探讨地下连续墙在深基坑支护中的应用

探讨地下连续墙在深基坑支护中的应用

近年来，随着城市规模以及铁路、公路、航运、交通、水利等国家建设及基础工程的不断发展与前进，深基坑的应用越来越来，深基坑的施工难度也越来越大，地下连续墙作为深基坑的一种支护方式，应用也越来越广泛，地下连续墙的技术也越来越成熟与完善。本文对深基坑开挖支护中的地下连续墙的支护方式进行阐述，进一步对它的应用进行深入的探讨，对深基坑的发展具有不可磨灭的作用。

标签： 地下连续墙;深基坑;支护

引言：

地下连续墙工程是在地表上采用一种特殊的挖槽机械，沿着需要开挖的工程的周边轴线，在泥浆护壁的作用下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑、竖井等。

一、深基坑工程常用的支护形式

在深基坑工程中，大多数支护结构虽然是作为一种临时的围护结构存在的，但“支护“仍旧是深基坑施工过程中重要的组成部分，深基坑在市政工程中常用的支护形式有钢板

桩支护、深层搅拌桩支护、排桩支护、土钉墙支护、锚杆支护及地下连续墙支护。

1）钢板桩支护是采用型钢利用打桩机的作用在地下沉入构成一道连续的板墙作为深基坑开挖临时的抵挡土压、水压的围护结构。这种支护方式施工工艺简单成本经济，对地质条件要求不高，但钢板桩自身的柔性较大，一般适用深度小于7米的基坑。

2）深层搅拌桩支护是用石灰或水泥等建筑材料作为固化剂，通过机械深层搅拌，将软土和固化剂强制搅拌产生一系列物理化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。对于基坑开挖深度小于6米且基坑边与用地红线的距离足够的工程，优先采用深层搅拌桩支护。

3）排桩支护是采用柱列式间隔布置钢筋混凝土桩作为挡土结构的一种围护形式。排桩支护可在一定程度内限制支护结构的变形。当基坑深度较大，或地基条件很差，采用单排结构不能满足结构强度或变形要求时，可采用双排桩支护。它具有施工方便，不用设置内支撑，挡土结构受力条件好等优点，在工程中得到应用广泛。

4）土钉墙支护是一种原位土体加固技术，是以一定的角度、密度及长度置于土体的土钉杆件及注浆体为主要受力构件，与钢筋网和喷射混凝土面层共同组成的挡土结构，来承受墙后土体的主动土压力，从而保持开挖面的稳定;一般基坑深度小于10m，基坑安全等級为二级，且周边建筑物比较密集，工期要求紧时，采用土钉墙支护是既经济又有效的方法。

5）锚杆支护结构是由挡土墙和锚固于基坑滑动面以外稳定土体的锚杆组成的，利用锚固段和自由段传递荷载的一种围护结构。锚杆支护适用于位移控制要求严格的基坑和超深基坑。

6）地下连续墙支护是利用特殊的挖槽机械，在泥浆护壁的情况下开挖一定深度的沟槽，然后吊放钢筋笼，浇筑混凝土。对于深度大于10m的基坑，该法有较好的经济性;维护结构要作为主体的一部分且对防水和抗渗有较严格要求时，或是采用逆作法施工时一般采用地下连续墙。超深基坑如30～50m，其他围护结构无法满足要求时也采用地下连续墙结构。由此可见，地下连续墙支护能够适用的基坑深度、地质条件等范围较广，变形小，基坑周围地面沉降小，在建筑物、构筑物密集的地方也可以施工，可实行逆作法施工，有效缩短工期、造价低，具有其它深基坑支护无法比拟的优点。

二、地下连续墙在深基坑支护中的应用

1、地下连续墙的结构形式及其应用

地下连续墙作为市政工程中的一种常采用的支护形式，其结构形式可分为复合墙与叠合墙。叠合墙主要是指围护结构和结构内衬墙经过剪力槽、预埋钢筋等结构的施工对策，使其叠合面传递剪力，从而使得形成一个整体;而复合墙是指围护结构与结构内衬墙分离设置，二者之间通过防水层隔开，叠合面不传递弯矩剪力，只传递法相压力。

