2.5 地下连续墙施工

地下连续墙是利用特制的成槽机械在泥浆（又称稳定液，如膨润土泥浆）护壁的情况下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽；再将在地面上制作好的钢筋笼放入槽段内。采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间的特定的接头方式（如用接头管或接头箱做成的接头）相互连接，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。地下连续墙按成槽方式可分为壁板式和组合式；按施工方法可分为现浇式、预制板式及二者组合成墙等。

地下连续墙具有防渗、止水、承重、挡土、抗滑等功能，适用于深基坑开挖和地下建筑的临时性和永久性的挡土围护结构；用于地下水位以下的截水和防渗；可作为承受上部建筑的永久性荷载兼有挡土墙和承重基础的作用；由于对邻近地基和建筑物的影响小，所以适合在城市建筑密集、人流多和管线多的地方施工。

1.施工机械

（1）挖槽机械。挖槽是地下连续墙施工中的关键工序，常用的机械设备有以下几种。

1）多钻头成槽机。主要由多头钻机（挖槽用）、机架（吊多头钻机用）、卷扬机（提升钻机头和吊胶皮管、拆装钻机用）、电动机（钻机架行走动力）和液压千斤顶（机架就位、转向顶升用）组成。

2）液压抓斗成槽机。主要由挖掘装置（挖槽用）、导架（导杆抓斗支撑、导向用）和起重机（吊导架和挖掘装置用）组成。

3）钻挖成槽机。主要由潜水电钻（钻导孔用）、导板抓斗（挖槽及清除障碍物用）和钻抓机架（吊钻机导板抓斗用）组成。

4）冲击成槽机。主要由冲击式钻机（冲击成槽用）和卷扬机（升降冲击锤用）组成。

（2）泥浆制备及处理设备。主要的设备有旋流器机架、泥浆搅拌机（制备泥浆用）、软轴搅拌机（搅拌泥浆用）、振动筛（泥渣处理分类用）、灰渣泵（与旋流器配套和吸泥用）、砂泵（供浆用）、泥浆泵（输送泥浆用）、真空泵（吸泥引水用）、孔压机（多头钻吸泥用）。

（3）混凝土浇筑设备。主要的设备有混凝土浇筑架、卷扬机（提升混凝土漏斗及导管用）、混凝土料斗（装运混凝土用）、混凝土导管（带受料斗）（浇筑水下混凝土用）。

2.施工方法

地下连续墙的施工是多个单元槽段的重复作业，每个槽段的施工过程大致可分为5步：①在始终充满泥浆的沟槽中，利用专用挖槽机械进行挖槽；②随后在沟槽两端放入接头管；③将已制备的钢筋笼下沉到设计高度；④然后插入水下灌注混凝土导管，进行混凝土灌注；⑤待混凝土初凝后，拔去接头管，如图2.46所示。

