市政地铁工程中地下连续墙施工技术

市政地铁工程中地下连续墙施工技术
发布时间：2021-06-10T02:56:04.869Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年7期作者：王涛
[导读] 在建设方所提供原始信息资料基础上，在现场开展测量放线作业，使用水准仪等仪器设备，在场地中引测水准点与平面控制点，将水准点数量设定在2个及以上，由监理工程师组织开展复测作业，以减小测量误差，参考施工图纸开展地下连续墙平面放样与导墙放样作业，为后续施工提供明确参照。

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摘要：地下连续墙作为市政地铁工程中的一项关键施工技术，发挥着挡土、防渗、基础结构支护、承受上部垂直荷载的重要作用，解决了地铁车站深基坑支护施工难题，对工程施工质量的提升起到积极影响。

然而，地下连续墙施工技术的工艺流程较为复杂，加之受到地质条件差异与外部环境影响，存在诸多技术难题有待攻克。

基于此，为进一步提高技术水准，文章对市政地铁工程中地下连续墙施工技术的工艺流程与操作要点进行探讨，并阐述主要的施工技术难题与解决对策，以供参考。

关键词：市政地铁工程；地下连续墙；施工技术；解决对策
一、市政地铁工程地下连续墙施工方法及技术要点
1、测量放线
在建设方所提供原始信息资料基础上，在现场开展测量放线作业，使用水准仪等仪器设备，在场地中引测水准点与平面控制点，将水准点数量设定在2个及以上，由监理工程师组织开展复测作业，以减小测量误差，参考施工图纸开展地下连续墙平面放样与导墙放样作业，为后续施工提供明确参照。

2、导墙构筑
在导墙修筑环节，首先，结合实际施工情况与现场地质条件，合理选择导墙断面形式，常见形式分为L形与倒L形，要求导墙深度高于地表15cm左右，使用强度等级在C20以上的钢筋混凝土现浇成型。

其次，在地下水位过高等特殊施工条件下，直接在沿墙线开挖的导沟内拼装预制导墙构件，对导墙连接部位进行封堵处理，要求导墙底端埋深超过1m，导墙顶端标高超过实际地下水位。

最后，采取导墙分段施工工法，导墙段落与连续墙节段保持错开状态，依次开展挖槽弃土处理、钢筋绑扎、安装模板、混凝土浇筑、拆模作业，并在拆除导墙模板后以2.5m为间距设置若干道横撑，对导墙外侧空隙开展回填压实作业，修补导墙表面缺陷破损部位。

3、成槽施工
成槽施工技术要点如下：第一，成槽工法选择。

在现代市政地铁工程中，常用的成槽工法为抓斗成槽、铣削成槽、冲抓成槽、冲击成槽四种，不同工法的适用条件存在差异性。

其中，抓斗成槽是使用液压抓斗成槽机进行成槽施工，具有设备结构简单、运转费用低、具备自动纠偏功能、墙体垂直精度高的优势，但不适用于分布硬质地层的地铁工程。

铣削成槽是使用液压铣槽机的一种工法，具有成槽速度快、适用多种地层条件、具备自动纠偏功能的优势，但设备采购与平均使用成本较为高昂，不适用于处理分布漂石与大孤石地层。

冲击成槽是使用冲击钻机的工法，其工效较低、产生较大噪音、墙体垂直度控制薄弱，但这一工法的适用范围广，多用于处理坚硬岩石层与软土地层。

冲挖成槽是同时使用冲击钻机与液压抓斗成槽机的一项工法，具有工效高与地层适应能力强的优势，但在实际施工期间需要频繁转换设备，工艺流程较为复杂。

第二，单元槽段成槽。

地下连续墙由若干单元槽段通过接头连接形成整体性墙体结构，需要沿墙体长度将连续墙结构划分为若干数量的单元槽段，综合分析地下连续墙使用目的、墙厚与墙深、地质条件、钢筋笼型号尺寸、场地情况等因素，从而确定单元槽段长度，在一般施工条件下，单元槽段长度在5-8m。

随后，明确单元槽段的成槽施工顺序，待上一槽段成槽施工结束后，重复成槽步骤挖设下一槽段。

以冲抓成槽施工为例，遵循“两钻一挖”原则，使用旋转钻机开展钻孔作业，使用液压抓斗成槽机开挖相邻导孔间地层土体。

随后，切换至冲击钻机，对槽段导孔下部区域成槽机无法开挖的硬质地层开展钻凿作业，直至钻头到达槽底标高处，再钻凿导孔间岩梗。

待各处岩梗钻凿结束后，使用液压抓斗成槽机开展扫孔作业，清除槽内松散土体，对槽壁与槽底凹凸部位进行修平处理。

第三，成槽质量检查。

对槽坑宽度、深度、槽壁垂直度进行测量，将量测值与额定值对比分析，要求将槽壁垂直度偏差控制在0.3%以内，如果偏差值超过允许范围，则对偏差部位进行修平处理，如凿除槽壁突出部分。

