全断面富水砂层中地下连续墙施工控制措施

全断面富水砂层中地下连续墙施工控制
措施
摘要：以南通市城市轨道交通1号线地铁车站工程为例，结合南通地区的工程水文地质和车站围护结构的设计、施工情况，介绍在全断面富水砂层中的地下连续墙成槽施工过程中采取的控制措施。

通过喷射井点预降水、选用复合钠基膨润土泥浆、100%换浆等措施，有效避免了全断面富水砂层中地下连续墙施工常见的塌方、卡笼等问题，为南通地区全断面富水砂层中的地下连续墙施工积累了经验。

关键词：地下连续墙富水砂层成槽控制措施
1 工程概况
南通市城市轨道交通1号线惠民路站，位于惠民路与长泰路的交叉口，沿长泰路东西向布置；为地下2层岛式车站，车站净长274.1m，标准段净宽18.3m，端头井净宽22.4m，采用明挖顺作法施工，如图1所示。

车站围护结构采用
800mm厚地下连续墙+4道支撑的支护结构形式，车站主体结构地下连续墙共106幅，均为工字钢接头。

图1惠民路站总平面图
惠民路站位于全断面富水砂层，地下连续墙深30.5～39m，土层主要为粉砂及粉土层，墙趾位于④1层粉质黏土和④2层粉质黏土。

其中③1粉砂夹粉土、③2
粉砂、③2t粉砂夹粉土的累积厚度达18～24m，如表1所示。

潜水主要赋存于浅部粉土、粉砂、粉质黏土层中（①1、②、③层），水位随季节性变化明显，年变化幅度一般为1～3m。

表1惠民路站地质特性表
2 施工难点
根据南通地区深基坑工程经验，浅部厚层粉土和砂土分布地区的围护结构渗
漏是常见的风险，如果围护结构隔水效果不能满足要求，在动水压力下极易产生
流砂和管涌，对周边环境造成不利影响。

本工程车站主体地下连续墙穿越第②～
③3层粉土层和砂土层，墙趾位于④1层粉质黏土和④2层粉质黏土，施工难度较大，对围护结构止水、抗渗要求很高。

常见的施工问题如下：
1）在砂性土层中进行成槽施工时，松散的砂性土会使泥浆中的含砂量升高。

由于砂性土颗粒直径较小，很难被泥浆分离系统彻底分离。

这样会导致泥浆中含
砂量持续增高，沉渣增厚，开挖后地下连续墙表面露筋。

同时也会增加地下连续
墙墙体和接缝夹泥夹砂的可能性，导致墙体或接缝渗漏水；
2）在富水砂层中施工极易发生涌水、涌砂等问题，浅层的粉砂、粉土层在
动水的影响下容易产生坍塌，而且砂性土的承载力较低，在施工荷载的影响下可
能产生液化，导致塌方或地面沉降，槽段的稳定性较难控制；
3）泥浆在成槽施工中起到护壁的作用，富水砂层中土体含水量高、结构松散，不利于生成泥皮。

如果泥浆指标不能满足要求，抓斗的上下提升的速度较快
时可能会造成局部负压，导致槽段塌方。

3 控制措施
3.1 井点预降水
本工程地下连续墙施工前，通过井点降水的措施来降低浅层土体的水头高度，从而提高槽壁的稳定性。

工程采用喷射井点进行预降水，喷射井点的深度、井管
长度根据地下连续墙所穿越的粉砂土层厚度进行确定，为降低惠民路站浅层粉砂
土层的水位，喷射井点打设深度11m，井管长10m，由滤水管、吸水管和沉砂管3
部分组成，采用内径75mm的钢管制成，其中滤水管长4m，如图2所示。

井点中
心距地下连续墙边2m，井点间距控制在5m以内。

井管底部位于③2粉砂层，以确
保滤水管位于需降低水位的砂质粉土层中。

图2井点结构图
惠民路站主体围护结构为106幅800mm厚地下连续墙，井点设置根据地下连
续墙施工顺序及形状进行调整。

惠民路站地下连续墙施工过程中共打设289口井点，其中先行幅在背土面设置2口降水井和1口观测井，通过观察观测井的水位
对周边井点的降水进行控制，杜绝过度降水；顺幅在背土面设置2口降水井；嵌
幅和转角幅在施工过程中容易产生夹泥、夹砂和槽壁坍塌等问题，所以施工时采
取了加强措施，在嵌幅和转角幅的迎土面与背土面分别设置2口降水井并延长预
降水时间，从而提高降水效果，避免了夹泥、夹砂和槽壁坍塌的风险，如图3所示。