地下连续墙的施工工艺流程如图2.47所示。

其中修筑导墙、配制泥浆、开挖槽段、钢筋笼制作与吊装以及混凝土浇筑是地下连续墙施工中主要的工序。

（1）修筑导墙。

1）导墙有以下几种作用。

a.测量基准作用。由于导墙与地下墙的中心是一致的，所以导墙可作为挖槽机的导向，导墙顶面又作为机架式挖土机械导向钢轨的架设定位。

b.挡土作用。地表土层受地面超载影响容易坍陷，导墙可起到挡土作用，保证连续图2.46 地下连续墙施工程序

（a）开挖沟槽；（b）安装接头管；（c）安放钢筋笼；（d）灌注

混凝土；（e）拔除接头管；（f）已完工的槽段

图2.47 地下连续墙施工工艺流程

墙孔口的稳定性。为防止导墙在侧向土压力作用下产生位移，一般应在导墙内侧每隔1～2m加设上下两道木支撑。

c.承重物的支撑作用。导墙可作为重物支撑台，承受钢筋笼、导管、接头管及其他施工机械的静、动荷载。

d.储存泥浆以及防止泥浆漏失，阻止雨水等地面水流入槽内的作用。为保证槽壁的稳定，一般认为泥浆液面要高于地下水位1.0m。

2）导墙形式如图2.48所示。导墙断面一般为L形、匚形或Γ形，L形和匚形用于土质较差的土层；Γ形用于土质较好的土层。

图2.48 导墙形式

（a）L形；（b）匚形；（c）Γ形

3）导墙施工。导墙一般用钢筋混凝土浇筑而成，采用C20混凝土，配筋较少，多为12＠200，水平钢筋按规定搭接；导墙厚度一般为150～250mm，深度为1.5～2.0m，底部应坐落在原土层上，其顶面高出施工地面50～100mm，并应高出地下水位1.5m以上。两侧墙净距中心线与地下连续墙中心线重合。每个槽段内的导墙应设一个以上的溢浆孔。

现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应立即在两片导墙间加支撑，其水平间距为2.0～2.5m，在养护期间，严禁重型机械在附近行走、停置或作业。

导墙的施工允许偏差：①两片导墙的中心线应与地下墙纵向轴线相重合，允许偏差应为±10mm；②导墙内壁面垂直度允许偏差为0.5%；③两导墙间间距应比地下墙设计厚度加宽30～50mm；其允许偏差为±10mm；④导墙顶面应平整。

（2）配制泥浆。

1）泥浆有以下几种作用。

a.护壁作用。泥浆具有一定的密度，槽内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆在槽内就对槽壁产生一定的侧压力，相当于一种液体支撑，可以防止槽壁倒坍和剥落，并防止地下水渗入。

b.携渣作用。泥浆具有一定的黏度，它能将挖槽时挖下来的土渣悬浮起来，使土渣随泥浆一同排出槽外。

c.冷却和润滑作用。泥浆可降低钻具连续冲击或回转而引起的升温，同时起到切土滑润的作用，从而减少机具磨损，提高挖槽效率。

2）泥浆制作。

a.泥浆材料。配制泥浆的主要材料有黏土（一般采用酸性陶土粉）、纯碱（Na2CO3）、羧甲基纤维素（CMC）、水（一般采用pH值接近中性的自来水）。此外可根据需要掺入少量硝基腐殖酸碱剂（简称硝腐碱）或铁铬木质素硫酸盐（FCLS，简称铁铬盐）。

b.泥浆需要量。泥浆的需要量取决于一次同时开挖槽段的大小、泥浆的各种损失、制备和回收处理泥浆的机械能力，一般可参考类似工程的经验决定。

c.泥浆配比。纯碱液配制浓度为1∶5或1∶10。

CMC液对高黏度泥浆的配制浓度为1.5%，搅拌时先将水加至1/3，再把CMC粉缓慢撒入，然后用软轴搅拌器将大块CMC搅拌成小颗粒，继续加水搅拌。CMC配制后静置6h使用。

硝腐碱液配合比为硝基腐殖酸∶烧碱∶水=15∶1∶300，配制时先将烧碱或烧碱液和一半左右水在储液筒里搅拌，待烧碱全部溶解后，放进硝基腐殖酸，继续搅拌15min。

泥浆搅拌前先将水加至搅拌筒1/3后开动搅拌机，在定量水箱不断加水同时，加入陶土粉、纯碱液，搅拌3min后，再加入CMC液及硝腐碱液继续搅拌。

一般情况下，新拌制的泥浆应存放24h或加分散剂，使之充分水化后方可使用。对一般软土地基，新拌泥浆及使用过的循环泥浆性能可按表2.7所示的指标进行控制。

表2.7

软土地基泥浆质量控制指标

3）泥浆处理。当泥浆受水泥污染时，黏度会急剧升高，可用Na2CO3和FCL（铁铬盐）进行稀释。当泥浆过分凝胶化或泥浆pH值大于10.5时，则应废弃。废弃的泥浆不能任意倾倒或排入河流、下水道，必须用密封箱、真空车将其运至专用填埋场进行填埋或进行泥水分离处理。