叠合墙与复合墙在施工中还是具有很大区别，叠合墙需将围护结构和结构内衬墙看作为一个整体，共同组成结构侧墙来承受侧向水土压力;而相对于复合墙，因为围护结构和结构内衬墙分离设置，在长期应用阶段，围护结构刚度有所折减，地下水绕流至结构内衬墙，故建模时，一般采纳应用链杆模型，并且考虑围护结构刚度折减。

与复合墙相比较而言，叠合墙发挥了围护结构地下持续墙的作用，将围护结构和结构内衬墙组成一个整体，从而使得结构刚度大，占地面积小，节省混凝土用量，且地下连续墙与结构墙一起参与了抗浮，防止了抗拔桩、压顶梁的设置;其次叠合墙还发挥了结构自防

水能力，取消了防水层的设置。总之，叠合墙一定程度上缩短了工期，节省了工程造价，更好地发挥了地下连续墙的本身作用。

2、地下连续墙的施工程序

地下连续墙主要用于深基坑的施工，地下连续墙施工项目内容主要包括有导墙施工、钢筋笼制作、泥浆制作及控制、成槽、下锁口管、钢筋笼吊放和下钢筋笼、拔锁口管等过程。

1）导墙施工

导墙施工是地下连续墙施工的第一步，导墙的作用主要为地下连续墙定线、定标高、支承挖槽机等施工荷重、挖槽时定向、存槽泥浆、稳定浆位、维护上部土体稳定和防止土体塌落等。它的施工目的是起到挡土墙的作用，储存制造出来的泥浆，对挖槽具有很大的促进作用。

深槽开挖前，沿着地下连续墙纵向轴线位置开挖一定深度的导沟，然后在两侧浇筑混凝土导墙。一般导墙净距比成槽机宽3～5cm，导墙顶面高于施工场地5～10cm，导墙厚度一般为0.15～0.25m。导墙高出地下水位1.0m，以确保槽内泥浆液面高出地下水位1m以上的最小压差要求。在导墙内侧每隔2m设一支撑，保证导墙开挖后两侧土体不出现变形，垮塌。导墙施工流程为平整场地，测量定位，挖槽，绑钢筋支模板，对撑，浇筑混凝土，拆模后设置横撑，回填外侧空隙并碾压。导墙施工要点为：导墙基底应和土面密贴，墙侧回填用粘性土夯实，应确保夯实质量，要达到设计及规范要求;在导墙的转角处，做成“厂”字或“十”字形交叉的型式，以保证转角处断面的完整性，防止在施工中留下安全隐患，确保安全;导墙内的水平钢筋需要互相连接成为一个整体，使得导墙整体受力，发挥

导墙的真正作用;导墙和地下连续墙的中心必须在一致的位置上，竖面须保证垂直，确保地下连续墙的施工精确度。

2）钢筋笼制作

钢筋笼的制作在地下连续墙的施工过程中具有很重要的作用，它是地下连续墙施工质量的关键因素，对地下连续墙的使用坚固具有一定的意义。

（1）现场钢筋加工绑扎场地要求水平，确保绑钢筋不变形

（2）钢筋加工绑扎要符合设计及规范的要求;拉结筋及箍筋弯钩与水平长度要符合设计及规范要求。

（3）连续墙主筋一般采用冷挤压连接的方式，冷挤压套管需要经试验合格后方可在施工中使用，冷挤压后，钢筋中心要求对中平直，套管要求无裂纹，挤压缝均匀，箍筋连接采用搭接。

（4）钢筋笼外形尺寸、型号必须符合设计及规范的要求，并按设计图纸要求埋好十字及各种预留孔洞的预埋件。为保证各种预埋件在高度方向的位置准确，预先设定槽钢顶部标高，预埋件位置均以相对槽钢顶部标高为准进行埋设。