每1幅地下连续墙对应的井点打设后须持续运行3～5d，当井点水位保持在
地面以下4～5m后方可进行成槽施工，待地下连续墙混凝土浇筑后对相应井点进
行封堵。

图3 井点布置示意图
3.2 控制泥浆指标
为提高泥浆护壁能力，惠民路站地下连续墙成槽施工过程中使用了复合钠基
膨润土泥浆，其水化后膨胀率高，膨润土结构充分打开，形成薄韧致密的泥皮，
能够降低泥浆损失，增强孔壁防坍塌性能。

施工过程中对2幅地下连续墙的膨润
土掺量进行了试验，具体参数如表2所示。

其中，SD-11泥浆的膨润土掺量为
30kg/m3，SD-15泥浆的膨润土掺量为35kg/m3。

在2幅地下连续墙开挖后的3h、6h、12h、24h用超声波测壁仪检测槽段的坍孔情况，最终形成完整记录，如图4、图
5所示。

通过比对超声波检测报告发现，SD-11槽段在成槽过程中浅层土体出现
局部坍塌，且槽段垂直度不满足小于3‰的设计要求。

而SD-15槽段在成槽过程
中未出现塌方，槽段垂直度控制在3‰以内，满足要求。

由此可见，提高泥浆的
黏度和比重，可以增加泥浆护壁能力和悬浮沉渣能力，降低沉渣厚度，增强槽壁的稳定性。

通过试验，本工程的膨润土掺量确定为35kg/m3。

表2钠基膨润土掺量与泥浆指标对照表
图4SD-11超声波检测图5SD-15超声波检测
在施工过程中同时发现，常规的泥浆分离系统回收的泥浆，通过振动筛和旋流器处理后，很难将小颗粒的粉砂土分离出来。

泥浆的含砂率过高会导致地下连续墙夹泥、夹砂，同时会削弱泥浆的护壁作用。

在混凝土浇筑之前，需要将泥浆中的含砂率控制在4%以内，避免地下连续墙浇筑过程中产生夹泥夹砂的问题，如表3所示。

为了降低清孔后泥浆的含砂率，本工程在清孔过程中利用新鲜浆液对槽段泥浆进行100%置换，确保清孔后泥浆含砂率低于4%，同时在浇灌混凝土过程中加强泥浆的回收控制，防止混凝土污染泥浆。

表3泥浆性能表
4 成槽施工注意事项
惠民路站地下连续墙最深39m，粉砂和粉土层厚度达20m，合理选择成槽机
械是保证工程质量和进度的先决条件，为此本工程选用金泰SG46A型成槽机进行
施工，该机型配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置，能够对槽段的垂直度进行
动态控制。

在全断面富水砂层中进行成槽施工还须注意以下几点：
（1）严格控制泥浆液位，成槽作业过程中定期复测泥浆液位，泥浆液面不
应低于导墙顶面20cm，若泥浆液位过低，浅层土体可能会产生塌方；
（2）南通地区全断面富水粉砂层中浅层土体较为松散，因此地面以下10m
范围内的成槽速度应慢而稳。

成槽过程中严格控制抓斗下放和提升的速度，避免
因抓斗快速上下引起的局部负压，导致槽段坍塌，减少抓斗对槽壁的扰动；
（3）成槽泥浆采用复合钠基膨润土泥浆，泥浆材料进场后严格按照指标进
行配制。

通过检测新鲜泥浆、成槽泥浆及清孔泥浆的各项指标，尤其是粉砂层所
处深度的泥浆指标，分析槽内泥浆是否具有良好的护壁效果；
（4）要使槽段垂直，关键的一点是要使抓斗在阻力均衡的状态下挖槽，切
忌抓斗斗齿一边在实土中，一边落在空洞中。

在成槽机施工时，悬吊抓斗的钢丝
绳不能松弛，一定要使钢丝绳呈垂直张拉状态。

5 总结
通过预降水和控制泥浆指标，惠民路站的106幅地下连续墙顺利完成，施工
过程中有效避免了常见的槽壁坍塌、接头渗漏以及沉渣过厚等质量问题的发生。

经检验，惠民路站的地下连续墙均为I类墙，质量合格，经济合理，有力地保证
了工程的进度和质量，为南通地区全断面富水砂层的地下连续墙施工积累了经验。

参考文献：。