（3）开挖槽段。成槽时间约占工期的一半，挖槽精度决定了墙体制作精度，所以槽段开挖是决定施工进度和质量的关键工序。

挖槽前，预先将地下墙体划分成许多段，每一段称为地下连续墙的一个槽段（又称为一个单元），一个槽段是一次混凝土灌注单位。

槽段的长度，理论上应取得长一些，这样可减少墙段的接头数量，不但可提高地下连续墙的防水性和整体性，而且也减少了循环作业的次数，提高施工效率；但实际上槽段的长度应根据设计要求、土层性质、地下水情况、钢筋笼的轻重大小、设备起吊能力、混凝土供应能力等条件确定，一般槽段长度为3～7m。

划分单元槽段时应注意合理设置槽段间的接头位置，一般情况下应避免将接头设在转角处、地下连续墙与内部结构的连接处，以保证地下连续墙有较好的整体性。

作为深基坑的支护结构或地下构筑物外墙的地下连续墙，其平面形状一般多为纵向连续一字形。但为了增加地下连续墙的抗挠曲刚度，也可采用工字形、L形、T形、Z形及U形。墙厚根据结构受力计算确定，现浇式一般为600～1000mm，最大为1200mm；预制式受施工条件限制，厚度一般不大于500mm。

挖槽过程中应保持槽内始终充满泥浆，根据挖槽方式的不同确定不同的泥浆使用方式。使用抓斗挖槽时，应采用泥浆静止方式，随着挖槽深度的增大，不断向槽内补充新鲜泥浆，使槽壁保持稳定。使用钻头或切削刀具挖槽时，应采用泥浆循环方式，用泵把泥浆通过管道压送到槽底，土渣随泥浆上浮至槽顶面排出称为正循环；泥浆自然流入槽内，土渣被泵管抽吸到地面上称为反循环，反循环的排渣效率高，宜用于容积大的槽段开挖。

非承重墙的终槽深度必须保证设计深度，同一槽段内，槽底深度必须一致且保持平整。承重墙的槽段深度应根据设计入岩深度要求，参照地质剖面图及槽底岩屑样品等综合考虑确定，同一槽段开挖深度宜一致。

槽段开挖完毕，应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度，合格后应尽快清底换浆、安装钢筋笼。

（4）钢筋笼的制作和吊放。

1）钢筋笼的制作。钢筋笼的制作按设计配筋图和单元槽段的划分来制作，一般每一单元槽段做成一个整体。受力钢筋一般采用HRB400钢筋，直径不宜小于16mm，构造筋可采用HPB300钢筋，直径不宜小于12mm。

钢筋笼宽度应比槽段宽度小300～400mm，钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面间应留有150～200mm的空隙。主筋净保护层厚度为70～80mm，为了确保保护层厚度，可用钢筋或钢板定位垫块或预制混凝土垫块焊于钢筋笼上，保护层垫块厚50mm。

制作钢筋笼时要预留插放浇筑混凝土用导管的位置，在导管周围增设箍筋和连接筋进行加固；纵向主筋放在内侧，且其底端距槽底面100～200mm，横向钢筋放在外侧。

为防止钢筋笼在起吊时产生过大变形，要根据钢筋笼重量、尺寸以及起吊方式和吊点布置，在钢筋笼内布置一定数量（一般2～4榀）的纵向桁架及横向架立桁架，对宽度较大的钢筋笼在主筋面上增设φ25水平筋和斜拉条。

钢筋绑扎一般用铁丝先临时固定，然后用点焊焊牢，再拆除铁丝。为保证钢筋笼整体刚度，点焊数不得少于交叉点总数的50%。

2）钢筋笼的吊放。起吊时，用钢丝绳吊住钢筋笼的四个角，为避免在空中晃动，钢筋笼下端可系绳索用人力控制。起吊时不能使钢筋笼下端在地面上拖引，以防造成下端钢筋弯曲变形。

