CN106381866A - 一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程施工技术领域，具体涉及一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法，包括对地下连续墙槽壁稳定性进行分析研究及相关准备工作，配制护壁泥浆，制作导墙，进行成槽施工、刷壁和清渣，制作并吊装钢筋笼，回填槽段之间的接头，浇灌墙体砼，该方法通过引入强度折减的稳定性分析方法，在有限差分法的基础上计算得到槽壁稳定性的安全系数，通过参数折减循环计算，不仅可以得到槽壁的极限应力和大变形状态，而且将得到槽壁的稳定性系数，对施工具有实践指导意义，其结果简单实用且符合工程界的习惯，有效确保槽壁稳定性要求，从而安全、优质、快速地完成工程建设。

Description

一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，特别涉及一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法。

背景技术

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，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。在开挖深槽后，槽壁外侧的土体对槽壁的稳定性具有较大影响，存在滑裂和坍塌的危险，土体在滑裂或坍塌时是从土体内某一断裂面进行的，该断裂面也叫滑动面。

通常将开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程称为深基坑工程，同时将开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程也称为深基坑工程，基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的***工程，本文件中提到的超深地下连续墙施工参照深基坑工程的深度定义，即指开挖深度超过5m(含5m)的地下连续墙施工，同时也指开挖深度虽未超过5m，但连续墙施工地段的地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的地下连续墙施工。

在进行地下连续墙施工过程中，由于场区土层的物理力学性质、地下水位、泥浆质量和单元槽段长度等众多因素的影响，很难保证安全、优质、快速地完成工程建设，涉及的主要问题有：

1、由于地层土压力、孔隙水压力、地下水位及土体的蠕变等因素的影响，在成槽过程中或墙体浇筑之前，槽壁处于不稳定状态之中，随时会出现滑裂或坍塌的危险；

2、在施工过程中会使用到大量泥浆，泥浆在使用过程中要与地基土、地下水接触，并在槽壁表面形成泥皮，消耗了泥浆中的膨润土、纯碱和CMC等成分，泥浆会丧失部分护壁性能；

3、沉渣厚度对施工质量有较大影响，传统的施工方法较难将沉渣控制到位，导致槽底虚渣过厚，基坑开挖阶段可能导致坑内外承压水从连续墙底补给，导致基坑承压水头难以降低，坑底突涌等安全事故；

4、施工中用到的钢筋笼在起吊过程中，安全问题难以解决。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中所存在的在成槽过程中或墙体浇筑之前，槽壁处于不稳定状态致使随时会出现滑裂或坍塌危险的问题，提供一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法，该方法通过引入强度折减的稳定性分析方法，在有限差分法的基础上计算得到槽壁稳定性的安全系数，通过参数折减循环计算，不仅可以得到槽壁的极限应力和变形状态，而且将得到槽壁的稳定性系数，对施工具有实践指导意义，其结果简单实用且符合工程界的习惯，有效确保槽壁稳定性要求，从而安全、优质、快速地完成工程建设。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法，包括以下多个步骤：

a、施工准备，包括组装挖槽机、设置泥浆***和测量放样，还包括对地下连续墙槽壁稳定性进行分析研究；

b、配制护壁泥浆，制作导墙，并使用配置好的护壁泥浆进行成槽施工；

c、成槽质量合格后，进行刷壁并清渣；

d、制作并吊装钢筋笼；

e、回填成槽后槽段之间的接头，并放置砼导管；

f、使用供应的商品砼浇灌墙体砼；

g、回收步骤c和f中的槽内泥浆，并进行劣化泥浆处理；

在进行地下连续墙槽壁稳定性分析时，包括以下步骤：

a1、根据土力学滑动理论，取连续墙槽壁外侧的滑动契形土体进行分析，得到槽壁稳定性的安全系数，所述滑动楔形土体为连续墙槽壁、土体滑动面和槽壁深度组成的土体；

a2、调整土体的强度指标参数，包括黏聚力c和摩擦角φ，得到安全系数F_s；

a3、建立连续墙开挖平面应变模型，分析承压水对槽壁稳定性的影响；

a4、选择泥浆参数，提高槽壁稳定性的安全系数，使槽壁稳定性满足要求。

从地下连续墙成槽过程来看，由于地层土压力、孔隙水压力、地下水位及土体的蠕变等因素的影响，在成槽过程中或墙体浇筑之前，槽壁处于不稳定状态之中，随时会出现滑裂或坍塌的危险。因此，在施工中，应事先且必须根据场区土层的物理力学性质、地下水位、泥浆质量和单元槽段长度等因素，对槽壁进行稳定性分析，并采取相应护壁措施，保证槽壁的稳定。通过上述方式，引入强度折减的概念，在有限差分法的基础上计算得到槽壁稳定性的安全系数，通过参数折减循环计算，不仅可以得到槽壁的极限应力和大变形状态，而且将得到槽壁的稳定性系数，对施工具有实践指导意义，其结果简单实用且符合工程界的习惯，有效确保槽壁稳定性要求。

优选的，在步骤a4中，所述泥浆参数包括泥浆液面高度、泥浆容重、泥浆黏度和泥浆含砂率。

优选的，所述步骤b中，配制护壁泥浆包括以下步骤：

b1、布置泥浆站，使泥浆池容量能满足成槽施工时的泥浆用量；

b2、配置机具设备，包括配置作为中转的泥浆箱和泥浆罐；

b3、准备好原材料并根据泥浆配置程序确定配合比，并按照制浆工艺流程进行制浆；

b4、使用泥浆进行成槽施工，并保持泥浆循环和泥浆质量。

地下连续墙施工过程中，挖掘成槽是其关键工艺，而成槽时需要使用泥浆实现护壁、携渣、冷却和润滑钻具等功能。泥浆应具有物理的稳定性、化学的稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力和适当的密度等一系列性质，才能满足上述功能要求。所以，科学的配置和正确的使用泥浆是保证成槽的关键，采取上部步骤，可以得到具有物理稳定性、化学稳定性、合适流动性、泥皮形成能力和适当密度均满足要求的泥浆。

优选的，所述步骤b中，在进行成槽施工时，包括以下方面：

b′1、选取成槽机；

b′2、使用多次开挖成槽工艺进行连续墙施工，所述多次开挖成槽工艺为先挖槽段两端土体，再开挖中间隔墙土体的多次开挖方法；

b′3、建立有限元分析模型，进行仿真模拟施工，确定护壁泥浆容重，使槽壁保持稳定；

b′4、根据步骤b′3确定各槽段的最优成槽工艺；

b′5、进行槽段检验，评定槽段的成槽质量等级；

b′6、控制沉渣厚度，包括泥浆性能、槽壁暴露时间及槽底清孔质量，槽壁暴露时间控制在36～48小时，槽底清孔时将泵管与输送管道密封，采用反循环法将沉渣吸出。

采取上述方式，可以有效保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，使槽壁垂直，使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中，要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中，避免了抓斗斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中；通过仿真模拟施工，确定护壁泥浆容重和槽壁位移，保证安全，同时确定最优成槽工艺，使护壁泥浆容重小、槽壁变形小、安全系数较大的工艺。