（5）钢筋笼剪力钢筋的尺寸根据施工条件确定，并满足规范及设计要求。为保证钢筋笼的保护层厚度，可采用砼定位块或定位钢板，确保混凝土保护层厚度足够。

钢筋笼的吊装是钢筋笼制作完成后浇筑混凝土前一项重要的工序，钢筋笼吊装重量一般在30t以上，施工场地收到限制，施工吊机不能采用近距离伸臂吊装的时候，需要采用

两台吊机对钢筋笼进行吊装，在这种情况下，必须编制钢筋笼吊装专项施工方案，钢筋笼吊装施工专项方案需要包括对钢筋笼吊点位置、选用吊装设备以及对扁担、扣件等的受力计算，依据满足要求的计算参数进行吊装。

吊装设备的选择，一般吊装钢筋笼使用的吊机有50t，60t，100t，120t或更高要求的吨位，吊装时可根据钢筋笼的重量及吊装中是近距离伸臂或是远距离伸臂，采用两个相同吨位的吊机进行平吊。

双机抬吊钢筋笼示意图

布置吊装的吊点位置是至关重要的，如果吊点位置计算不合理，会使得钢筋笼在吊装的过程中产生变形扭曲，焊缝开裂，严重时可导致钢筋骨架散架。吊点位置确定的原理是根据弯矩平衡定律，正负弯矩相等时所受弯矩变形最小，即可计算出弯矩最小的吊点位置。

扁担一般要依据钢筋笼重量、施工现場吊装条件等因素进行受力验算，然后将其与计算得出的规格槽钢进行焊接，并铣出相应孔径的孔，最后选择滑轮、钢丝绳的粗细等。

钢筋笼的吊放一般采用50t、100t两履带吊车吊放钢筋笼，笼身设置三排吊点，一次整体吊装入槽。钢筋笼起吊应稳妥，严防钢筋笼发生永久性变形。吊放入槽时，垂直对准槽中心线，缓慢入槽，并随时绑好保护层垫块，钢筋笼严禁强行入槽。钢筋笼顶部设数对吊环，通过担杠挂在导墙上，设专职测量员测量笼顶槽钢标高，如出现偏差及时进行调整。

3）泥浆制作与控制

泥浆制作是地下连续墙施工的关键的施工程序。如果泥浆制作质量不好，则在槽壁表

面无法形成固体颖粒状的胶结物（泥皮）而失去粘接力，同时还会造成泥浆液压力，不能平衡开挖槽段土壁内外的土压力和水压力，导致维护槽壁的不稳定，引起塌方等事故。

因此施工中要根据水文地质资料，采用膨润土、纯碱等原料，按一定比例配制做泥浆。地下连续墙施工中泥浆测定指标主要有泥浆粘度、相对密度。泥浆指标参数可参考下表。

不同地质护壁泥浆黏度值

土质 漏斗黏度值（s）

干燥地层 有水地层

黏土 20-22 22-24

淤泥 22-24 23-26

粉砂 23-26 25-28

细砂 25-28 27-31

粗砂 27-31 30-35

砂质砾 30-35 33-40

砾石 33-40 35-45

不同土质所需的泥浆的相对密度

土质 干燥地层 有水地层

黏土、淤泥、粉砂 1.02-1.08 1.04-1.12

细砂、粗砂 1.06-1.15 1.08-1.2

砂质砾、砾石 1.1-1.2 1.15-1.3

泥浆制作过程中的施工要点还要控制好以下几个方面：

（1）按泥浆的使用状态及时进行泥浆指标的检验。对循环使用的泥浆若不及时测定试验，会造成泥浆质量恶化。

（2）泥浆制作与工程整体的衔接。新配制的泥浆应该在池中放置ld充分发酵后才可投入使用。

（3）泥浆制作的具体方量一般以拌制理论方量的1，5倍比较合适。

4）成槽工序

成槽是地下连续墙施工中非常重要的施工环节。主要包括成槽机施工、泥浆液面控制、清低、刷壁等。

（1）成槽机施工。成槽机施工中最主要的问题就是偏差问题。

（2）泥浆液面控制及地下水升降。在成槽过程中及结束后都要进行泥浆液面控制，当遇到降雨等使地下水位急速上升的情况时，需要控制地下水的升降，如果处理不好则会影响槽壁质量。甚至出现塌方。

