上海地區(qū)地下連續(xù)墻施工及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究

摘要：結(jié)合上海市工程建設(shè)規(guī)范DG/TJ 08-2073—2016《地下連續(xù)墻施工規(guī)程》修訂中的研究，分析了地下連續(xù)墻在軟土地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢及其技術(shù)的發(fā)展趨勢。通過對適用于軟土地區(qū)的地下連續(xù)墻施工重點與難點進(jìn)行的深入分析，對上海地區(qū)地下連續(xù)墻施工的最新技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，以期為軟土地區(qū)地下連續(xù)墻施工提供科學(xué)化、規(guī)范化的指導(dǎo)與參考。

關(guān)鍵詞：地下連續(xù)墻;技術(shù)規(guī)程修訂;成槽技術(shù);泥漿護(hù)壁;接頭形式

上海是典型的軟土地基區(qū)，較多的基坑開挖都位于城市核心區(qū)域，加之對地下空間開發(fā)需要日益顯著，超深超大基坑越來越多，基坑開挖過程對變形控制要求極高，對周邊環(huán)境的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)非常高。這使得地下連續(xù)墻技術(shù)在上海地區(qū)得到了非常廣泛的應(yīng)用[1]。

基于上海地區(qū)的實際情況，近年來伴隨著工程實踐，對地下連續(xù)墻技術(shù)也進(jìn)行了大量改進(jìn)與創(chuàng)新。例如，針對上海地區(qū)常規(guī)地下連續(xù)墻施工方法穿越硬土層成槽掘進(jìn)困難而且工效低、超深地下連續(xù)墻鎖口管起拔難度大、槽壁穩(wěn)定與垂直度控制技術(shù)難度增加等缺點，發(fā)展出了銑槽法施工新工藝[2]。2016年，上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司應(yīng)用雙輪銑槽機銑槽及套銑接頭工藝，在上海復(fù)雜軟土地層中完成118 m超深地下連續(xù)墻試驗，施工垂直精度達(dá)1/1 000以上。

本文結(jié)合上海市工程建設(shè)規(guī)范DG/TJ 08-2073—2016《地下連續(xù)墻施工規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）修訂過程的系列研究工作，對上海適用于軟土地區(qū)的地下連續(xù)墻施工重點與難點進(jìn)行深入分析，系統(tǒng)總結(jié)了近年來地下連續(xù)墻在上海地區(qū)施工發(fā)展的最新技術(shù)，為全國軟土地區(qū)地下連續(xù)墻的施工提供科學(xué)化、規(guī)范化的指導(dǎo)與參考。

1 地下連續(xù)墻成槽及銑槽技術(shù)

1.1 成槽、銑槽技術(shù)

目前成槽技術(shù)主要有抓斗式成槽、沖擊式鉆進(jìn)成槽、回轉(zhuǎn)式成槽以及工法組合式成槽等技術(shù)。

抓斗式成槽機是目前國內(nèi)陸下連續(xù)墻成槽的主要設(shè)備，國內(nèi)沖擊式鉆進(jìn)成槽工法包括沖擊鉆進(jìn)式（鉆劈法）和沖擊反循環(huán)式（鉆吸法）2種方法，回轉(zhuǎn)式成槽包括單頭鉆和多頭鉆成槽。

單頭鉆機主要用來鉆導(dǎo)孔，多頭鉆機多用來挖掘作業(yè)。單頭鉆機常常采用反循環(huán)鉆進(jìn)施工工藝，在細(xì)顆粒地層也可采用正循環(huán)出渣的施工方法。由于在鉆進(jìn)過程中會遇到從軟土到基巖的各種地層，一般均配備多種鉆頭以適應(yīng)鉆進(jìn)的需要。

