深基坑地下连续墙施工技术与应急措施

黄志富

黄志富

广州市荔湾区建设工程质量监督检测室

摘要：目前我国高层建筑和地下工程施工技术得到迅猛发展，基坑工程施工质量的重要性逐渐被人们所认识。地下连续墙在深基坑工程支护结构中得到普遍应用。本文以广州黄沙铁路南站A区项目为例，介绍了深基坑地下连续墙施工技术，以及基坑出现监测预警时的应急处理措施。

关键词：深基坑；地下连续墙；施工技术；应急措施

地下连续墙适用于各类地质基坑支护工程，其施工过程全盘机械化，速度快、精度高，并且振动小、噪声小，适用于城市密集建筑群及夜间施工。由于其截水、防渗、挡土效果好，强度可靠，承载压力大，尤其在地质复杂、地下水丰富的软土地区深基坑工程中得到大量应用。

一、项目简介

本工程位于广州市荔湾区黄沙大道西侧，设地下室2层，基坑大致呈长方形，占地面积约42752㎡，支护周长约793m，基坑开挖深度约10.3-10.6m（考虑承台挖深）。本场区四周较简单，基坑北边距地下室约20.6m为6-9层住宅楼，东边距地下室6.7m为市政道路，南边距基坑边6m是市政道路，距离珠江边约83m，西南侧采用原B区地下连续墙，西北侧局部距离原地下连续墙约9.4m（已施工回填）。根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）的规定，本基坑安全等级北边为一级，其它边为二级，基坑支护结构使用年限自支护结构完工之日起计为1年。

地质概况：场地内经人工填平，地形平坦，属于冲积平原地貌。根据钻探资料，场地内岩土结构大致为：人工填土（层厚2.1-5.6m）、冲击土层（包括粉砂层1-10m、淤泥质土1-10.2m、粉砂层1.5-12m、粗砂层1-15m）、残积土层（层厚0.8-5.2m）、基岩（主要为泥质粉砂岩，局部为粉砂岩）。

地下水情况：按含水介质特征划分，第四系砂土层赋存孔隙水，基岩裂隙水一般。粉砂层、淤泥质土、粗砂层是主要含水层，透水性较好，透水能力强，地下水亮丰富。地下水的补给来源主要是珠江水和大气降水。根据实测钻孔静止水位埋深为1.48-1.89m。

基坑支护方案：场地地质条件较差，根据基坑周边环境和工程地质特征，基坑东、南侧采用地下连续墙+一道扩大头锚索+坑内加固进行支护，基坑北侧采用地下连续墙+支护桩+桩顶放坡的双排桩支护方案，西侧南段利用原B区基坑支护地下连续墙，西北侧采用地下连续墙+一道内支撑或扩大头锚索进行支护。基坑上部采用地下连续墙、下部采用800厚素砼墙作为止水帷幕。

二、地下连续墙施工工艺及质量控制

根据设计图纸，地下连续墙厚800mm，混凝土强度等级C30，抗渗等级P8。深度约在17-21m，共划分138个槽段。地下连续墙嵌固深度要求满足不小于设计图纸中暂定长度或入岩长度：入强风化不小于3m，入中风化不少于2m。根据地勘报告，地下连续墙将采用抓斗机+冲孔桩机进行成孔。用液压抓斗直接抓取土层及全风化岩层，对可能存在的中风化岩层则采用冲桩机带动方锤冲岩成槽，最后用液压抓斗清渣，气举反循环清孔换浆。

（一）施工准备

认真阅读设计图纸和场地内地质和水文资料，充分掌握施工技术要求和施工质量标准。合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，确定开挖泥浆池，硬化钢筋加工场等，完成现场“三通一平”。根据总平面图上拟建筑物的坐标位置、基线、基点的相关数据，用全站仪等进行轴线控制网点的测设和高程引测，确定地下连续墙位置。

（二）主要工艺流程：导墙修筑→成槽施工→清槽验收→钢筋笼制作、吊放→水下混凝土灌注→下一槽段施工。

1．导墙修筑。导墙主要作用是保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状，并能容蓄部分泥浆，保证成槽施工时液面稳定。另外，导墙平面可能部分承受挖槽机械的荷载，保护槽口土壁不破坏，并作为安装钢筋骨架的基准。导墙施工先按照导墙中心线进行放线定位，轴线误差±10%mm，，按设计图纸确定导墙宽900mm、深1500m，垂直方向采用200mm厚钢筋混凝土墙，水平地面两侧采用150厚钢筋混凝土板。导墙施工分段进行，每段长约30-50m。导墙沟槽采用挖掘机开挖到位后由人工进行修整，按照设计图纸绑扎钢筋、安装竖向模板、对撑，支模过程中必须满足导墙垂直度0.5‰以内、墙宽度900mm要求。导墙混凝土浇筑完成后须进行防护或警戒，确保周边作业人员、机械的施工安全。导墙混凝土浇筑、拆模后需进行养护，按间距2m设置上下对口撑。导墙未达设计强度时禁止重型的施工机械在其附近施工作业，不准在导墙上堆载。当导墙的混凝土强度达设计强度的80％时，即可进行成槽施工。