（3）清底工作。清低不及时致使沉渣过多，会造成地下连续墙的混凝土强度降低，钢筋笼上浮，影响其截水防渗能力，易引起管涌。同时沉渣过多，会影响钢筋笼的沉放。

（4）刷壁。若刷壁不及时可能造成两幅墙之间夹有泥土，会产生严重的渗漏，影响地下连续墙的整体性。解决对策：地下水位急速上升时，可部分或全部降低地下水。或是提高泥浆液面，使其至少高出地下水位0.5-1.0米，以保证槽壁的稳定。此外还要做好技术交底工作，端正工人施工态度，及时做好清低及刷壁工作。

5）钢筋笼的接头

钢筋笼的接头形式有十字钢板接头、锁口管接头等。

十字钢板接头是由十字钢板和滑板式接头箱组成，当对地下连续墙的整体刚度或防渗有特殊要求时，即采用这种接头形式。十字钢板接头设置了穿孔钢板，防渗漏性能较好，同时抗剪性能也得到了提高;其缺点是工序多，施工难度较大，清除墙段侧壁泥浆难度较大，抗弯性能也不好，且接头处钢板用量较多，工程造价高。

锁口管接头是在施工槽段开挖成槽后，首先在槽段的两端沉放锁口管，然后吊放钢筋笼，最后浇灌混凝土;待混凝土达到终凝状态后，拔出锁口管，再开挖相邻槽段;当相邻槽段浇灌墙体混凝土时，混凝土便与当前槽段拔出锁口管后形成的半圆形接头面紧密结合，形成一条自下至上的纵向接头缝。锁孔管接头的优点是能够适应对地质要求不高的地下连续

墙工程，且能够使相邻的墙体混凝土紧密完好的结合;其缺点是锁口管的固定要求较高，易产生操作误差，对槽壁的垂直度要求较高，容易发生锁口管偏移。

6）下锁口管

7）钢筋笼的起吊和下放

（1）钢筋笼的起吊。钢筋笼在吊放过程中，由于吊点中心与槽段中心不重合会使钢筋笼发生变形。

（2）钢筋笼下放。槽体垂直度不合要求或漏浆等原因，钢筋笼在下放时碰到混凝土块，导致钢筋笼倾斜左右标高不一致或侧移。

解决对策：技术人员操作认真，以确保钢筋笼起吊的絕对安全，钢筋笼下放时，要使钢筋笼的中心线与槽段的纵向轴线尽量重合。此外，要确保回填土要密实以防治漏浆。

8）拔锁口管

拔锁口管一定要掌握好时间，当混凝土没有凝固时就操作，会造成墙体底部漏浆，此时如果锁口管后回填土不密实，混凝土会绕过锁口管，对下一幅连续墙的施工造成很大的障碍。

解决对策：掌握好混凝土的初凝时间，在混凝土灌注完毕时在使用液压顶升架拔锁口管。

9）浇筑混凝土

采用商品混凝土，坍落度为180～220mm，满足混凝土抗压强度，抗渗标号S8。混凝土采用水下浇筑法浇注，根据单元槽段大小合理布置混凝土导管，导管距槽段端部≤1.5m，导管间距≤3m。混凝土应连续浇筑，不得间断，并控制在4h内完成，槽内混凝土面上升速度≥2.0m/h，导管下端埋入混凝土内的深度≥2～4m，也不得〉6m。要保持槽内混凝土均匀上升，上升速度≤2m/h。混凝土浇筑过程中应设专人测量混凝土浇筑标高和记录浇筑时间，混凝土的浇筑标高高于设计墙顶标高0.3～0.5m，待混凝土硬化后，凿除浮渣，使标高符合设计标高。

三、结束语

地下连续墙施工是深基坑支护中的关键工序，我们通过对此工序的施工严格控制，保证了围护结构的整体施工质量，在围护施工过程中起到了决定性的作用，为以后的地下结构工程奠定了坚实的基础，积累了宝贵的施工经验。

参考文献：

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[2]夏明耀、曾进伦，地下结构设计施工手册，北京：建筑工业出版社，1999

[3]丛蔼森，地下连续墙的设计施工与应用，中国水利水电出版社，2001

[4]黄辉，地下连续墙接头形式及其渗漏的防治措施，施工技术，2002

[5]地下连续墙施工规程，DGTJ08-2073-2010