有效控制沉渣厚度，传统的施工方法较难将沉渣控制到位，导致槽底虚渣过后，基坑开挖阶段可能导致坑内外承压水从连续墙底补给，导致基坑承压水头难以降低，坑底突涌等安全事故；后期可能因沉降过大导致结构开裂防水失效等质量事故，采取上述方法，有效控制了这些问题，保证施工安全及施工质量。

优选的，所述步骤b4中，通过测试结果调整泥浆性能指标，保持泥浆质量，主要包括以下方面：

b41、测试净化泥浆的比重、PH值和粘度性能指标；

b42、向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能；

b43、泥浆池进行定期清理，使含砂率较大的泥浆经过处理可以循环使用；

b44、将再生泥浆同新拌泥浆掺合，造出高比重泥浆，使再生泥浆的护壁性能得到改善。

采取上述方式，通过回收、净化后泥浆与浓缩泥浆的混合使用，拌制出的混合泥浆性能较为稳定，较为适用，且在后续的施工过程中也起得了较好的结果。

优选的，所述步骤b′2中，采用六次开挖成槽工艺和四次开挖成槽工艺，具体包括以下步骤：

b′21、先挖槽段两端土体，或者采用挖好一端后，跳开中间部位再挖另一端的方法，使中间留下未被挖掘过的隔墙；

b′22、两端开挖完成后，开挖隔墙；

b′23、待两端和中间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖；

b′24、在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

采取上述方式，先开挖两端土体，使抓斗在挖一端时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度，先开挖两端后挖隔墙的主要作用为：因为中间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套往隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度，而沿槽长方向套挖，能保证槽段横向有良好的直线性。

优选的，所述槽段检验的内容包括槽段的平面位置偏差、槽段的深度和槽段的壁面垂直度。

优选的，所述步骤d中，在进行钢筋笼制作与吊装过程中，包括以下步骤：

d1、搭设两段加工平台将钢筋笼分为两段分别就近加工，两段钢筋笼的长度分别与槽段长度对应；

d2、将底层分布筋位置标记于平台顶上，再铺底层钢筋网，钢筋全部点焊后，设架立筋，再铺上层钢筋网；

d3、选取与钢筋笼适配的吊机进行吊装。

优选的，所述步骤d3中，对钢筋笼采用整体制作、分节吊装的方式吊装入槽，具体包括以下步骤：

d31、吊车包括主吊车和副吊车，主吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于下截钢筋笼顶端，副吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于钢筋笼中下部；

d32、主、副吊车同时将钢筋笼水平起吊离开平台后，主吊逐步上升，副吊向主吊运动，使钢筋笼逐渐由水平状态转为垂直状态；

d33、待主吊承受全部重量后，卸去副吊；

d34、主吊缓慢移动至槽段附近，将钢筋笼对准槽段中心，主吊逐步下放钢筋笼至槽段底部，然后通过搁置横担将下截钢筋笼顶部固定在导墙上；

d34、下节钢筋笼下放到位后，用搁置钢板将钢筋笼固定至槽口，再起吊上节钢筋笼在自然垂直状态下对准下段钢筋笼；

d35、对钢筋笼四周有对接限位标志的几组纵向主筋拧紧接驳器并焊接好H型钢接头，再重新拎起钢筋笼，使上下段钢筋笼呈自然垂直状态，拧紧其余纵向主筋接驳器；

d36、补设拉钩、横向钢筋、预埋件、保护层垫块等，最后将对接成整幅的钢筋笼下放入槽。

优选的，所述步骤e中，包括以下步骤：

e1、接头采用工字钢槽段接头，清除绕流附着物后再用刷壁器刷壁，使接头钢板上的泥皮得以消除；

e2、减少槽段的超挖长度，同时在钢筋笼下放后，把钢筋笼接头处的空隙填充完全；

e3、在工字钢外侧贴薄铁皮，使工字钢接头与地连墙槽壁之间的空隙得以填补；

e4、根据槽段接头是否存在渗漏水，进行封堵处理；

e5、进行浇筑，砼导管使用双导管，将砼导管***到离槽底300-500mm，在砼导管内设置球胆，以相同的速度对两个导管进行浇筑。

接头处绕流一直以来是个难题，在地下连续墙开挖过程中，由于连接处的超挖，而地下墙的钢筋笼又是按照槽段的分幅制造的，同时钢筋笼与槽壁之间有50-70mm的空隙，因此在混凝土浇灌过程中，很容易产生绕流现象，这对下幅槽段的施工产生了影响，同时又影响接头的止水效果，采取上述方式，可以有效防止扰流现象，既不影响施工，同时达到较好的止水效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过引入强度折减的稳定性分析方法，在有限差分法的基础上计算得到槽壁稳定性的安全系数，通过参数折减循环计算，不仅可以得到槽壁的极限应力和大变形状态，而且将得到槽壁的稳定性系数，对施工具有实践指导意义，其结果简单实用且符合工程界的习惯，有效确保槽壁稳定性要求，从而安全、优质、快速地完成工程建设；

2、通过配置护壁泥浆的过程和方法，得到了具有物理稳定性、化学稳定性、合适流动性、良好泥皮形成能力和适当密度的泥浆，使其具有护壁、携渣、冷却和润滑钻具等功能，从而为挖掘成槽准备必要的条件；

3、通过合理、有效的成槽施工工艺，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，使槽壁垂直，使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中，要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中，避免了抓斗斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中，而通过仿真模拟施工，确定护壁泥浆容重和槽壁位移，保证安全，同时确定最优成槽工艺，使护壁泥浆容重小、槽壁变形小、安全系数较大的工艺；

4、传统的施工方法较难将沉渣控制到位，导致槽底虚渣过后，基坑开挖阶段可能导致坑内外承压水从连续墙底补给，导致基坑承压水头难以降低，坑底突涌等安全事故；后期可能因沉降过大导致结构开裂防水失效等质量事故，通过有效控制沉渣厚度，有效控制了这些问题，保证施工安全及施工质量。

附图说明：

图1为地下连续墙的施工工艺流程图。

图2为土层中槽壁稳定性分析的受力分析图。

图3为槽壁稳定性与泥浆容重关系图。

图4为槽壁稳定性与泥浆液面高度关系图。

图5为泥浆配置程序图。

图6为制浆工艺流程图。

图7为泥浆循环示意图。

图8为六次开挖成槽工艺施工顺序图。

图9为四次开挖成槽工艺施工顺序图。

图中标记：1-滑动契形土体，2-第一开挖区域，3-第二开挖区域，4-第三开挖区域，5-第四开挖区域，6-第五开挖区域，7-第六开挖区域。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本实施例应用于富水软土地区超深地下连续墙施工过程中。

本实施例设定地下空间连接工程为地下四层工程，基坑开挖深度为34m，负一、二层基坑为明挖施工，负三、负四层基坑利用两道中板逆做盖挖施工，主体围护结构采用58m深地下连续墙，墙厚1.2m，钢筋笼最大重量116T，幅宽4.5～6m，共计72幅。其中一字幅幅、Z字幅4幅、L字幅4幅。采用H型钢接头形式。基坑底以下8m范围采用地连墙格构式加固，横向每间隔21m设置1道地下连续墙，共7道合计21幅。