銑槽機采用反向循環(huán)原理：成槽時2個鑲有合金刀齒、球齒或滾動鉆頭的銑輪相互反向旋轉(zhuǎn)，連續(xù)切削下方的泥土或巖石，把它們卷上來并破碎成小塊，再在槽中與穩(wěn)定的泥漿混合后將它們吸進(jìn)泵中，通過離心泵將這些含有碎塊的泥漿泵送入泥漿凈化裝置，在那里通過其振動系統(tǒng)將泥土和巖石碎塊從泥漿中分離，并將處理后干凈的泥漿重新抽回槽中循環(huán)使用。

工法組合式成槽：采用多種工法組合的方式，適應(yīng)于不同土層的成槽要求，提高施工效率。一般有將抓斗和沖擊鉆或鉆機結(jié)合、銑槽機和抓斗或鉆機結(jié)合的方法，可以充分發(fā)揮2種機械的優(yōu)勢。

抓斗和沖擊鉆或鉆機配合使用而形成的方法稱為“抓沖法”或“鉆抓法”。

銑槽機配合抓斗成槽方式或鉆機成孔方式使用而形成的方法稱為“抓銑結(jié)合法”或“鉆銑結(jié)合法”。“抓銑結(jié)合”即對上部軟弱土層采用抓斗成槽機成槽，進(jìn)入硬土層（或軟巖層）后采用銑槽機銑削成槽，大幅度提高了成槽掘進(jìn)效率，并在銑槽機下槽過程中對上部已完成的槽壁進(jìn)行修整，確保整個槽壁垂直度達(dá)到要求。

1.2 成槽全過程垂直度控制技術(shù)

垂直度是影響地下連續(xù)墻質(zhì)量的重要因素，對于“兩墻合一”的地下連續(xù)墻，其施工質(zhì)量會直接影響地下主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和使用。地下連續(xù)墻均需要對其2個方向的垂直度加以控制。垂直于槽段寬度方向，即y向垂直度偏差過大，會影響地下結(jié)構(gòu)施工空間，并影響接縫質(zhì)量。平行于槽段寬度方向，即x向垂直度偏差過大，一方面可能出現(xiàn)切削鋼筋的情況，造成銑槽困難，刀頭損毀嚴(yán)重等問題；另一方面，可能造成接縫處未連接密實，在今后開挖過程中會造成漏水。因此在成槽施工全過程，應(yīng)采取控制措施，以確保垂直精度滿足要求。垂直度控制要求一般為：對于永久和臨時結(jié)構(gòu)，垂直度不大于1/300，對于套銑成槽，垂直度不大于1/500。

地下連續(xù)墻垂直度控制主要從成槽準(zhǔn)備、成槽過程及成槽后檢測與修復(fù)3個方面加以控制。

1.2.1 成槽準(zhǔn)備控制措施

導(dǎo)墻是地下連續(xù)墻施工的第一步，是控制地下連續(xù)墻垂直度、厚度的基準(zhǔn)，起擋土、重物支承臺作用，并作為泥漿的貯藏槽。導(dǎo)墻內(nèi)壁需要保持垂直，墻面的平整度不大于5 mm。在導(dǎo)墻混凝土的強度沒有達(dá)到一定強度時，起重機等重型設(shè)備和車輛不應(yīng)在導(dǎo)墻附近及周邊作業(yè)或停留。在導(dǎo)墻拆模時，需要做到邊拆模邊支撐，成槽前不能對支撐進(jìn)行拆除，否則導(dǎo)墻可能會發(fā)生變形。

1.2.2 成槽過程控制措施

在成槽過程中利用成槽機自帶的垂直度儀表及自動糾偏裝置來保證成槽的垂直度，抓斗入槽、出槽應(yīng)平穩(wěn)，根據(jù)成槽機儀表及實測的垂直度情況及時進(jìn)行糾偏，做到隨挖、隨測、隨糾偏。

1.2.3 成槽后檢測與修復(fù)措施

成槽后可采用專用超聲波檢測儀對垂直度進(jìn)行檢測。根據(jù)檢測曲線顯示數(shù)據(jù)，可以對槽段垂直度及槽壁塌方情況進(jìn)行分析。如垂直度偏差嚴(yán)重超標(biāo)且侵入結(jié)構(gòu)側(cè)墻時，或塌方造成嚴(yán)重空洞時，要對槽段用優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行回填后重新開挖成槽，必要時進(jìn)行高壓旋噴漿加固。