插入钢筋笼时，一定要使钢筋笼和吊点中心都对准槽段中心，徐徐下降，垂直而又准确地插入槽内。此时须注意不要因起重臂摆动或其他影响而使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。

钢筋笼插入槽内后，检查其顶端高度是否符合设计要求，然后将其搁置在导墙上。

（5）槽段接头。地下连续墙需承受侧向水压力和土压力，而它又是由若干个槽段连成的，那么各槽段之间的接头就成为连续墙的薄弱部位；此外，地下连续墙与内部主体结构之间的连接接头，要承受弯、剪、扭等各种内力，因此接头连接问题就成为了地下连续墙施工中的重点。

地下连续墙的接头形式大致可分为施工接头和结构接头两类。施工接头是浇筑地下连续墙时纵向连接两相邻单元墙段的接头。结构接头是已竣工的地下连续墙在水平方向与其他构件（地下连续墙内部结构的梁、柱、墙、板等）相连接的接头。

1）施工接头。施工接头应满足受力和防渗的要求，并要求施工简便、质量可靠。a.直接连接构成接头。单元槽段挖成后，随即吊放钢筋笼，浇灌混凝土。混凝土与图2.49 直接接头

未开挖土体直接接触。在开挖下一单元槽段时，用冲击锤等将与土体相接触的混凝土改造成凹凸不平的连接面，再浇灌混凝土形成所谓“直接接头”，如图2.49所示。而黏附在连接面上的沉渣与土是用抓斗的斗齿或射水等方法清除的，但难以清除干净，受力与防渗性能均较差。因此，目前此种接头用得很少。

b.接头管接头。接头管接头使用接头管（也称锁口管）形成槽段间的接头。其施工时的情况如图2.50所示。

图2.50 接头管接头的施工过程

（a）开挖的槽段；（b）在一端放置管接头（第一槽段应在两端均应放长）；

（c）吊放钢筋笼；（d）灌注的混凝土；（e）拔出接头管；

（f）后面槽段挖土，形成弧形接头

为了使施工时每一个槽段纵向两端受到的水压力、土压力大致相等。一般可沿地下连续墙纵向将槽段分为一期和二期两类槽段。先挖一期槽段，待槽段内土方开挖完成后，在该槽段的两端用起重设备放入接头管，然后吊放钢筋笼和浇筑混凝土。这时两端的接头管相当于模板的作用，将刚浇筑的混凝土与还未挖的二期槽段的土体隔开。待新浇混凝土开始初凝时，用机械将接头管拔起。这时，已施工完成的一期槽段的两端和还未开挖土方的二期槽段之间分别留有一个圆形孔。继续二期槽段施工时，与其两端相邻的一期槽段混凝土已经结硬。只需开挖二期槽段内的土方。当二期槽段完成土方开挖后，应对一期槽段已浇筑的混凝土半圆形端头表面进行处理。将附着的水泥浆与稳定液混合而成的胶凝物除去，否则接头处止水性就很差。胶凝物的铲除须采用专门设备，如电动刷，刮刀等工具。在接头处理后，即可进行二期槽段钢筋笼吊放和混凝土的浇筑。这样，二期槽段外凸的半圆形端头和一期槽段内凹的半圆形端头相互嵌套，形成整体。

除了上述将槽段分为一期和二期跳格施工外，也可按序逐段进行各槽段的施工。这样每个槽段的一端与已完成的槽段相邻，只需在另一端设置接头管，但地下连续墙槽段两端会受到不对称水压力、土压力的作用，所以两种处理方法各有利弊。