该工程的地质情况自上而下分布依次为5m厚杂填土层、13m厚粉砂土、25m厚淤泥质粘土及粉质粘土、10m厚卵砾石层(承压水层)、3～5m厚强风化凝灰岩层、基岩为中风化凝灰岩层。本工程主体结构连续墙穿透承压水层进入中风化岩层切断坑内外承压水的水力联系，同时通过预埋接驳器、剪力筋与主体结构共同受力形成叠合结构，兼具挡土、防渗、承重的功能。

如图1所示，富水软土地区超深地下连续墙施工方法，包括以下多个步骤：

a、施工准备，包括组装挖槽机、设置泥浆***和测量放样，还包括对地下连续墙槽壁稳定性进行分析研究；

b、配制护壁泥浆，制作导墙，并使用配置好的护壁泥浆进行成槽施工；

c、成槽质量合格后，进行刷壁并清渣；

d、制作并吊装钢筋笼；

e、回填成槽后槽段之间的接头，并放置砼导管；

f、使用供应的商品砼浇灌墙体砼；

g、回收步骤c和f中的槽内泥浆，并进行劣化泥浆处理；

从地下连续墙成槽过程来看，由于地层土压力、孔隙水压力、地下水位及土体的蠕变等因素的影响，在成槽过程中或墙体浇筑之前，槽壁处于不稳定状态之中，随时会出现滑裂或坍塌的危险。因此，在施工中，应事先且必须根据场区土层的物理力学性质、地下水位、泥浆质量和单元槽段长度等因素,对槽壁进行稳定性分析，并采取相应护壁措施，保证槽壁的稳定。

从计算分析的手段出发，分析槽壁稳定性主要有两大类方法，第一类方法是经典土力学理论，先假定槽壁的按直线形或弧线形破坏，然后根据静力平衡条件(力多边形或力矩平衡)求得安全系数，进一步得到泥浆配比等参数，该方法的缺点是：需要做大量简化和假定，而且槽壁内力、变形等力学指标不能获得，不能深入指导施工。第二类方法是基于连续介质力学的计算理论，由于荷载、边界条件复杂等原因，数值计算相对理论计算而言，更具有优势，如有限元计算可以得到槽壁内力、变形等力学指标，将给施工提供了一定的技术支持，但该方法也有其缺点：应力、变形指标不能直观反映槽壁的稳定性程度，常用的有限元数值计算方法对于岩土体大变形现象模拟效果欠佳。

根据地质情况和水文条件的特殊性，超深槽壁的稳定关系到施工质量与施工进度问题，泥浆的好坏又决定了槽壁的稳定性能，要求工程界对此进行深入的研究。地下连续墙的稳定性主要分析方法主要有以下三种：①根据经典土压力理论对不同土层、如粘土地层或砂土地层，是否考虑地下水位影响以及泥浆的凝胶作用进行计算，以此作为配置泥浆的依据；②以圆弧滑动面计算槽壁开挖后的稳定力矩和滑动力矩的安全系数，以及土层中弹性力学应力和位移解，确定泥浆重度和泥浆液面；③根据土力学有效应力原理和考虑槽壁稳定性的时空效应，计算不同开挖时间的槽壁稳定性，对施工组织提出了具体参考指标。

由于超深地下连续墙开挖深度大、边界条件复杂、地层土压力、孔隙水压力、地下水位及土体的蠕变等因素影响显著，采用土力学经典计算理论只能得到定性结论，而有限差分技术恰好在这些方面具有良好的适应性，于是在岩土工程中越来越受到工程界的重视。

本实施例的地下连续墙的地质情况自上而下分布依次为5m厚杂填土层、13m厚粉砂土、25m厚淤泥质粘土及粉质粘土、10m厚卵砾石层(承压水层)、3～5m厚强风化凝灰岩层、基岩为中风化凝灰岩层。地下连续墙标准幅厚度为1.2m，单幅宽度为4-6m，最大重量约116T，分两节吊装，水下灌注C35混凝土。

在进行地下连续墙槽壁稳定性分析时，包括根据土力学滑动理论，取滑动契形土体进行分析，得到槽壁稳定性的安全系数。

土体中地下连续墙槽壁稳定性按经典土力学滑动理论要求，取滑动契形土体进行分析，如图2所示，根据土体应力平衡条件，槽壁上水平应力状态可表示如式1；

式1：式中，为槽壁上水平应力；γ_i为土体加权平均容重；H_i为地下连续墙开挖深度；为土体内摩擦角；c_i为土体黏聚力；γ_w为水的容重；h_i为承压水头。

通过计算得出，本工程保证槽壁稳定的最高坑外地下水位高度为地表以下6.65m。本工程采用坑外沿基坑周边布置降水井辅助降水，将施工槽段附近水位降至地表下7m左右(原地下水位为地表下5m)。

槽壁上主动土压力表示为式2；

式2：

槽壁上泥浆压力表示为式3，式3：

取泥浆容重γ_m＝12.5kN/m3，最大开挖深度H＝58m。槽壁稳定性的安全系数可以定义如式4所示；

式4：

上述安全系数等于规范中关于二级边坡的安全系数的规定。为印证槽壁稳定性理论分析的结果，后面将采用数值计算的方法进行对比分析。

调整土体的强度指标参数，包括黏聚力c和摩擦角φ，得到安全系数F_s。

在强度折减法中，槽壁稳定性的安全系数定义为：使槽壁刚好达到临界破坏时，对土体抗剪强度进行折减的程度，即定义安全系数为土体的实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值，强度折减法的要点是不断调整土体的强度指标c和φ，分别得到式5和式6，式5中的c_F为折减后的黏聚力，式6中的φ_F为折减后的摩擦角，F_trial为折减系数，当临界破坏时，得到的折减系数即为安全系数F_s；

式5：c_F＝c/F_trial；

式6：φ_F＝tan^-1((tanφ)/F_trial)；

求解安全系数时，首先，给黏聚力设定一个较大的数值改变土体内部应力，以找到体系达到力平衡的典型时步Nr；接着，对于给定的安全系数F_s，执行Nr时步，如果体系不平衡力与典型内力比率R小于10^-3，则认为体系达到力平衡。如果不平衡力比率R大于10^-3，再执行Nr时步，直到R小于10^-3退出当前计算，开始新一轮折减计算过程。

建立连续墙开挖平面应变模型，分析承压水与槽壁稳定性的影响。

建立一幅地下连续墙开挖平面应变计算模型如下：几何模型宽度为5m，高度为80m，厚度为1.2m，共1560个单元。其中左侧边界为对称边界条件，开挖宽度为0.6m，深度为58m,右侧施加X向水平约束,前后侧施加Y向水平约束，底部施加X、Y、Z固端约束。承压水承压水头分别施加在-5m～-18m和-43m～-53m的单元上。实际施工中，一幅地下连续墙从开挖至灌注混凝土结束，总耗时约为36-48小时，时间较短，因此槽壁稳定性分析不考虑承压水泄压引起的流固耦合问题，仅考虑静力平衡条件。

承压水头对槽壁稳定性的影响非常显著，就土层中是否存在承压水的情况进行数值计算分析，得出常识性的工程规律，护壁泥浆容重取γ_m＝12.5kN/m3，开挖深度取H＝58m，根据计算分析可知，在在-43m～-58m之间的地下连续墙槽壁由于地下承压水头的作用，将发生面向坑内的位移(0.023m)，速度矢量显示该处存在流砂的趋势(F_s＝1.04)，槽壁的稳定性很低。数值计算结果和理论安全系数(F_s＝1.25)有一定出入，原因在于理论安全系数计算中，考虑的是槽壁上整体的主动土压力与泥浆压力平衡，而数值计算主要考虑到槽壁在承压水作用下的局部稳定性。