2 地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定控制技術(shù)

泥漿護(hù)壁成槽過程中槽壁的穩(wěn)定是保證地下連續(xù)墻順利施工、控制墻體施工質(zhì)量的關(guān)鍵，但是因開挖失穩(wěn)并導(dǎo)致鄰近建（構(gòu)）筑物損壞或人員生命財產(chǎn)損失的情況仍然時有發(fā)生[3-4]，故采取措施保證槽壁穩(wěn)定至關(guān)重要。控制槽壁穩(wěn)定的措施很多，如槽壁土加固、加強降水、泥漿護(hù)壁、周邊限載、導(dǎo)墻選擇等，其中槽壁加固技術(shù)和泥漿護(hù)壁技術(shù)是最為關(guān)鍵的技術(shù)。

2.1 槽壁加固技術(shù)

在成槽前對地下連續(xù)墻槽壁進(jìn)行加固，加固方法可采用雙軸攪拌樁、三軸水泥土攪拌樁及高壓旋噴樁等施工工藝。攪拌樁成樁是預(yù)攪拌土體與水泥（或水泥漿）混合攪拌凝固成樁，從而對土體起保護(hù)作用；高壓旋噴是高壓水泥漿噴射流強力沖擊破壞土體結(jié)構(gòu)，噴出的水泥漿與土體破壞后的土顆?；旌辖?jīng)凝結(jié)成樁，從而對土體起保護(hù)作用。

2.2 泥漿護(hù)壁技術(shù)

泥漿的護(hù)壁作用，主要是因為泥漿具有一定的相對密度，可利用泥漿的壓力與外部的水土壓力進(jìn)行平衡。當(dāng)槽段內(nèi)泥漿液面高出地下水位一定高度時，泥漿在槽段內(nèi)就會對槽壁產(chǎn)生一定的靜水壓力，泥漿液柱壓力作用在開挖槽段土壁下，除平衡土壓力、水壓力外，還給槽壁一個向外的作用力，相當(dāng)于一種液體支撐，可以防止槽壁向槽段內(nèi)倒塌或剝落，并能夠防止地下水滲入。同時，泥漿在槽壁內(nèi)的壓差作用下，部分泥漿滲入地層，在槽壁表面形成一層透水性很低的泥皮，從而可使泥漿的靜水壓力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁土體的剝落，起到護(hù)壁作用。性能良好的泥漿失水量小，泥皮薄而密，具有較高的黏結(jié)力，有利于維護(hù)槽壁穩(wěn)定、防止塌方。

槽壁穩(wěn)定性計算宜采用梅耶霍夫（G.G.Meyerhof）經(jīng)驗公式。

對于黏性土，槽壁穩(wěn)定系數(shù)Ks可以參照式（1）來確定：

對于無黏性的砂土（內(nèi)聚力c=0），槽壁穩(wěn)定系數(shù)Ks參照式（2）確定：

式中：N ——條形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)，對于矩形溝槽N=4(1＋B/L)；

           B ——溝槽寬度；

           L——溝槽平面長度；

          Cu——土壤的不排水抗剪強度；

          P0m——溝槽開挖面外側(cè)的土壓力和水壓力；

         P1m——溝槽開挖面內(nèi)側(cè)的泥漿壓力；

         γ——砂土的重力密度；

        γ1——泥漿的重力密度；

        φ ——砂土的內(nèi)摩擦角。

從泥漿護(hù)壁機理可以看出，要想達(dá)到護(hù)壁效果必須同時具備2個條件：一是必須形成一定高差的泥漿液柱壓力，二是泥漿在滲透的作用下形成一定厚度的泥皮。為了確保槽壁穩(wěn)定，選用黏度大、失水量小、能形成護(hù)壁泥皮的優(yōu)質(zhì)泥漿，并且在成槽過程中，需要經(jīng)常監(jiān)測槽壁的情況變化，并及時調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，確保土壁穩(wěn)定。

