浅论地下连续墙施工质量控制

浅论地下连续墙施工质量控制
　　
陈万里
[摘要] 随着基坑工程的规模及难度加大，施工条件也受到各种因素的限制，当采用常规的开挖、支护方法难以进行施工，或者施工会给邻近建（构）筑物及设施带来危害时，则需采用更稳妥的施工工艺来适应工程需要，地下连续墙工艺就是有效的方法之一。本文对地下连续墙施工技术进行了探讨。
[关键词] 地下连续墙；施工技术；挖槽
一、施工组织设计
施工设计应根据工程地质调查报告和现场调查资料编制地下连续墙施工组织设计，从而确定地下连续墙的设计、施工方案以及完工后的工作性能，主要包括挖槽方法的选择、泥浆循环工艺方案、钢筋笼的制作与吊放方法、槽段接头型式、砼浇注方法及接头管的拔出方法等工程施工设计。
二、施工前的准备
①场地准备：确定和安排机械所需作业面积：主要包括泥浆搅拌设备（泥浆搅拌设备以水池为主，水池总量为挖掘一个单元槽段土方量的2—3倍左右，即300—450m3）；钢筋笼加工及临时堆放场地（其地基做加固）；接头管和混凝土浇注导管的临时堆放场地以及其他用地。②场地地基加固：在地下连续墙施工中，挖槽、吊放钢筋笼和浇注砼等都要使用机械，安装挖槽机的场地地基对地下墙沟槽的精度有很大影响，所以安装机械用的场地地基必须能够经受住机械的振动和压力，应采取地基加固措施（换填表面软弱土层，整平和碾压地基，用沥青混凝土做简易路面为临时便道等）；③给排水和供电设备：根据施工规模及设备配置情况，计算和确定工地所需的供电量，并考虑生活照明等，设置变压器及配电系统，地下连续墙施工的工程用水是十分庞大的工程，全面设计施工供水的水源及给水管系统。④护壁泥浆的稳定：泥浆的主要作用是护壁，其次是携沙、冷却和润滑，泥浆具有一定的密度，在槽内对槽壁产生一定的静水压力，相当于一种液体支撑，槽内泥浆面如高出地下水位0.6米—1.2米，能防止槽壁坍塌，关于地下连续墙的槽壁稳定性问题可以通过计算公式确定如梅耶霍夫的沟槽稳定临界高度公式；
三、修筑导墙 　　在开挖沟槽时，表层土极不稳定且易坍塌，而护壁泥浆对其维护作用不大，此时主要靠导墙维护槽口土壁的稳定。为了防止导墙因受侧压力作用而产生位移，往往需在导墙内侧设置支撑（以5cm×10cm或10cm×10cm的方木，按1m左右的水平间距设上下两道支撑），当沟槽附近地面有较大荷载时，还应按一定间距设置钢支撑（支撑两端加设钢板）。 施工中采用较多的是现浇钢筋混凝土导墙。若需考虑多次重复使用，则可采用钢制或预制钢筋混凝土装配式导墙。为了使挖槽机械能正常作业，各种结构及形式的导墙，其强度、刚度及精度均应满足要求。导墙施工中当场地平整及测量定位工作完成后，即可沿地下墙走向进行施工导墙的挖槽工作。当导墙范围内土体的自立高度能满足导墙施工要求时，则可用土模替代导堵外侧模板；当槽壁土体不稳定时，则应设置导墙外模板。导墙外模拆除后的空隙应用粘土回填密实，内模拆除后即可设置横支撑。为了防止导墙变形受损，在混凝土达到设计强度之前，禁止使导墙附近地面承受较大的超载。 　　四、泥浆制备与处理 　　地下连续墙的深槽开挖作业，必须在泥浆护壁的条件下进行。成槽过程中，要对泥浆的性能进行维护以保证成槽质量及施工的顺利进行。所选用的制浆材料既要考虑其护壁效果，又要尽可能地利用当地材料，以降低工程造价。 　　1、施工中所采用的护壁泥浆，并非一般的泥水混合物，而是以特殊材料（如膨润土、质量合格的粘土或粉质粘土，并掺入一定比例的外加剂）与不合有害成分的净水配制而成。膨润土（主要成分为蒙脱石）是最常用的制浆材料，当膨润土颗粒遇水膨胀后，形成具胶体性能的泥浆，其护壁效果好。膨润土的性能随产地的不同而不同，使用前应作配比试验。当有合适的粘土时，以该粘土制浆可降低工程造价。为了使泥浆具备物理和化学的稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力及适当的密度，应对制备的泥浆及循环过程中的泥浆进行检测及质量控制。
2、制浆前，应对土层及其分布情况、各土层的稳定性及其透水性或可能漏浆程度进行分析判断；调查地下水位及其变化情况、地下水的流速、地下水中易使泥浆性能变坏的有害离子含量（如钙离子及其他盐分）、pH值等。