相对有承压水而言，在无承压水的地层中开挖，在泥浆压力的作用下，将发生槽壁向外挤压的趋势，泥浆压力与周边土体被动土压力逐渐达到平衡(F_s＝1.92)。因此，当地层中存在承压水的情况时，应特别注意泥浆容重和液面高度的调整，确保槽壁稳定性。

在不采用泥浆护壁措施的情况下，地下连续墙可以垂直开挖约2.4m，槽壁水平位移约为0.005m。从数值分析结果来看，此时的安全系数F_s＝2.15，但如果继续增大开挖深度而不加以泥浆护壁，槽壁水平位移增加速度非常快，如向下开挖至-2.8m时，其值为0.1m，将严重影响槽孔质量和工程安全，于是取无泥浆护壁措施下，极限开挖深度为2.4m。由于槽孔挖深达到-58m，因此必须采用泥浆护壁方法。

选择泥浆参数，提高折减参数，使槽壁稳定性得到规范要求。

提高泥浆护壁的作用，主要是通过提高泥浆液面高度、调整泥浆容重、增大泥浆黏度、降低泥浆含砂率等方法实现。考虑到数值计算的近似性，主要将针对泥浆液面高度和泥浆容重的选择进行研究，泥浆黏度、泥浆含砂率主要将通过施工措施保证。泥浆液面高度、泥浆容重与槽壁稳定性的关系如图3和图4所示，泥浆容重单位为kN/m³。

如图3和图4所示，槽壁稳定性的安全系数与泥浆容重或泥浆液面高度近似成正比关系，当泥浆容重为12.5kN/m³，泥浆液面和地面齐平时，安全系数F_s＝1.04；而当泥浆容重为14.5kN/m³，泥浆液面高出地面2m时，安全系数F_s＝2.3。考虑到泥浆容重很难达到13kN/m³以上，为了保证槽壁的稳定性，可以适当提高泥浆液面高度，推荐施工中配置泥浆容重达到12.5kN/m³，采用导墙将泥浆液面提升1m，安全系数F_s将达到1.4，满足规范中一级边坡的稳定性要求。

从地下连续墙成槽过程来看，由于地层土压力、孔隙水压力、地下水位及土体的蠕变等因素的影响，在成槽过程中或墙体浇筑之前，槽壁处于不稳定状态之中，随时会出现滑裂或坍塌的危险。因此，在施工中，应事先且必须根据场区土层的物理力学性质、地下水位、泥浆质量和单元槽段长度等因素，对槽壁进行稳定性分析，并采取相应护壁措施，保证槽壁的稳定。通过上述方式，引入“强度折减”的概念，在有限差分法的基础上计算得到槽壁稳定性的安全系数，通过参数折减循环计算，不仅可以得到槽壁的极限应力和大变形状态，而且将得到槽壁的稳定性系数，对施工具有实践指导意义，其结果简单实用且符合工程界的习惯，有效确保槽壁稳定性要求。

实施例2

本实施例应用于护壁泥浆的配置与使用过程中。

本实施例中设定的工程参数与地质参数与实施例1相同。

地下连续墙施工过程中，挖掘成槽是其关键工艺，而成槽时需要使用泥浆实现护壁、携渣、冷却和润滑钻具等功能。泥浆应具有物理的稳定性、化学的稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力、适当的密度等一系列性质，才能满足上述功能要求。所以，科学的配置和正确的使用泥浆是保证成槽的关键。

(一)泥浆制备

进行泥浆站布置，由于所施工的超深地下连续墙地质情况复杂，工期压力紧，最多时三幅地下连续墙同时成槽施工，盛装泥浆的泥浆池容量应能满足成槽施工时的泥浆用量。泥浆池的容积计算如式7所示；

式7：Qmax＝n×V×K

式中，Qmax—泥浆池最大容量；n—成槽设备数量，最大时为3台；V—每台成槽设备单位时间的挖土量，取120m3/d；K—泥浆富余系数，本实施例工程中取K＝1.5。

进行机具设备配置，考虑地连墙成槽深度深、幅宽，每幅槽所需泥浆量大，回收的泥浆有部分废弃，需储备一定的泥浆，设置泥浆箱、泥浆罐作为中转。机具设备配置方案如表1所示。

表1

准备好原材料并根据泥浆配置程序确定配合比，并按照制浆工艺流程进行制浆。

泥浆成分为性能指标优良的膨润土、纯碱、羧甲基纤维素钠和自来水作原材料(膨润土:水＝116:950)。如图5所示，遵循泥浆配置程序，泥浆***的参数结合技术规范、结合地质情况及以往地下连续墙的施工经验，本实施例中新配泥浆主要材料用量和性能指标分别见表2和表3。

表2新配泥浆主要材料用量

泥浆材料	膨润土	纯碱	CMC	自来水
					1m3投料(kg)	116	4.5	1	950

表3新配泥浆性能指标

项目	粘度(S)	比重	PH值
				指标	21～23	1.06～1.10	7.5～9

泥浆制作流程如图6所示，先进行原料试验，再称量投料，分别放入膨润土和水，混合搅拌5至10分钟，然后进行泥浆性能指标测定，溶胀24小时后备用。

泥浆循环处理过程如图7所示，利用泥浆泵、消防水带、球阀开关等，使制浆池配好的泥浆分别输送到供浆池、储浆池、回浆池以及正在施工的槽段。施工中置换出来的泥浆经过除砂设备，根据性能再生使用或废弃。根据本工程的地质情况及以往地下连续墙的施工经验，循环过程中泥浆性能指标见表4。

本工程新拌泥浆回收、净化后的性能指标如下所示：

表4回收的泥浆主要性能指标

比重	粘度(S)	含砂量(％)	PH值
				1.09～1.14	19～21	3～5	8～9

使用泥浆进行成槽施工，并保持泥浆循环和泥浆质量，通过测试结果调整泥浆性能指标，保持泥浆质量。

测试净化泥浆的比重、PH值和粘度等性能指标，由于泥浆在使用过程中要与地基土、地下水接触，并在槽壁表面形成泥皮，消耗了泥浆中的膨润土、纯碱和CMC等成分，泥浆会丧失部分护壁性能。因此，循环泥浆需根据测试结果调整其性能指标，恢复其原有的护壁性能。

向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC等成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能，通过对净化泥浆的比重、PH值和粘度等性能指标的测试，了解净化泥浆中主要成分膨润土、纯碱与CMC等消耗的程度，补充泥浆成分的方法是向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC等成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能。

在泥浆池泥浆比重低于1.05g/m³不满足规范要求时，每方泥浆加1-2kg重晶石粉搅拌均匀，泥浆比重会在2-4h内增加0.02-0.05g/m³。在泥浆池内泥浆粘度小于18s时，每方泥浆加2-5kg羧甲基纤维素钠，泥浆粘度会在2-4h内增加2-5s。