3 地下連續(xù)墻接頭技術(shù)

施工接頭是指地下連續(xù)墻單元槽段之間的連接接頭。根據(jù)受力特性，地下連續(xù)墻施工接頭可分為剛性接頭和柔性接頭。能夠承受彎矩、剪力和水平拉力的施工接頭稱為剛性接頭，反之不能承受彎矩和水平拉力的接頭稱為柔性接頭。

工程中常用的柔性接頭主要有圓弧形（或半圓形）鎖口管接頭、波形管（雙波管、三波管）接頭、楔形接頭、鋼筋混凝土預(yù)制接頭和橡膠止水帶接頭。柔性接頭抗剪、抗彎能力較差，一般適用于對槽段施工接頭的抗剪、抗彎能力要求不高的基坑工程。

剛性接頭可傳遞槽段之間的豎向剪力，當(dāng)槽段之間需要形成剛性連接時，常采用剛性接頭。在工程中應(yīng)用的剛性接頭主要有一字形接頭或十字穿孔鋼板接頭、鋼筋搭接接頭和十字形鋼插入式接頭。

套銑接頭工藝是一種使用雙輪銑槽機設(shè)備施工接頭的施工工藝，通過雙輪銑槽機旋轉(zhuǎn)的銑輪，以銑輪上的合金齒將形成的一期槽段接縫面混凝土銑削成鋸齒狀，起到類似于新舊混凝土施工縫中的鑿毛作用，使得后澆筑的二期槽段混凝土與一期槽段混凝土在接縫處形成良好的咬合[5]，在不采用鎖口管、接頭箱的情況下形成止水良好、致密的地下連續(xù)墻接頭。地下連續(xù)墻套銑接頭工藝有成墻深度深、施工工序簡潔、接頭牢靠、抗?jié)B性能強等諸多優(yōu)點。

由于地下連續(xù)墻施工接頭種類和數(shù)量眾多，在實際工程中，在滿足受力和止水要求的前提下，應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗盡量選用施工簡便、工藝成熟的施工接頭，以確保接頭的施工質(zhì)量。

4 地下連續(xù)墻檢測技術(shù)

地下連續(xù)墻的檢測主要包括接頭檢測和墻體檢測。目前，在沒有開挖前，地下連續(xù)墻接頭還沒有很好的質(zhì)量檢測手段，一般通過地下連續(xù)墻施工中的控制來保證地下連續(xù)墻接頭的施工質(zhì)量。地下連續(xù)墻的墻體檢測可以通過預(yù)埋的超聲波檢測管進(jìn)行。

4.1 接頭檢測

地下連續(xù)墻成槽接頭多采用超聲波檢測，超聲波檢測時應(yīng)兼顧接頭處的垂直度。另外基坑開挖前，應(yīng)進(jìn)行抽水試驗，檢查地下連續(xù)墻接頭和墻體的滲漏水情況。

4.2 墻體檢測

地下連續(xù)墻墻體質(zhì)量檢測內(nèi)容應(yīng)包括墻體完整性、墻體厚度、墻體深度、墻身混凝土強度及墻底沉渣厚度。

永久性地下連續(xù)墻的墻體混凝土質(zhì)量應(yīng)采用超聲波透射法進(jìn)行檢測。當(dāng)采用超聲波透射法判定墻身質(zhì)量不合格、墻體混凝土試件不合格或施工過程中發(fā)生堵管等質(zhì)量事故時，應(yīng)采用鉆芯法進(jìn)行驗證。

5 《規(guī)程》修訂內(nèi)容

基于上海軟土地區(qū)地下連續(xù)墻的施工特點，在《規(guī)程》修訂時充分考慮技術(shù)進(jìn)步，對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了更新與增加：