2．成槽施工。根据设计图纸地下连续墙槽段划分要求，在成槽施工前，在图纸上将每幅地下连续墙进行编号，并用红漆在现场导墙对应位置进行标记，以便于后续挖槽施工控制。成槽施工采用间隔跳跃式流水作业施工，先施工1、3、5槽段（称为Ⅰ期槽段），后施工2、4、6槽段（称为Ⅱ期槽段）。入土时采用冲孔成导向孔，成槽时采用液压抓斗机抓土成槽，成槽时按划分槽段的油漆标志依次进行。地下连续墙成槽采用长导板液压抓斗挖土，每次挖土前须拎直液压抓斗，保持其成槽垂直度1/400。挖槽在7.0m深度以内，速度不宜太快。每个槽段施工时根据槽段宽度确定挖槽的幅数和次序，对三序成槽的槽段，应先两边后中间，对于转角的槽段，应先短边后长边。挖槽施工中随时注意液压抓斗的垂直度，注意保持抓斗中心平面和导墙中轴平面重合，抓斗入槽、出槽应慢速、稳当，根据成槽机仪表及垂直度情况及时纠偏，确保开挖槽壁面的垂直度和水平位置精度。连续墙进入岩层时，采用冲击钻机成槽。冲击成孔时，勤松绳、勤掏渣，严格控制松绳长度，随时检查冲锤和提升钢丝绳之间的连接。施工过程中应随时观测钢丝绳是否对中，每进尺0.5-1m测量一次钻孔垂直度，并随时纠偏。成槽过程注意点：①成槽前必须检查泥浆储备量、施工机械、泥浆循环等是否满足要求。②成槽过程中，根据地层变化情况及时调整泥浆指标，随时注意成槽速度、排土量、泥浆补充量之间的对比，判断槽内有无坍塌、漏浆现象；③成槽机掘进速度不宜过快，以防槽壁失稳，当挖至槽底3米左右时，用测绳测深，防止超挖和少挖。④成槽时，严格控制垂直度、深度符合要求，始终保持维护槽壁稳定所需泥浆液面高度；⑤成槽后，大型机械设备尽量不在槽段边缘行走，确保槽壁稳定。

3．清槽验收。成槽施工完毕后，须及时清理槽道。清槽主要是清理掉底部所有的废物和垃圾，提高地下连续墙的承载力，保持墙体的稳固性，保证品质。清理渣物，通常采用的方法是反循环吸泥清理法，通过插入导管在槽底不断抽取槽底沉渣，不断在泥浆面添加新浆，让泥渣往上漂浮以达到清槽目的。清槽导管下放深度以出浆管底距沉淤面300～400mm为宜。开始送风时应先孔内送浆（补浆），停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中，特别要注意补浆量，严防因补浆不足（水头损失）而造成塌孔。送风量应从小到大，风压应稍大于孔底水头压力，当孔底沉渣较厚、块度较大，或沉淀板结时，可适当加大送风量，并摇动出水管（导管），以利排渣。随着泥渣的排出，孔底沉淤厚度较小，出水管（导管）应同步跟进，以保持管底口与沉淤面的距离。清孔后，孔内泥浆比重应小于1.20，粘度18～20s，孔底沉渣厚度≤5cm。

4．钢筋笼制作、吊放。钢筋笼在现场加工场平卧组装，钢筋直径≤25mm时接头可采用焊接，双面焊5d，单面焊10d（d为钢筋直径）；直径>25mm时可采用机械接头，且在35d范围内有接头的受力钢筋面积占总面积不大于50％。钢筋保护层定位块用4mm厚的钢板制作，确保钢筋主筋的保护层厚度。定位块沿深度方向间距为2-3米，每层设定位块2～3块。为了保证钢筋网有足够的刚度，吊装时不发生变形，按设计要设置纵向钢筋桁架进行加强。钢筋笼制作时必须预留混凝土导管的插入位置，并根据设计检测要求，在预定检测、监测槽段钢筋笼内埋设超声波、测斜等埋管。钢筋笼在底端0.3m的范围内的厚度方向上做收口处理，以确保钢筋笼能顺利放入槽内。地下连续墙接头形式采用工字型钢接头，用10mm厚钢板焊接成工字型状后与钢筋笼焊接牢固。用泡沫塑料对工字型钢背后的空间进行填充。相邻槽段开挖时将泡沫塑料挖出，以保证槽段间的可靠连接。在槽段接头清刷、清槽、换浆合格后及时吊放入槽，并对准槽段中心缓慢沉入，不得强行入槽。由于钢筋笼整体幅宽和重量均较大，现场采用一台100T履带吊车作为主吊机，通过扁担、滑轮组和一台50T汽车吊进行配合完成翻身、空中捋直。两台吊机将钢筋笼调离地面20-30cm，暂停起吊，检查钢丝绳、卸扣以及钢筋笼吊点受力情况，正常后由主吊机继续起吊，副吊使钢筋笼尾部保持离地30-50cm即可。吊装过程中，随着钢筋笼起吊角度不断变化，重心不断向主吊钩靠近直至重合。起吊完成后，拆除副吊钢丝绳，在行进路线上铺设钢板，由主吊机吊运钢筋笼到预定槽段位置缓慢入槽。入槽就位后，及时填写隐蔽验收资料。

