进一步提高施工效率，砂袋填筑至基底以下 3 米后，上部采用接头箱进行封堵。图 5.2.8-1封头砂袋五点填筑示意1砂罐，2砂出口开关，3装砂平台，4传送带图 5.2.8-2自制履带式供送设备构造示意图5.2.9 砼浇筑墙体混凝土采用水下导14、管法灌注，导管插入距离槽底 300500mm，导管必须做气密性试验，灌注时，导管内必须下置球胆隔水塞，并检查混凝土配合比、坍落度后方可进行浇注。浇注过程中导管埋入混凝土深度应保持在 3 米左右，导管间水平距离一般为 1.5 m，距槽段端部不大于 1.5m。混凝土浇注过程中，不得将路面洒落的混凝土扫入槽内，污染泥浆。混凝土泛浆高度 300500mm。5.2.10 接头箱顶拔采用千斤顶与反力架结合进行顶拔作业，接头箱顶拔与混凝土灌注相结合，混凝土灌注记录作为顶拔接头箱时间的控制依据。根据水下混凝土凝固速度及施工中试验数据，混凝土灌注开始后 45h 左右开始拔动，以后每隔 30 分钟提升一次，其幅度15、不大于 50100mm，待混凝土浇注结束 79h，即混凝土达到终凝后，将接头箱拔出。374图 5.2.10-1接头箱顶拔5.2.11 劳动力组织涉及工种主要有机械操作工、混凝土工、电工、泥浆工、钢筋工、回填砂包工、辅助工等，如表 5.3-1 所示。表 5.3-1 主要施工人员配备投入表（以后湖大道站工程为例）序号序号类类别别人数人数工工作作内内容容1泥浆工12泥浆配制操作2吊车司机6机械操作3成槽机司机6机械操作4司索工6机械指挥5自卸反斗车司机6机械操作6挖土机司机4机械操作7电焊工40钢筋电焊操作8钢筋工30钢筋加工9修理、电工4机械维修、用电操作10卷扬机工16砼浇筑6 6材料与设备材料16、与设备本工法无需特别说明的材料，机具设备可依据工程量、工期、地质条件，结合经济效益配备，详见表 6-1。表 6-1 主要施工人员配备投入表（以后湖大道站工程为例）序号序号名名称称型号型号单位单位数量数量用电量用电量(kw)1成槽机SG60台32电焊机AX-500台2020*20=4003钢筋切断机GJ5-40台22.2*2=4.44钢筋弯曲机GJ7-40台24*2=83755钢筋调直机/台22*5.5=116车丝机UN-150台103*10=307泥浆搅拌机/台22*7.5=158泥浆泵BW-850台2020*15=3009排污泵3NWL台63*6=1810泥砂分离器/台22*48=9611履17、带吊300t台1/12履带吊180t台1/13汽车吊50t台1/14室外施工照明/套1010*2=2015空压机0.9m3台2/7 7质量控制质量控制7.0.1 地连墙施工质量执行地下铁道设计施工及验收规范(GB50299-2003)、混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002（2011 年版），各项指标见表 7.1-17.1-4。表 7.0.1-1 导墙质量控制标准序号序号项项目目单单 位位允允 许许 偏偏 差差1轴线距离mm102导墙顶面整体mm10局部mm103内外导墙净距mm104墙面不平整度mm3表 7.0.1-2 泥浆质量控制标准泥浆性能泥浆性能新配置泥浆新配置泥浆循环18、泥浆循环泥浆废弃泥浆废弃泥浆检测方法检测方法粘性土粘性土砂性土砂性土粘性土粘性土砂性土砂性土粘性土粘性土砂性土砂性土比重（g/cm3）1.041.051.061.081.101.251.35比重计粘度（s）20242530255060漏斗计含砂率（%）344811洗砂瓶PH 值8989881414PH 试纸表 7.0.1-3 钢筋笼质量控制标准项目项目偏差偏差检查方法检查方法钢筋笼长度50钢尺量，每片钢筋网检查上、中、下三处钢筋笼宽度20钢筋笼厚度10主筋间距10任取一断面，连续量取间距，取平均值作为一点每片钢筋网上测四点分布筋间距10预埋件中心位置20抽查376表 7.0.1-4 地下连续墙19、各部位允许偏差表项目项目类别类别序号序号检查项目检查项目允许偏差或允许偏差或允许（允许（mm）检验方法检验方法主控项目1墙体强度设计要求查试块记录或取芯试压2垂直度1/300测声波测槽仪或成槽机上的监测系统测定一般项目1导墙尺寸宽度W+40钢尺量，w 为地下连续墙设计厚度墙面乎整度5钢尺量检查导墙平面位置10钢尺量检查2沉渣厚度100重锤测或沉积物测定仪测3槽深+100重锤测4混凝土坍落度180220用坍落度测定器检查5钢筋笼尺寸主筋间距10钢尺量检查长度100钢尺量检查箍筋间距20钢尺量检查直径10钢尺量检查6地下连续墙表面平整度100此为均匀粘土层，松散及易坍土层由设计决定150插入式结构20、207永久结构时的预埋件位置水平方向10钢尺量检查垂直方向10用水准仪检查7.0.2 质量保证措施1 钢筋笼加工平台平整度要求小于 8mm，并具有足够的强度、刚度、稳定性。