1）增加了泥漿測試的頻率要求：由于舊版《規(guī)程》對泥漿的檢驗頻率要求是每幅槽段抽檢的指標(biāo)不少于2處，每處不少于3次，對泥漿測試的頻率和取樣次數(shù)不夠明確，為了保證成槽槽段的泥漿質(zhì)量，提高護(hù)壁的效果，對泥漿的檢測頻率進(jìn)行了提高和明確。

2）增加了橡膠帶接頭：由于橡膠帶接頭具有良好的經(jīng)濟效益和止水效果，目前在上海許多工地得到了推廣和應(yīng)用，為了保證技術(shù)的發(fā)展和地下連續(xù)墻接頭的質(zhì)量，在《規(guī)程》中做了相關(guān)規(guī)定。

3）增加了含玻璃纖維筋的鋼筋籠的制作及吊裝：由于玻璃纖維筋具有質(zhì)量輕、抗拉強度高、靜剪切力很高但動剪切力較低等特點，在地下連續(xù)墻的工作井進(jìn)、出洞或地下穿越位置以其替代普通鋼筋，方便頂進(jìn)設(shè)備穿越地下連續(xù)墻，所以，《規(guī)程》特別針對含玻璃纖維筋的鋼筋籠提出了技術(shù)要求，解決了地下連續(xù)墻作為工作井進(jìn)出洞門時鑿除洞門混凝土的困難。

4）增加了預(yù)制地下連續(xù)墻槽壁注漿：由于預(yù)制地下連續(xù)墻接頭處相對薄弱，接頭處容易漏水，限制了預(yù)制地下連續(xù)墻的使用。結(jié)合近年來的施工經(jīng)驗，為了保證預(yù)制地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，確保接頭處達(dá)到良好的止水效果，增加了槽壁注漿一節(jié)。

5）完善了導(dǎo)墻施工的技術(shù)要求，不同成槽工藝的施工技術(shù)要求，圓弧形接頭、十字鋼板接頭、工字型鋼接頭、套銑接頭的施工技術(shù)要求。針對目前超深的地下連續(xù)墻大多采用的套銑接頭，《規(guī)程》給出了具體的參數(shù)要求，確保了超深地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。增加了混凝土抗壓強度試件和永久性地下連續(xù)墻混凝土抗?jié)B試件的檢測數(shù)量規(guī)定。

6）完善了成槽施工關(guān)鍵技術(shù)：針對上海地區(qū)上軟下硬的特殊地層情況，《規(guī)程》提出抓斗成槽、抓銑成槽、套銑成槽不同的成槽工藝，并提出應(yīng)根據(jù)不同土層條件、不同開挖深度等選用不同的成槽工藝。《規(guī)程》提出采用抓銑成槽工藝，目的在于提高超深地下連續(xù)墻的施工效率。當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻超過一定深度后，采用鎖口管接頭易出現(xiàn)鎖口管頂拔不出或頂拔斷裂的問題，《規(guī)程》提出采用套銑成槽施工技術(shù)，不僅可有效保證墻體的質(zhì)量，而且能夠防止接頭漏水問題的出現(xiàn)。針對地下連續(xù)墻接頭滲漏水這一關(guān)鍵性的難題，通過不斷的現(xiàn)場試驗和開挖驗證，《規(guī)程》提出了地下連續(xù)墻槽段接頭的清洗控制技術(shù)。地下連續(xù)墻墻底沉渣容易導(dǎo)致墻體出現(xiàn)質(zhì)量問題或墻體沉降，《規(guī)程》提出了槽段內(nèi)清基的控制技術(shù)和清基后泥漿的指標(biāo)，根據(jù)地下連續(xù)墻的深度合理選擇工藝，保證清基的效果。針對臨時結(jié)構(gòu)和永久結(jié)構(gòu)，《規(guī)程》分別給出了垂直度和沉渣厚度的控制標(biāo)準(zhǔn)，同時提出了套銑接頭的垂直度要求，針對套銑接頭給出了1/500的控制標(biāo)準(zhǔn)，目的在于保證超深地下連續(xù)墻的接頭質(zhì)量。