待成槽质量检查通过后，即可结束成槽施工，进入下一道工序。

4、护壁泥浆
在地下连续墙施工中，护壁泥浆同时起到润滑、预防槽壁坍塌、悬浮土渣等多重作用，是控制成槽质量以及地下连续墙整体施工质量的重中之重。

因此，在护壁泥浆环节，提前做好泥浆材料选择，优先使用不易受阳离子污染的钙膨润土、使用钙离子浓度在100PPm以内的饮用水作为拌合水、在泥浆中掺入适量的CMC材料来促进泥皮形成、使用NaHCO3作为分散剂来改善泥水分离性能、添加适量重晶石作为加重剂以改善泥浆稳定性能。

随后，结合工程情况制定泥浆配合比方案，以常用的膨润土泥浆为例，在一般施工条件下，拌合水用量为100%、膨润土用量为6%-8%、Na2CO3分散剂用量在0.05%以内、CMC增粘剂用量不超过0.05%、必要情况下在泥浆中加入适量的重晶石粉
与化纤短料作为加重剂和堵漏剂。

最后，开展泥浆拌制与灌浆作业，在现场设置泥浆池，在池内开展泥浆搅拌、循环沉淀和分离净化作业，提前在泥浆池与槽段间埋设管道，通过输浆管与泵机，持续向槽孔内灌注泥浆。

同时，在泥浆灌注前，对泥浆性能质量进行检测，使用泥浆比重计、失水量计、pH试纸等器具，对新搅拌泥浆与循环泥浆的粘度、比重、pH值、失水量、所形成泥皮厚度进行检测。

5、刷壁清孔
首先，在刷壁环节，待单元槽段成槽后，施工人员使用刷壁器，重复对槽段壁面与相邻段混凝土端面开展清刷作业，将刷壁次数保持在20次及以上，重点清刷地下连续墙刚性接头部位的泥皮与柔性填充物。

同时，定期清除刷壁器上的残留浮浆与附着灰尘污渍，避免影响到刷壁效果。

其次，在清孔环节，在槽段开挖完毕与钢筋笼吊放后分别开展一次清孔与二次清孔作业。

其中，在一次清孔期间，采取置换清孔法，清扫槽底残留沉淀物与槽壁，在槽内灌注适量的新搅拌泥浆，采取吸泥泵排泥或是空气升液方式将槽内原有泥浆置换到槽外，槽底沉淀物随泥浆排出，实现清孔目的。

而在二次清孔期间，则采取沉淀清孔法，在插入钢筋笼后将土渣沉淀至槽底，开展清底作业，如采取抓斗直接排泥法。

然而，在插入钢筋笼后开展二次清孔作业时，受钢筋笼妨碍，清底效果较差，无法完全清理槽底沉淀物。

最后，对各幅槽段内的泥浆性能进行检测，设置若干取样点，将取样点与槽底间距保持在75cm左右，根据泥浆检测结果判断清孔质量。

6、钢筋笼安装
在钢筋笼安装环节，提前检查钢筋笼规格尺寸与绑扎质量，将主筋净距与笼厚度误差控制在±10mm内，将箍筋间距与笼宽度误差控制在±20mm内，采取焊接或是机械连接工艺处理钢筋笼接头。

随后，开展钢筋笼试吊作业，基于试吊结果调整吊装方案，根据钢筋笼长度采取整幅吊装或是分节段吊装方式，严格控制吊装速度与钢筋笼晃动幅度，将钢筋笼悬停在槽段口上方，对钢筋笼水平位置与朝向角度进行测量校正。

最后，将钢筋笼与槽段中心线保持对准状态，缓慢下放钢筋笼，将钢筋笼固定安装在设计位置，严禁出现钢筋笼反放问题。

7、水下混凝土浇筑
在水下混凝土浇筑环节，首先，做好地下连续墙接头作业，在相邻单元槽段间隔部位设置接头缝，可选择采取接头管接头、钢板组合式接头、预制块接头等接头构造形式，提前将接头清刷干净，避免因接头与槽段接触面清刷不到位而出现接头处滞留沉渣与渗漏水问题。

其次，检测混凝土坍落度，在槽段内吊入接长导管，开展导管水密性试验，对导管位置与标高进行测量调整，将导管埋深控制在500mm及以上。

再次，匀速浇筑水下混凝土，将混凝土浇筑间隔时间与砼面上升速度分别控制在30min与3-5m/h内，缓慢上提导管，直至砼面达到设计标高。

最后，开展混凝土养护作业，定期在混凝土面洒水保湿，将内外温差控制在25℃内，对混凝土表面进行压实抹平处理。

二、地下连续墙施工技术难题与解决对策
1、富水砂层连续墙成槽施工
在部分市政地铁工程中，基坑周边与底部分布着超深富水砂层，地质条件较为特殊，在地下连续墙施工期间，受到土体流变特性与触变特性影响，容易出现土体扰动现象，进而引发塌孔工程事故。

在这类特殊施工条件下，需要应用富水砂层连续墙成槽施工技术，掌握以下要点：第一，槽壁加固。

为改善基坑及周边土体的承载性能，提前对地铁车站槽壁进行加固处理，如在槽壁内打入单排或多排旋喷桩，对槽壁结构稳固性与地面承载性能进行验算，在验算通过后，再进入导墙修筑工序。