2 钢筋笼加工尺寸严格按照设计尺寸加工，两个“L”形钢筋笼距离必须控制不大于 150mm。3 钢筋笼设置纵向抗弯桁架、临时斜拉杆，防止钢筋笼在吊装过程中产生不可复原的变形，见图 7.0.2-1。图 7.0.2-1 钢筋笼加强筋布置示意图4 封头砂袋必须填筑密实。每次砂包填筑 23m 后，采用方形冲击锤夯实 34 下，一般控制下沉深度 600800mm。3778 8安全措施安全措施8.0.1 按国家建筑安装工程安全技术规程和有21、关规定做好制度化管理，让安全工作有章可循。8.0.2 员工的技术培训和安全教育并重，设专人管理，落到实处。8.0.3 定期做安全检查，把安全与经济持钩，充分调动员工积极性。8.0.4 临时用电布设严格做到“一箱、一机、一闸、一漏”，“三相五线制”，确保用电安全。8.0.5 孔口设围栏.盖板双重防护，地面设防滑装置。8.0.6 吊放物品时，设专人指挥，重物下、吊臂侧严禁站人。9 9环保措施环保措施9.0.1 严格按防汛要求，设置连续通畅的排水设施和其他应急设施，防止场内泥浆、污水外流。9.0.2 现场工人按照要求穿戴整齐，持证上岗，各司其职。9.0.3 泥浆排放采用密封槽罐车，运输车辆进出要清洗22、干净，不得带泥上路，并运送至指定场地排放。9.0.4 施工场地干净整洁、及时清理溢出的泥浆，及时回填已施工槽段，及时清理导管等设备。1010效益分析效益分析本工法总结了深厚砂层超深地连墙槽段成槽方法，在槽段本身质量上保证钢筋笼能下放入槽。在钢筋笼处理上有创新、突破，“一”型钢筋笼采用整体加工，一次吊装，“Z”型钢筋笼则分为两个“L”形的钢筋笼分别加工、下放。该工法操作简便，成本低，技术难度不大，容易掌握，能显著缩短工期，降低钢筋笼下放难度及风险，提高墙体整体施工质量，减小地连墙混凝土绕流、鼓包等情况发生，减小渗漏风险。通过简化工序、降低施工难度，累计可节约费用 129 余万元。1111应用实例23、应用实例11.1 武汉市轨道交通武汉市轨道交通 21 号线号线 BT 项目第一标段工程项目第一标段工程11.1.1 工程概况工程位于武汉市江岸区,车站全长 416m，地下连续墙厚 1000，地下连续墙深度为 47.8m54.18m，标准段幅宽为 6m，异形段幅宽为 4.3m6.35m 不等，连续墙共划分槽段 152 幅，形式有“一”、“T”、“Z”字型，“Z”字型幅段 8 幅,采用工字型钢板接头。该地区表层分布人工填土层，其下依次为第四系全新统，下伏基岩为白垩古近系东湖群（KEdn）和二叠系下统栖霞组（P1q）。场区内地下水类型分上层滞水和孔隙承压水两种类型。(1)上层滞水：主要赋存于人工填土24、层中，含水与透水性不一，地下水位不连续，无统一的自由水面，水位埋深为 0.5m2.0m。(2)承压水：含水层顶板为微弱透水的粘性土，顶板埋深 4.8m16.1m，含水层厚度一般29.4m43.7m，勘察期间实测承压水位标高 12.1m13.6m，变化范围约 1.5m。11.1.2 施工情况地连墙自 2015 年 10 月 3 日开挖，2016 年 2 月 5 日施工完毕，地连墙成槽过程中采用了“三抓两阶段”方式；泥浆通过循环系统重复利用，“一”型钢筋笼采用整体吊装、“Z”型钢筋笼采用“一槽双笼”的方式，接头采用了“砂袋+接头箱”等一系列防绕流措施，施工顺利，取得良378好工期效益、质量效益。11.1.3 结果评价按本工法施工，地连墙施工过程处于安全、稳定、快速、优质的可控范围，施工中未发生安全事故，未发生钢筋笼无法下放、混凝土绕流等问题，顺利完成了节点工期目标。土方开挖后墙面情况良好，为类似工程提供了较高的借鉴价值。图 11.1-1 自制接头刷壁装置图 11.1-2 自创泥浆循环系统