7）修改了現(xiàn)場泥漿儲備量的規(guī)定、泥漿性能指標(biāo)的部分參數(shù)、鋼筋籠制作允許偏差的部分參數(shù)。由于地下連續(xù)墻施工的深度越來越大，需要使用銑槽機成槽的項目越來越多，舊版《規(guī)程》對泥漿儲備量的要求不能滿足銑槽機成槽的要求，所以修訂《規(guī)程》時把抓斗式成槽和銑槽機成槽的泥漿儲備量分別作了規(guī)定。

8）本次規(guī)程的修訂把地下連續(xù)墻的接頭和墻體的滲漏檢測增加進(jìn)來。地下連續(xù)墻墻體的檢驗主要包含接頭檢測和墻體的檢測。針對這2種檢測項目，《規(guī)程》分別給出了檢測的方法和檢測的數(shù)量要求。目前針對接頭質(zhì)量，尚缺乏有效的檢測手段，《規(guī)程》結(jié)合常用技術(shù)手段和可靠的工程經(jīng)驗總結(jié)出了接頭的實用檢測技術(shù)，提出接頭的平面位置偏差和垂直度要求，同時提出地下連續(xù)墻用作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，可通過抽水試驗對接頭質(zhì)量進(jìn)行檢驗。墻體的質(zhì)量包括檢驗墻體的完整性、墻體厚度、墻體深度、墻身混凝土強度及墻底沉渣厚度，《規(guī)程》提出可通過采用預(yù)埋的超聲波管和預(yù)留的試塊進(jìn)行檢驗。同時，《規(guī)程》還給出了遇到異常情況時的處理措施，對驗收過程突發(fā)情況作出了有效的指導(dǎo)。

6 結(jié)語

結(jié)合上海市工程建設(shè)規(guī)范DG/TJ 08-2073—2016《地下連續(xù)墻施工規(guī)程》修訂過程的系列研究工作，分析了地下連續(xù)墻在軟土地區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢及其技術(shù)的發(fā)展趨勢，對上海適用于軟土地區(qū)的地下連續(xù)墻施工重點與難點進(jìn)行深入分析，對上海地區(qū)地下連續(xù)墻施工發(fā)展的最新技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)：

1）總結(jié)了最新的地下連續(xù)墻成槽及銑槽技術(shù)，成槽全過程垂直度控制是保證連續(xù)墻質(zhì)量的重要因素。

2）地下連續(xù)墻成槽過程中泥漿的主要作用是護(hù)壁，此外泥漿還有攜渣、冷卻機具和切土潤滑的功能。合理使用泥漿可保持槽壁的穩(wěn)定性和提高成槽效率。針對現(xiàn)場泥漿儲備量的具體要求，《規(guī)程》根據(jù)不同的成槽方式給出了泥漿不同的儲備量要求。同時泥漿的使用分為靜止式和循環(huán)式，泥漿在循環(huán)式使用時，應(yīng)根據(jù)泥漿的惡化程度進(jìn)行舍棄或再生處理，《規(guī)程》對新拌制泥漿、循環(huán)泥漿的性能指標(biāo)提出了要求。

3）地下連續(xù)墻套銑接頭工藝，相對于其他傳統(tǒng)式接頭有很多的優(yōu)勢，諸如成墻深度深、施工工序簡潔、接頭牢靠、抗?jié)B性能強等。

4）地下連續(xù)墻的檢測是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵，對接頭檢測、墻體檢測的方式進(jìn)行了總結(jié)。

隨著修訂后規(guī)程的發(fā)布和實施，將會給上海地區(qū)的地下連續(xù)墻施工帶來一定的指導(dǎo)作用，有利于促進(jìn)城市建設(shè)，提高工程質(zhì)量，對規(guī)范上海地區(qū)地下連續(xù)墻的施工具有重要的意義。

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