5．水下混凝土灌注。混凝土灌注采用双导管对称浇筑施工，导管选用D=250的圆形螺旋快速接头类型。用吊机将导管吊入槽段指定位置，导管

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顶部安装混凝土漏斗。每一槽段灌注混凝土前，混凝土漏斗及混凝土输送车内准备好足够的储备混凝土，以确保开塞后能达到0.5m以上的埋管深度，并连续灌注。首车混凝土灌注前进行塌落度检查，不合格的不准进行灌注。同一槽段同时使用两根导管灌注时，其间距不大于3m，导管距槽段接头不宜大于1.5m，灌注混凝土时要均匀灌注，使混凝土面均匀上升，两导管处的混凝土表面高差不宜大于0.5m，混凝土须在终凝前灌注完毕，浇注后混凝土面宜比设计标高超出50cm。水下混凝土灌注注意事项：①槽段内浇注混凝土的导管的位置应预先确定，避免与钢筋矛盾；②浇注混凝土时要拟定灌注方案，留有备用机械，灌注前要进行试运转；③混凝土灌注前，要利用导管再次进行泥浆循环清理沉淀，同时改善泥浆性能；④导管底部与槽底要相距200mm，开始灌注必须快速连续进行，使槽底的泥浆沉淀随混凝土表面一起上升。导管口的贮料斗内应储备充足，同时保证一次连续灌注，使导管底部全部浸没于混凝土中，并控制导管埋深不得小于2m。灌注时要加大混凝土的冲击力，以便于排渣，同时要防止钢筋笼上浮；⑤两根导管的混凝土上升要保持同步，保证混凝土面呈水平状态上升；⑥混凝土浇注速度不得低于2.0m/h，并严格控制混凝土从导管外掉入槽内，造成墙体夹渣现象。混凝土浇注标高要高于墙顶混凝土设计标高50cm以上，且在凿除超高部分混凝土以后仍可保证墙顶混凝土的强度达到设计要求。地连墙成槽之后，为避免长时间空置导致塌孔，应在24小时内浇筑完毕。灌注混凝土的全过程有专人检查量测，严格控制混凝土坍落度并经常检查，详细做好水下混凝土灌注记录：即灌注时间、初存量、砼面高程、导管埋深、完成灌注面的高程、总砼量等，并制做砼试件，制作砼试件频率不少于规范要求。

三、基坑监测预警应急处理措施

由于土方开挖过程恰逢广州地区龙舟水季节，连续暴雨造成珠江水位上涨，基坑南面水位明显增大，并且由于南面临时施工道路长期行驶重型车辆，导致基坑南面局部40m长度范围内多个基坑水位、位移、测斜等监测数值先后报警，地面、围墙已发生局部开裂。由于基坑南面6m以外是市政道路和绿化带，若对该区域范围内临时道路挖土卸载可能影响工地围墙和市政道路。经设计单位到场复核，提出初步处理意见：严禁重型车辆继续在基坑南面道路行走；对监测数值报警区域范围内的扩大头锚索进行分级二次张拉，确认扩大头锚索应力情况；加密监测，观察基坑变形是否维持稳定；加快该区域内的土方开挖、垫层施工作业，以尽快完成该区域地下室底板施工。经过初步处理后，基坑第三方监测报告显示，该区域变形仍未有收敛趋势。对此，设计单位提出：对已开挖的该区域范围基坑内立即堆土反压，并遮盖彩条布防止雨水冲刷，确保基坑安全。经过复核，须在该区域补充大直径钢管斜撑。通过加快堆土方后侧地下室底板施工，为钢管斜撑安装支座提供条件。斜撑另一端安装在地下连续墙牛腿上。在钢管斜撑上安装应力计监测钢管轴力变化情况。基坑应急抢险措施落实后，通过第三方监测数据显示，该区域基坑变形最终趋于稳定，确保了基坑内后续施工作业的安全。

结束语：由于地下连续墙施工专业性强，因此对质量的控制是非常严格。从原材料到各施工工序必须严格按照有关质量标准进行检查落实。深基坑工程土方开挖阶段，必须制定切实有效的应急预案。地下连续墙施工质量得到有效控制，基坑的应急预案行之有效，才能保证基坑工程安全、顺利施工。