3、在成槽及混凝土灌注过程中，泥浆与地下水、土、混凝上接触，使泥浆中的膨润土及外加剂等有效成分有所消耗，且泥浆中混入土碴及电解质离子等，使泥浆受污染而质量恶化。被污染且性质恶化的泥浆经处理后可重复使用，对严重污染的泥浆难以处理或处理不经济时则作废浆舍弃。泥浆的质量恶化程度及废浆产生量与挖槽方法、土类别、地下水质及混凝土演筑工艺等有关，特别是受挖槽方法的影响更大。据国内多项工程的统计，采用反循环多头钻成槽时，澎润土泥浆的废浆当量约为0.8，同样的泥浆若采用抓斗法成槽时，所产生的废浆当量约为0.4。泥浆处理方法可分为土碴分离处理（物理再生处理）和污染泥浆化学处理两类。进行土碴分离时，可采用重力沉降处理和机械处理两种方法，若两种方法结合使用则效果更佳。 　　五、挖槽施工 　　挖槽施工是最关键的工序，其工期约占地下连续墙施工总工期的l/2。因此，合理选择挖槽机械并正确使用，制定出维护槽壁稳定的施工措施，对提高挖槽效率、缩短工期相当有利。挖槽施工前，预先沿地下墙的长度方向将地下墙划分为若干一定长度的单元槽段，每个单元槽段依机械作业情况可分为一个或几个挖掘段（挖掘机械的一次挖土长度），所以，单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段。为了减少槽段的接头数量，增加地下墙的整体性及防水性，提高工效，根据设计要求及结构特点，可适当增加单元槽段的长度。 　　挖槽施工时，若送入槽内的泥浆量未减少而浆液水位明显下降，则说明泥浆已大量漏失，当较稳定的浆液面出现异常扰动或有大量泡沫产生、导墙及附近地面出现沉降、排土量明显大于设计断面的土方量时，则说明槽内土壁已发生坍塌。坍方一旦发生，不仅可能造成理钻，使工期拖延；同时也可能引起地面沉陷使挖槽机倾覆，对邻近建筑物及地下管线造成破坏。当吊放钢筋笼后或者在混凝土灌注过程中出现坍方，会使上体混入混凝土内造成墙体缺陷，甚至会使墙体内外贯通而成为管涌的通道。可见，施工中出现槽壁坍方是极为严重的事故。当出现漏浆现象时，应及时堵漏和补浆，以保证泥浆面的高度，防止槽壁坍塌，这对深度小于15m的沟槽开挖作业显得尤为重要。当因槽壁坍塌引起多头钻或蚌式抓斗升降困难时，应及时将挖槽机具提升至地面，避免被埋入地下，并迅速补浆提高液面高度、回填粘性土，持回填土稳定后再重新开挖。 　　六、清底与钢筋笼吊放 　　在灌注混凝土之前，应将槽底的沉淀物清除。当槽底的沉淀物达到一定厚度时，会给下道工序的施工质量留下隐患。例如：沉碴会使水下灌注时的混凝土流动性降低，影响灌注速度，甚至会引起钢筋笼上浮，或者会使钢筋笼不能落到设计位置，使地下墙的结构配筋发生变化；当沉碴过多且混入混凝土中会使混凝土强度降低，随混凝土带至单元槽段接头部位的沉碴会使接头部位的强度及抗渗性能变差；由于沉碴难以被浇筑的混凝土置换出来而留存在槽底，使地下墙的承载力降低，墙体的沉降量会增大，而且使墙体底部的防渗能力大减，成为产生管涌的隐患，致使还需进行注浆处理；另外，沉碴较多时会加速灌注过程中的泥浆变质，使灌注过程后期的浮浆量增加。清底的方法有沉淀法和置换法。前者是在土碴已基本沉淀至槽底后再进行清底；后者是在挖槽结束后，土碴未沉淀前立即用新泥浆把槽内的泥浆置换出来。清底完毕后即可将接头管吊放入槽内端部就位，准备吊放钢筋笼。 　　钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图及单元槽段的尺寸进行制作，最好按单元槽段尺寸制作成整体。制作时，钢筋的质量、数量、间距及位置必须符合设计要求，各部位的焊接按规范要求进行，钢筋笼成型时所用的临时扎结铁丝应在焊接后全部拆除。 　　为了防止因起吊使钢筋笼变形，吊点布置应合理，且应采用吊梁或吊架配合起吊，笼下端不能在地面拖引。当向墙内吊人时，钢筋笼中轴线应与地下墙中轴线重合，起吊动作平稳，避免因钢筋笼摆动而破坏槽壁。分段制作的钢筋笼对接时，应将上下段钢筋笼竖直对齐。当全部钢筋笼已插入槽内，应对其轴线位置及顶标高进行检查、调整宜至符合设计要求，并将其牢靠地悬吊在导墙上。当向槽内吊放钢筋笼受阻且难以插入时，应吊出钢筋笼，查明原因并处理。如需进行修槽处理时，应在处理后重新吊放，不能强行插放，否则会引起槽壁坍塌、钢筋笼变形及槽底产生大量沉碴等，使处理工作更加困难。 　　七、混凝土灌注 　　为了便于混凝土向料斗内供料及装卸混凝土导管，施工时一般采用能跨在导培上沿轨道移动的混凝土灌注机架进行灌注。灌注时，导管下口应始终埋入混凝土中不少于1.5m。随着混凝土面的上升，应逐节拆卸导管，防止导管提空。为了保证单元槽段端部的浇注质量，导管距槽段端部的距离不得大于2m。若两根导管的间距过大，则两根导管中间部位的混凝土面较低，易使泥浆卷入混凝土中。所以，当采用多根导管同时灌注时，应使各导管处的混凝土面基本处于同一标高。由于混凝土上升面与泥浆接触，形成必须弃除的浮浆层，当灌注工作接近尾声时，应将实际混凝土面灌至设计顶标高以上0.3m~0.5m，待混凝土硬化后，再将不符合强度要求的浮浆层凿除，使设计标高处的混凝土强度完全符合要求。 　　 　　参考文献 　　[1] 朱合华《地下建筑结构》[M]中国建筑工业出版社，2006.　　[2]林汉楚.地下连续墙的工艺及质量控制[J].广东建材，2006(10).     [3]丛霭森《地下连续墙的设计施工与应用》[M]中国水利水电出版社，2004.
[4] 蒙宏旺.地下连续墙施工要点分析[J].山西建筑，2005(7).