第二，成槽设备选用。

根据现场地质勘察报告与设计要求来选择成槽设备规格型号，明确设备性能指标要求。

例如，在某市政地铁工程中，选择配置CJF-20冲击钻机与SG50液压抓斗成槽机，使用冲击钻机对下部岩层两侧与中心点开展冲击钻孔作业，再使用SG50成槽机开展成槽施工，开挖至50m处，使用旋挖钻机引孔，进入清槽步骤，可在4d内完成一个标准幅度的成槽施工作业。

第三，泥浆制备。

为取得理想的泥浆护壁，可选择在泥浆搅拌期间加入适量的工业碱与纤维素，依次对所制备泥浆进行沉淀、滤砂机抽砂过滤、循环池新浆搅拌处理，从而降低泥浆含砂率。

同时，在泥浆浇筑过程中，持续观测地下连续墙内侧墙壁，如果在连续墙面和坑内粉细砂层表面形成一层平均厚度超过1cm的泥皮时，表明泥浆护壁效果较佳。

第四，成槽垂直度控制。

在成槽施工过程中，在成槽抓斗机具中安装纠偏设备，使用MODELDE-604侧壁仪等设备，定能对成槽垂直度进行测量反馈，将量测值与额定值对比分析，如果实际成槽垂直度差值超过0.3%及以上时，及时中止成槽施工，深入分析问题产生原因，采取相应纠偏措施，待问题妥善解决后，再恢复成槽施工。

2、水下大体积砼灌注
在部分市政地铁工程中，由于地铁车站槽段深度与宽度较大，混凝土灌注量与浇筑时间较一般工程有所增加，所采取大体积砼工艺技术存在砼表面系数小、内部升温快、水热化释放过度集中的局限性，在混凝土施工期间容易出现导管断裂卡死、堵管、接头箱卡死、砼浇筑中断、灌注砼形成夹层等质量问题。

因此，在水下大体积砼灌注期间，需要结合实际施工情况对大体积砼工艺进行改进，并对技术方案进行深化设计。

首先，改进工艺技术，可选择采取双导管浇筑工法，在地铁车站槽段内布置两处导管，将导管与槽段端头间距保持在1.5m 内，相邻导管间距控制在2.5m内，使用双头螺栓连接导管，在导管内设置管塞等配件起到封堵作用，提前开展导管水密承压试验，确定导管密封性能达标后，将导管埋入槽段底部，保持相邻导管300-500mm间隔距离，将导管上口与方形漏斗连接，自漏斗通过导管持续向槽段内灌注混凝土。

其次，根据施工情况合理设定技术参数，以砼初灌量为例，导入V=h1πd2/4+BHcL/2公式，V为首批砼初灌量，h1为混凝土面与Hc持平时的所需高度，Hc为孔内混凝土面与孔底高差，B为地下连续墙厚度，L为地下连续墙幅长，d为导管内径。

最后，严格控制水下大体积砼浇筑过程，提前在导管内放置隔水球，采取砼车直接灌注方式，在导管内预留一定的混凝土备用量，将混凝土面上升速度控制在2m/d及以上，将导管埋深设定为2-6m，持续对混凝土面标高与导管实时埋深值进行观测，以判断是否存在塌方隐患。

同时，将两侧导管混凝土面高差控制在500mm，如果实际高差超过这一标准，容易出现混凝土夹层问题。

3、超长大吨位钢筋笼吊装
由于市政地铁工程多处于城市中心区域，周边人流与建筑物密集分布，施工场地狭小，不具备超长大吨位钢筋笼的整体以此吊装入槽的施工条件，无法保障吊装安全。

在这一工程背景下，采取分节吊装工艺，在槽口部位将前后节段钢筋笼上下连接。

首先，在技术方案基础上，开展钢筋笼吊装验算作业，具体验算项目包括钢丝绳强度验算、钢筋笼受力分析、吊攀验算、主吊把竿长度验算等，合理设定吊点数量与分布位置，以及单节段钢筋笼长度，避免在吊装期间出现钢筋笼失稳、倾斜、坠落问题。

其次，设计钢筋笼整体制作方案，合理选定钢筋笼分节段位置，优先选择主筋节点数量较少或是处于基坑开面下方的部位。

最后，操控适当吨位吊机将下节段钢筋笼起吊至预定位置，开展试吊试验，重点检查钢筋笼受力重心情况，确定无误后，缓慢将钢筋笼起吊，控制钢筋笼入槽定位，要求下部钢筋笼在槽段口稳定保持为水平状态。

随后，重复上述步骤吊装上部钢筋笼，在槽段口将上下部钢筋笼对接处理，构成整体性钢筋笼结构，再将钢筋笼下放至安装位置。

结语：综上所述，为满足日益增高的市政地铁工程质量与安全要求，充分发挥技术优势。

因此，施工企业应提高对地下连续墙施工技术的研究力度，详细了解技术工艺流程与操作要点，攻克超长大吨位钢筋笼吊装等技术难题，减小复杂地质条件对地下连续墙施工质量造成的影响，促使地铁事业的健康发展。

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