泥浆池进行定期清理，使含砂率较大的泥浆经过处理可以循环使用，由于地下连续墙需穿越粉砂层和粉细砂层，成槽至砂层时，泥浆中含砂率会迅速增加，不采取措施泥浆将全部成为废浆。为此，在循环使用泥浆时，对含砂率大于5％的泥浆，每方新浆加1kg工业纯碱，泥浆中的砂会沉淀。对泥浆池进行定期5-10天清理，这样含砂率较大的泥浆经过处理可以循环使用。另外，还可采用土渣分离筛、旋流除砂器、双层震动筛多级分离净化。

将再生泥浆同新拌泥浆掺合，造出高比重泥浆，使再生泥浆的护壁性能得到改善，新鲜泥浆比重一般在1.05以下，难以满足砂层成槽施工时槽壁稳定性对泥浆比重需达到1.1以上的要求。如果直接配置高比重的新拌泥浆，则材料成本较高。尽管再生泥浆不如新拌泥浆的性能优越，但是，通过将再生泥浆同新拌泥浆掺合在一起使用，就能造出经济的高比重泥浆，也改善了再生泥浆的护壁性能。

从上述分析得出出，净化后泥浆比重较大、粘度较小，且波动较大，因此针对回收泥浆性能制定了专门的泥浆配合比，其比重较小、粘度较大，具体配合比及性能如表5、表6和表7所示；

表5泥浆配合比

膨润土(kg)	自来水(kg)	纯碱(kg)	CMC(kg)
				80	1000	0.9	2.3

表6泥浆性能指标

比重	粘度(S)	含砂量(％)	PH值
				1.04	49	0	9

表7浓缩泥浆和回收泥浆按2:3比例混合搅拌后测试其性能

比重	粘度(S)	含砂量(％)	PH值
				1.06～1.08	25～27	2～4	8～9

从表5、表6和表7可以看出，通过回收、净化后泥浆与浓缩泥浆的混合使用，拌制出的混合泥浆性能较为稳定，较为适用，且在后续的施工过程中也起得了较好的结果。

值得注意的是新鲜泥浆拌制用水在采用地下水时必须进行理化指标检测，矿物成分、酸碱度等指标需满足要求，确保泥浆形成泥皮护壁。

实施例3

本实施例用于成槽开挖的施工阶段中。

本实施例中设定的工程参数与地质参数与实施例1相同。

选取合适的成槽机，根据开挖的方式成槽机有：多头螺旋钻、冲抓斗、冲击钻、多头钻以及轮铣式、盘铣式(铣削式)等。

使用多次开挖成槽工艺进行连续墙施工，为保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，连续墙施工拟用跳槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅。用抓斗挖槽时，要使槽孔垂直，最关键的一条是要使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中，要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中，切忌抓斗斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中，根据这个原则，单元槽段初步拟定采用“六次开挖成槽工艺”和“四次开挖成槽工艺”，挖掘顺序分别如图8和图9所示。

采用六次开挖成槽工艺对单元槽段进行挖掘时，先挖端部一侧的第一开挖区域2，然后挖掘另一端的第二开挖区域3，再挖掘中间部位的第三开挖区域4，最后再一次开挖另一部分的第四开挖区域5、第五开挖区域6和第六开挖区域7。

采用四次开挖成槽工艺对单元槽段进行挖掘时，先挖掘端部一侧的第一开挖区域2，然后挖掘另一端的第二开挖区域3，再跳开中间部位挖掘初始开挖端的第三开挖区域4，最后挖掘中间隔墙的第四开挖区域5。

采取上述先挖槽段两端土体，在挖中间隔墙的方式，能使抓斗在挖一端时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度。

采取两端开挖完成后，开挖隔墙的方式，因为中间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套往隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度；

待两端和中间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖，把抓斗挖两端和隔墙时，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。

在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。根据安装在液压抓斗上的探头，随时将偏斜情况反映到通过探头连线在驾驶室的电脑上，驾驶员根据电脑上四个方向动态偏斜情况启动液压抓斗上的液压推板进行动态纠偏，通过成槽中不断进行准确的动态纠偏，确保地连墙的垂直精度。

建立有限元分析模型，进行仿真模拟施工，确定护壁泥浆容重，使槽壁保持稳定，根据六次开挖成槽工艺和四次开挖成槽工艺分别建立有限元分析模型如下：几何模型宽度为长20m，宽10m，高度为80m，共21120个单元，几何模型立式放置，其中左侧边界施加X向水平位移，开挖宽度为6m，深度为58m，右侧施加X向水平约束，前侧为对称边界，后侧施加Y向水平约束，底部施加X、Y、Z固端约束，第一层承压水头、第二层承压水头分别施加在-5m～-18m和-43m～-53m的单元上，槽壁稳定性分析不考虑承压水引起的流固耦合问题，仅考虑静力平衡条件，护壁泥浆容重取γ_m＝11kN/m³，开挖深度取H＝58m。

根据步骤上述过程确定最优成槽工艺，当护壁泥浆容重取γ_m＝11kN/m³时，槽壁保持稳定，槽壁X方向最大位移为第六抓槽孔底部，数值为8mm，槽壁Y方向最大位移为第六抓槽孔底部，数值为21mm，均处于安全状态(安全系数大于1)；

前述分析过程考虑了2层承压水的存在，砂层在瞬间卸载阶段，孔隙水对槽壁是负压状态，对槽壁稳定性有利，但长时间不封闭槽孔，负孔隙水压消失后，砂层极易坍塌。

四抓成槽施工仿真过程中，护壁泥浆容重取γ_m＝12kN/m³，开挖深度取H＝58m，和六抓成槽工艺相比，当护壁泥浆容重取γ_m＝12kN/m³时，槽壁才能保持稳定，槽壁X方向最大位移为第四抓槽孔底部，数值为10mm，槽壁Y方向最大位移为第六抓槽孔底部，数值为30mm，处于安全状态(安全系数大于1)；

从分析结果看出，六抓成槽工艺与四抓成槽工艺相比较，护壁泥浆容重小，槽壁变形小，安全系数大，地层适应性强，而四抓成槽工艺施工速度快。因此，在本实施例中对地质条件较差土层选择六抓成槽工艺，地质条件较好地层则采用四抓成槽工艺。

进行槽段检验，评定槽段的成槽质量等级，槽段检验的内容包括槽段的平面位置、槽段的深度和槽段的壁面垂直度。

槽段检验的工具及方法具体如下：

A、槽段平面位置偏差检测：用测锤实测槽段两端位置，两端实测位置线与该槽段分幅线之间偏差即为槽段平面位置偏差；

B、槽段深度检测：用测绳实测槽段左中右三个位置的槽底深度，三个位置的平均深度即为该槽段的深度；

C、槽段壁面垂直度检测：用超声波测壁仪在槽段内左中右三个位置上分别扫描槽壁壁面，扫描记录中壁面最底部凸出量或凹进量(以导墙面为扫描基准面)与槽段深度之比即为壁面垂直度，三个位置的平均值即为槽段壁面平均垂直度；

D、槽段垂直度的表示方法：槽段垂直度＝X/L；其中：X-壁面最大凹凸量；L-为槽段深度。

控制沉渣厚度，包括泥浆性能、槽壁暴露时间及槽底清孔质量，槽壁暴露时间控制在36～48小时，槽底清孔时将泵管与输送管道密封，采用反循环法将沉渣吸出。

本实施例设定的工程连续墙与主体结构形成叠合墙共同受力，墙趾***中风化凝灰岩1m，若沉渣厚度控制不到位，槽底虚渣过厚，基坑开挖阶段可能导致坑内外承压水从连续墙底补给，导致基坑承压水头难以降低，坑底突涌等安全事故；后期可能因沉降过大导致结构开裂防水失效等质量事故。