这种连接法是目前最常用的，其优点是用钢量少、造价较低，能满足一般抗渗要求。

接头管多用钢管，每节长度15m左右，采用内销连接，即便于运输，又可使外壁平整光滑，也易于拔管。值得注意的一个问题是如何掌握起拔接头管的时间。如果起拔时间过早，新浇混凝土还处于流态，混凝土从接头管下端流入到相邻槽段，为下一槽段的施工造成困难。如果提拔时间太晚，新浇混凝土与接头管胶黏在一起，造成提拔接头管的困难，强行起拔有可能造成新浇混凝土的损伤。

接头管用起重机吊放入槽孔内。为了今后便于起拔，管身外壁必须光滑，还应在管身上涂抹黄油。开始灌注混凝土1h后，旋转半圆周，或提起10cm。一般在混凝土达到0.05～0.20MPa（浇筑后3～5h）开始起拔，并应在混凝土浇筑后8h内将接头管全部拔出。起拔时一般用3000kN起重机，但也可另备10000kN或20000kN千斤顶提升架作应急之用。

c.接头箱接头。接头箱接头可以使地下连续墙形成整体接头，接头的刚度较好。

接头箱接头的施工方法与接头管接头相似，只是以接头箱代替接头管。一个单元槽段挖土结束后，吊放接头箱，再吊放钢筋笼。由于接头箱在浇筑混凝土的一面是开口的，所以钢筋笼端部的水平钢筋可插入接头箱内。浇筑混凝土时，由于接头箱的开口面被焊在钢筋笼端部的钢板封住，因而浇筑的混凝土不能进入接头箱。混凝土初凝后，与接头管一样逐步吊出接头箱，待后一个单元槽段再浇筑混凝土时，由于两相邻单元槽段的水平钢筋交错搭接，而形成刚性接头，其施工过程如图2.51所示。

图2.51 接头箱接头的施工过程

（a）插入接头箱；（b）吊放钢筋笼；（c）浇筑混凝土；（d）插入接头箱；（e）吊放后

一个槽段的钢筋笼；（f）浇筑后一个槽段的混凝土形成刚性接头

d.隔板式接头。隔板式接头按隔板的形状分为平隔板、榫形隔板和V形隔板。由于隔板与槽壁之间难免有缝隙，为防止新浇筑的混凝土渗入，要在钢筋笼的两边铺贴维尼龙等化纤布。吊入钢筋笼时要注意不要损坏化纤布。这种接头适用于不易拔出接头管（箱）的深槽。

带有接头钢筋的榫形隔板式接头，能使各单元墙段连成一个整体，是一种较好的接头方式。但插入钢筋笼较困难，且接头处混凝土不易密实，施工时须特别加以注意。

e.预制构件的接头。用预制构件作为接头的连接件，按材料可分为钢筋混凝土和钢材。在完成槽段挖土后将其吊放槽段的一端，浇筑混凝土后这些预制构件不再拔出，利用预制构件的一面作为下一槽段的连接点。这种接头施工造价高，宜在成槽深度较大、起拔接头管有困难的场合应用。

2）结构接头。地下连续墙与内部结构的楼板、柱、梁连接的结构接头常用的有以下几种。

a.直接连接接头。在浇筑地下连续墙体以前，在连接部位预先埋覆盖结构钢筋。即将该连接筋一端直接与槽段主筋连接（焊接式搭接），另一端弯折后与地下连续墙墙面平行且紧贴墙面。待开挖地下连续墙内侧土体，露出此墙面时，凿去该处的墙面混凝土面层，露出预埋钢筋，然后再弯成所需的形状与后浇主体结构受力筋连接，预埋连接钢筋一般选用HPB300钢筋、且直径不宜大于22mm。为方便弯折此预埋钢筋时可采用加热方法。如果能避免急剧加热并认真施工，钢筋强度几乎可以不受影响。但考虑到连接处往往是结构薄弱环节，故钢筋数量可比计算增加20%的余量。