影响连续墙沉渣厚度的主要因素有以下几点：泥浆性能、槽壁暴露时间及槽底清孔质量。

减少连续墙槽壁暴露时间，将连续墙入岩深度优化为1m，局部岩层强度过高的位置确保不小于50cm，通过优化入岩深度及选择合适的成槽设备，本工程连续墙成槽时间基本控制36～48h以内，成槽时间相对较为理想。

在本工程采用大型真空泵，在砼输送管下放到位后，即将浇筑混凝土前，将泵管与输送管道密封连接，采用反循环法将坑底沉渣吸出，一方面确保大部分沉渣被吸出，同时剩余少量沉渣经泥浆流动后悬浮，再快速浇筑混凝土，确保槽底混凝土密实。

实施例4

本实施例应用于钢筋笼制作与吊装的施工过程中。

本实施例中设定的工程参数与地质参数与实施例1相同，根据工程参数得出钢筋笼的规格，钢筋笼长57.7m，宽度为4.5～6m，最重达116T，采用整体制作，分节吊装的方式下放至槽底，上节钢筋笼长37m，重约74T，下节钢筋笼长20.7m，重约42T，吊具及吊点重约4T。

选用双机抬吊法进行吊装。结合实时场地条件主吊选用320T履带吊，副吊选用150T履带吊满足要求。

钢筋笼制作，以单元槽段为单位，搭设两段加工平台将钢筋笼分为两段分别就近加工，加工平台由槽钢搭设，平台顶面高差<5mm，钢筋笼制作前是先将底层分布筋位置用红油漆预先画在平台顶上，再铺底层钢筋网，钢筋全部点焊后，设架立筋，再铺上层钢筋网。

钢筋笼定位精确度控制：严格按设计图纸进行钢筋放样，根据放样单，正确布置钢筋、钢筋连接器，并焊接牢固。测量导墙标高，正确换算吊筋的长度，焊接搁置钢板、吊筋长度要准确无误，并应验收。钢筋笼制作前应核对单元槽段实际宽度与成型钢筋尺寸，无差异才能上平台制作；筋笼制作完成后，由于地连墙深达58m，采用刚度较大的工字钢接头，钢筋笼整体允许偏差标准需比规范要求提高，需要对钢筋笼的钢筋尺寸、直径、配筋间距、预埋件等进行严格检查，钢筋笼制作允许偏差见表8。钢筋笼制作后须经过三级检验，符合质量标准要求后方能起吊入槽。

表8钢筋笼的制作允许偏差

钢筋笼安装整体必须顺直，偏差不得大于0.1％.避免下放过程中碰坏槽壁，或无法下放。同时钢筋笼厚度应满足设计保护层要求。宽度方向：非首开幅钢筋笼一端需***相邻已施工幅的H型钢接头内，因此钢筋笼此端头必须做成八字头，距离相邻H型钢位置控制在5cm左右。长度方向：钢筋笼长度应小于有效槽深30cm左右，并且钢筋笼底部50cm范围内不用布置横向钢筋笼，以避免槽底不规整而导致钢筋笼无法下放至槽底。

本实施例中，由于地连墙参与后期受力，连续墙上预留有与楼板连接的钢筋接驳器，在预埋件安装过程中，管理人员必须进行复核，对于楼板接驳器位置误差应控制在1cm以内。在复核预埋件的相对位置的同时，还需根据预埋件的设计标高计算出钢筋笼顶部钢筋的理论标高，在下放钢筋笼过程中，由测量人员对钢筋笼顶部钢筋进行定位，确保实际下放标高与理论标高一致，避免接驳器及预埋钢板错位。

主吊机选型：主吊机采用320T履带吊车，臂长66m，最大起重量为155.7T，副吊机选型：副吊150T履带吊，臂长37m，最大起重量77.8T。

对钢筋笼采用整体制作、分节吊装的方式入槽，钢筋笼起吊是将钢筋笼在钢筋笼制作平台上由水平状态转为垂直状态的过程，由两台吊车配合完成。为确保起吊安全，钢筋笼采用整体制作、分节吊装的方式入槽，上截钢筋笼长约37m，最重80t，下截钢筋笼长约19m，最重36t。步骤包括吊放下截钢筋笼和吊放上截钢筋笼以及整体入槽。

吊放下截钢筋笼，主吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于下截钢筋笼顶端，副吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于钢筋笼中下部。主、副吊车同时将钢筋笼水平起吊离开平台后，主吊逐步上升，副吊向主吊运动，使钢筋笼逐渐由水平状态转为垂直状态。待主吊承受全部重量后，卸去副吊。主吊缓慢移动至槽段附近，将钢筋笼对准槽段中心，主吊逐步下放钢筋笼至槽段底部，然后通过搁置横担将下截钢筋笼顶部固定在导墙上。

吊放上截钢筋笼、整体入槽，下节钢筋笼下放到位后，用搁置钢板将钢筋笼固定至槽口，再起吊上节钢筋笼在自然垂直状态下对准下段钢筋笼，钢筋笼对接时应注意：缓慢下放上段钢笼，使各组纵向主筋配对理顺，对钢筋笼四周有对接限位标志的几组纵向主筋拧紧接驳器并焊接好H型钢接头，再重新拎起钢筋笼，使上下段钢筋笼呈自然垂直状态，拧紧其余纵向主筋接驳器；补设拉钩、横向钢筋、预埋件、保护层垫块等，最后将对接成整幅的钢筋笼下放入槽。

规范要求的导墙墙顶面平整度为5mm，在钢筋笼吊放前要再次复核导墙上4个支点的标高，精确计算吊筋长度，确保误差在允许范围内。钢筋笼吊放前，需再次进行超声波检测槽壁垂直度。检测断面包括横向三个断面和纵向两端端头，共五个断面。钢筋笼吊放入槽时，不允许强行冲击入槽，同时注意钢筋笼基坑面与迎土面，严禁放反。搁置点槽钢必须根据实测导墙标高焊接。

对于异形钢筋笼的起吊，应合理布置吊点的设置，避免挠度的产生，并在过程中加强焊接质量的检查，避免遗漏焊点。当钢筋笼刚吊离平台后，应停止起吊，注意观察是否有异常现象发生，若有则可立即予以电焊加固。根据现场施工经验，钢筋笼在吊装前必须对平面尺寸通过拉对角线进行检查。

吊钩准确定位，保证起吊过程钢筋笼的平衡，检查吊钩焊接质量；清理钢筋笼体杂物，防止起吊过程中坠落伤人，检查起吊卡具及钢丝绳；两台吊车将钢筋笼吊离地面50cm后，再次对各部位检查，没有异常情况后，方可进入下一步骤，直到钢筋笼完全竖起；钢筋笼在竖起过程中，需设专人指挥主吊与副吊，主吊与副吊在起吊过程中应平稳、慢速，相互配合，避免拉扯钢筋笼，防止两台吊车受力不均或钢筋笼变形。在钢筋笼顶板采用6个吊环，每侧3个，每个吊环采用Φ32的圆钢制作，为防止吊环顶部断裂，在吊环弧形部位绑焊一个吊环，保证受力要求。