采用预埋钢筋的直接接头，施工容易，受力可靠，是目前用得最广泛的结构接头。

b.间接接头。间接接头是通过钢板或钢构件作媒介，连接地下连续墙和地下工程内部结构的接头。一般有预埋连接钢板和预埋剪力块两种方法。

预埋连接钢板法是将钢板事先固定于地下连续墙钢筋笼的相应部位。待浇筑混凝土以及内墙面土方开挖后，将面层混凝土凿去露出钢板，然后用焊接方法将后浇的内部构件中的受力钢筋焊接在该预埋钢板上。

预埋剪力块法与预埋钢板法是类似的。剪力块连接件也事先预埋在地下连续墙内，剪力钢筋弯折放置于紧贴墙面处。待凿去混凝土外露后，再与后浇构件相连。剪力块连接件一般主要承受剪力。

（6）水下混凝土浇筑。

1）清底工作。槽段开挖到设计标高后，在插放接头管和钢筋笼之前，应及时清除槽底淤泥和沉渣，否则钢筋笼插不到设计位置，地下连续墙的承载力降低，我们将清除沉渣的工作称为清底。

清底可采用沉淀法或置换法进行。沉淀法是在土渣基本都沉淀到槽底之后再进行清底；置换法是在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理，然后在土渣还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来。工程上一般常用置换法。

清除沉渣的方法常用的有砂石吸力泵排泥法、压缩空气升液排泥法、带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法、抓斗直接排泥法。

2）混凝土浇筑。地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下浇筑，需按水下混凝土的方法配制和浇筑。混凝土强度等级一般不应低于C20；用导管法浇筑的水下混凝土应具有良好的和易性和流动性，坍落度宜为180～220mm，扩散度宜为340～380mm。

混凝土的配合比应通过试验确定，并应满足设计要求和抗压强度等级、抗渗性能及弹性模量等指标。水泥一般选用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，混凝土配比中水泥用量一般大于370kg/m3，并可根据需要掺入外加剂；粗骨料最大粒径不应大于25mm，宜选用中砂或粗砂，且拌和物中的含沙率不小于45%；水灰比不应大于0.6。

地下连续墙混凝土是用导管在泥浆中浇筑的。由于导管内混凝土密度大于导管外的泥浆密度，利用两者的压力差使混凝土从导管内流出，在管口附近一定范围内上升替换掉原来泥浆的空间。

导管的数量与槽段长度有关，槽段长度小于4m时，可使用一根导管；大于4m时，应使用2根或2根以上导管。导管内径约为粗骨料粒径的8倍左右，不得小于粗骨料粒径4倍。导管间距根据导管直径决定，使用150mm导管时，间距为2m；使用200mm导管时，间距为3m，一般可取（8～10）d（d为导管的直径）。导管距槽段两端不宜大于1.5m。

在浇筑过程中，混凝土的上升速度不得小于2m/h；且随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管下口插入混凝土深度应控制在2～4m，不宜过深或过浅。插入深度大，混凝土挤推的影响范围大，深部的混凝土密实、强度高，但容易使下部沉积过多的粗骨料，而面层聚积较多的砂浆。导管插入太浅，则混凝土是摊铺式推移，泥浆容易混入混凝土，影响混凝土的强度。因此导管插入混凝土深度不宜大于6m，并不得小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。浇筑过程中，应有专人每30min测量一次导管埋深及管外混凝土面高度，每2h测量一次导管内混凝土面高度。导管不能作横向运动，否则会使沉渣或泥浆混入混凝土内。混凝土要连续灌注，不能长时间中断，一般可允许中断5～10min，最长只允许中断20～30min。为保持混凝土的均匀性，混凝土搅拌好之后，应在1.5h内灌注完毕。

在一个槽段内同时使用两根导管浇筑时，其间距不应大于3m，导管距槽段端头不宜大于1.5m，混凝土面应均匀上升，各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，在浇筑完成后的地下连续墙墙顶存在一层浮浆层，因此混凝土顶面应比设计标高超浇0.5m，凿去该层浮浆层后，地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相连成整体。