实施例5

本实施例应用于接头的选择与接头防绕流施工过程中。

本实施例中设定的工程参数与地质参数与实施例1相同。

在地下连续墙施工中，槽段接头一直是施工中重要的技术环节，备受设计和施工人员重视。但是，许多地下连续墙出现混凝土绕流、槽缝渗漏水等问题，都与槽段接头有关，有时还会造成不可弥补的损失。

地下连续墙施工对接头形式的要求：

(1)不得妨碍下一单元槽段的开挖；

(2)灌注混凝土不得从接头构造物和槽壁之间的孔隙或从接头的底部流向槽段外；

(3)接头应能承受混凝土的侧压力，而不发生弯曲和变形；

(4)根据结构的设计目的，能够传递单元槽段之间的应力并起到伸缩接头

的作用；

(5)施工工艺简单、成本低。

为了确保槽段与槽段之间连接具有良好的止水性和整体性，应根据连续墙的目的选择适当的接头形式，即能增加接缝处抗剪力，又不渗漏水为原则。

目前地下连续墙槽段接头形式多种多样，基本可以分为预制桩接头、锁口管接头和型钢接头三大类。本实施例使用工字钢作为接头形式，并相应制定防绕流措施。

在地下连续墙施工中，槽段接头一直是施工中重要的技术环节，备受设计和施工人员重视。但是，许多地下连续墙出现混凝土绕流、槽缝渗漏水等问题，都与槽段接头有关，有时还会造成不可弥补的损失。

地下连续墙施工对接头形式的要求：

(1)不得妨碍下一单元槽段的开挖；

(2)灌注混凝土不得从接头构造物和槽壁之间的孔隙或从接头的底部流向槽段外；

(3)接头应能承受混凝土的侧压力，而不发生弯曲和变形；

(4)根据结构的设计目的，能够传递单元槽段之间的应力并起到伸缩接头

的作用。

(5)施工工艺简单、成本低。

为了确保槽段与槽段之间连接具有良好的止水性和整体性，应根据连续墙的目的选择适当的接头形式，即能增加接缝处抗剪力，又不渗漏水为原则。

目前地下连续墙槽段接头形式多种多样，基本可以分为预制桩接头、锁口管接头和型钢接头三大类。本节首先对三种接头形式进行比较，然后，根据杭州地铁4号线火车东站西广场地下空间连接工程超深地下连续墙的工程特点，选定工字钢作为接头形式，并相应制定防绕流措施。

型钢接头通常用8mm或10mm厚的钢板制作，其规格如十字钢板、槽钢、工字钢等按设计要求选定。一般情况下，型钢接头在现场制作、安装。即现场下料，现场焊接，现场组装，料板应保持平直，尺寸严格按设计要求，其焊接缝要饱满，高度、宽度应符合有关钢结构焊接规程，焊接时应考虑到钢结构的热应度，采取合理焊接工艺和步骤，其制作的质量直接影响接头的抗弯及防水性能。

型钢制作完成后与钢筋笼焊接练成整体，正常情况下，地下连续墙主筋保护层厚度为50-70mm，故混凝土灌注时可能会产生绕流，故需在一期槽段翼板两侧焊接止浆铁皮，防止绕流混凝土进入型钢内，给二期槽段造成困难，由于型钢的重量较重，因此在起吊过程中，要特别注意它的起吊安全，尤其是连接幅施工时，由于两边不对称，更要注意。

对于附在型钢上的泥皮，在二期槽段钢筋笼下放前一定要清除干净，具体办法是用特殊的刷壁器沿型钢紧贴面板部位慢慢冲刷，直至刷壁器出槽不夹带泥迹为止。

由于本实施例的地下空间连接工程超深地下连续墙深达58m，工程地质和水文地质条件复杂，在选用槽段接头时，可以选择以下三种接头形式：预制桩接头、锁口管接头和工字钢接头。

但是对于条件复杂、超深的地下连续墙，使用锁口管接头形式不仅在施工中会产生一定的困难，而且会影响经济效益。接头管在施工中拔管的时间难以较好掌握，拔管时间较早则易损坏已浇槽段的接口，拔管时间较晚则会由于混凝土与接头管粘紧而拔不出管。对于超深地连墙更是如此，墙体越深，锁口管起拔的阻力就越大，如果拔管时间没控制好，就更增加了拔管的阻力，极容易出现接头管拔不出来的现象。

预制桩接头成槽后直接埋在连续墙里，不再回收利用，减少了拔出工序，接头中的钢筋与连续墙的配筋相同，不影响围护结构本身的抗弯强度等受力条件，但需要配置专门的钻孔机器。钢筋混凝土接头为预制件,它的生产影响工程的整体进度，预制桩接头同地下连续墙同深，一根浇筑完的20m的预制接头质量可达60T，必须采用分段预制吊装的方法进行施工。

考虑加工、连接、吊装方面的便捷，本工程选用了刚度较好的工字钢槽段接头。工字钢接头是连续墙施工常用的一种接头形式，特别适合地质较差的地层。使用时要尺寸准确，焊接牢固，应能承受混凝土灌注时的侧压力。

针对超深地下连续墙，槽段接头防绕流一直以来是个难题，在地下连续墙开挖过程中，由于连接处的超挖，而地下墙的钢筋笼又是按照槽段的分幅制造的，同时钢筋笼与槽壁之间有50-70mm的空隙，因此在混凝土浇灌过程中，很容易产生绕流现象，这对下幅槽段的施工产生了影响，同时又影响接头的止水效果。

首先要清除绕流附着物后再用刷壁器刷壁，以清除接头钢板上的泥皮。刷壁器采用偏心吊刷，以保证钢刷面与接头面紧密接触，达到清刷效果。后续槽段挖至设计标高后，清刷先行幅接头面上的沉碴或泥皮，刷壁次数不少于10次，直到刷壁器的毛刷面上无泥为止。刷动过程中如接头带泥过多，可采用水枪对接头刷进行清洗，确保接头干净，避免发生渗漏水的可能。

减少槽段的超挖长度，同时在钢筋笼下放后，把钢筋笼接头处的空隙填充完全。一种方法是采用袋装粘土填充，但当深度较大时，填充不易密实、施工速度较慢；另外一种方法就是安置接头箱，但接头箱长度大时，势必难以起拔。根据以上情况，本项目施工过程中用袋装粘土进行填充并用吊车悬吊重物(接头箱或自制铁块)进行夯实。从施工过程看，只要砂袋填充密实，能够给止水钢板提供足够的支撑反力，能够有效控制混凝土绕流。

在工字钢外侧贴1m宽、0.2mm厚的薄铁皮，灌注混凝土过程中，在混凝土侧压力作用下薄铁皮将张开，填补工字钢接头与地连墙槽壁之间的空隙，有效防止混凝土绕过接头与槽壁间隙。

如开挖后发现有渗漏现象，应立即进行堵漏，可视其漏水程度不同采取相应措施，封堵方法如下：

有微量漏水时，可采用双快水泥进行修补；

②漏水较严重时，可用双快水泥进行封堵，同时用软管引流，等水泥硬化后从引流管中注入化学浆液止水堵漏，进行化学注浆；

③对较大渗漏情况，有可能产生大量土砂漏入时，先将漏点用土或快速水泥反压，防止大量砂子渗出。同时在地下连续墙的背面采用双液注浆(水玻璃和水泥)处理。

连续墙采用双导管法进行浇筑，导管***到离槽底300～500mm，灌注混凝土前应在导管内设置球胆，以起到隔水作用。在浇注中导管***混凝土深度应始终保持在2～6m。导管间水平布置一般为1.5m，最大不大于3m，距槽段端部不应大于1.5m。在砼浇注时，两个导管浇筑速度应保持一致，确保混凝土灌注高度平稳上升，避免造成闷管和因混凝土翻不上来，造成接缝夹泥现象。

为确保连续墙墙趾处质量每幅连续墙中埋设了3根注浆管道，两根靠近接头，深度与连续墙同深，在连续墙施工完成1个月左右，对连续墙进行墙趾注浆，确保槽底砼密实，每根管至注浆设备压力稳定在3Mpa左右，根据数据统计，每根注浆量均在0.5～1m³左右，沉渣控制较好。

Claims (10)

1.一种富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、施工准备，包括组装挖槽机、设置泥浆***和测量放样，还包括对地下连续墙槽壁稳定性进行分析研究；

b、配制护壁泥浆，制作导墙，并使用配置好的护壁泥浆进行成槽施工；

c、成槽质量合格后，进行刷壁并清渣；

d、制作并吊装钢筋笼；

e、回填成槽后槽段之间的接头，放置砼导管并进行浇筑；

f、使用供应的商品砼浇灌墙体砼；

g、回收步骤c和f中的槽内泥浆，并进行劣化泥浆处理；

在进行地下连续墙槽壁稳定性分析时，包括以下步骤：

a1、根据土力学滑动理论，取连续墙槽壁外侧的滑动契形土体进行分析，得到槽壁稳定性的安全系数，所述滑动楔形土体为连续墙槽壁、土体滑动面和槽壁深度组成的土体；

a2、调整土体的强度指标参数，包括黏聚力c和摩擦角φ，得到安全系数F_s；

a3、建立连续墙开挖平面应变模型，分析承压水对槽壁稳定性的影响；

a4、选择泥浆参数，提高槽壁稳定性的安全系数，使槽壁稳定性满足要求。

2.根据权利要求1所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，在步骤a4中，所述泥浆参数包括泥浆液面高度、泥浆容重、泥浆黏度和泥浆含砂率。

3.根据权利要求2所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤b中，配制护壁泥浆包括以下步骤：

b1、布置泥浆站，使泥浆池容量能满足成槽施工时的泥浆用量；

b2、配置机具设备，包括配置作为中转的泥浆箱和泥浆罐；

b3、准备好原材料并根据泥浆配置程序确定配合比，并按照制浆工艺流程进行制浆；

b4、使用泥浆进行成槽施工，并保持泥浆循环和泥浆质量。

4.根据权利要求1所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤b中，在进行成槽施工时，包括以下方面：

b′1、选取成槽机；

b′2、使用多次开挖成槽工艺进行连续墙施工，所述多次开挖成槽工艺为先挖槽段两端土体，再开挖中间隔墙土体的多次开挖方法；

b′3、建立有限元分析模型，进行仿真模拟施工，确定护壁泥浆容重，使槽壁保持稳定；

b′4、根据步骤b′3确定各槽段的最优成槽工艺；

b′5、进行槽段检验，评定槽段的成槽质量等级；

b′6、控制沉渣厚度，包括泥浆性能、槽壁暴露时间及槽底清孔质量，槽壁暴露时间控制在36～48小时，槽底清孔时将泵管与输送管道密封，采用反循环法将沉渣吸出。

5.根据权利要求3所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤b4中，通过测试结果调整泥浆性能指标，保持泥浆质量，主要包括以下方面：

b41、测试净化泥浆的比重、PH值和粘度性能指标；

b42、向净化泥浆中补充膨润土、纯碱和CMC成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能；

b43、泥浆池进行定期清理，使含砂率较大的泥浆经过处理可以循环使用；

b44、将再生泥浆同新拌泥浆掺合，造出高比重泥浆，使再生泥浆的护壁性能得到改善。

6.根据权利要求4所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤b′2中，采用六次开挖成槽工艺和四次开挖成槽工艺，具体包括以下步骤：

b′21、先挖槽段两端土体，或者采用挖好一端后，跳开中间部位再挖另一端的方法，使中间留下未被挖掘过的隔墙；

b′22、两端开挖完成后，开挖隔墙；

b′23、待两端和中间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖；

b′24、在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

7.根据权利要求6所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述槽段检验的内容包括槽段的平面位置偏差、槽段的深度和槽段的壁面垂直度。

8.根据权利要求1-7之一所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤d中，在进行钢筋笼制作与吊装过程中，包括以下步骤：

d1、搭设两段加工平台将钢筋笼分为两段分别就近加工，两段钢筋笼的长度分别与槽段长度对应；

d2、将底层分布筋位置标记于平台顶上，再铺底层钢筋网，钢筋全部点焊后，设架立筋，再铺上层钢筋网；

d3、选取与钢筋笼适配的吊机进行吊装。

9.根据权利要求8所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤d3中，对钢筋笼采用整体制作、分节吊装的方式吊装入槽，具体包括以下步骤：

d31、吊车包括主吊车和副吊车，主吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于下截钢筋笼顶端，副吊车通过横担、滑轮、钢丝绳几个吊点吊于钢筋笼中下部；

d32、主、副吊车同时将钢筋笼水平起吊离开平台后，主吊逐步上升，副吊向主吊运动，使钢筋笼逐渐由水平状态转为垂直状态；

d33、待主吊承受全部重量后，卸去副吊；

d34、主吊缓慢移动至槽段附近，将钢筋笼对准槽段中心，主吊逐步下放钢筋笼至槽段底部，然后通过搁置横担将下截钢筋笼顶部固定在导墙上；

d34、下节钢筋笼下放到位后，用搁置钢板将钢筋笼固定至槽口，再起吊上节钢筋笼在自然垂直状态下对准下段钢筋笼；

d35、对钢筋笼四周有对接限位标志的几组纵向主筋拧紧接驳器并焊接好H型钢接头，再重新拎起钢筋笼，使上下段钢筋笼呈自然垂直状态，拧紧其余纵向主筋接驳器；

d36、补设拉钩、横向钢筋、预埋件、保护层垫块等，最后将对接成整幅的钢筋笼下放入槽。

10.根据权利要求1所述的富水软土地区超深地下连续墙施工方法，其特征在于，所述步骤e中，包括以下步骤：

e1、接头采用工字钢槽段接头，清除绕流附着物后再用刷壁器刷壁，使接头钢板上的泥皮得以消除；

e2、减少槽段的超挖长度，同时在钢筋笼下放后，把钢筋笼接头处的空隙填充完全；

e3、在工字钢外侧贴薄铁皮，使工字钢接头与地连墙槽壁之间的空隙得以填补；

e4、根据槽段接头是否存在渗漏水，进行封堵处理；

e5、进行浇筑，砼导管使用双导管，将砼导管***到离槽底300-500mm，在砼导管内设置球胆，以相同的速度对两个导管进行浇筑。