地下连续墙工艺是近几十年来在地下工程与基础539.pdf

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1、 1 第二节 地下连续墙 一、地下连续墙的基本概念（一）地下连续墙施工工艺原理 地下连续墙施工工艺，是在工程开挖土方之前，用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、稳定液等)护壁的情况下每次开挖一定长度(一个单元槽段)的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，把地面上加工好的钢筋骨架(一般称为钢筋笼)用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土。混凝土由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，并将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。若地下连续墙为封闭状，则基坑开挖后，地下连续墙既可挡土又可防水，为

2、地下工程施工提供条件。地下连续墙也可以作为建筑的外墙承重结构，两墙合一，则大大提高了施工的经济效益。在某些条件下，地下连续墙与“逆作法”技术共同使用是深基础很有效的施工方法，会大大提高施工的工效。（二）地下连续墙的适用范围 地下连续墙施工起始于 50 年代的意大利，目前已成为地下工程和深基础施工中的有效施工方法。我国的一些重大地下工程和深基础工程是利用地下连续墙工艺完成的，取得了很好的效果。如广州白天鹅宾馆、广州花园饭店、上海电信大楼、上海国际贸易中心、新上海国际大厦、金茂大厦、北京王府井宾馆等高层建筑深基础工程中都应用了地下连续墙。我国目前施工的地下连续墙。最深的达 65.4m，最厚的达 1

3、.30m，最薄的为 0.45m。国外施工的地下连续墙，最深的已达 131m，垂直精度可达 12000。从地下连续墙的功能看有的地下连续墙单纯用作支护结构，有的既作支护结构又作为地下室结构外墙。上海 88 层的金茂大厦，其地下连续墙厚 1m，既作支护结构又作为地下室结构外墙，收到了很好的效果。地下连续墙施工工艺所以能得到推广，主要是因为它有下述优点：(1)适用于各种土质。在我国目前除岩溶地区和承压水头很高的砂砾层必须结合采用其他辅助措施外，在其他各种土质中皆可应用地下连续墙。(2)施工时振动小、噪音低，除了产生较多泥浆外，对环境影响相对较少。(3)在建筑物、构筑物密集地区可以施工，对邻近的结构和

4、地下设施没有什么影响。国外在距离已有建筑物基础几厘米处就可进行地下连续墙施工。这是由于地下连续墙的刚度比一般的支护结构刚度大得多，能承受较大的侧向压力，在基坑开挖时，由于其变形小，因而周围地面的沉降少，不会或较少危害邻近的建筑物或构筑物。(4)可在各种复杂条件下进行施工。如已经塌落的美国 110 层的世界贸易中心大厦的地基，为哈得逊河河岸，地下埋有码头、垃圾等，且地下水位较高，采用地下连续墙对此工程来说是一种适宜的支护结构。2 (5)防渗性能好。地下连续墙的防渗性能好，能抵挡较高的水头压力，除特殊情况外，施工时基坑外不再需要降低地下水位。(6)可用于“逆筑法”施工。将地下连续墙方法与“逆筑法”

5、结合，就形成一种深基础和多层地下室施工的有效方法，地下部分可以自上而下施工，这方面我国已有较成熟的经验。但是，地下连续墙施工法亦有其不足之处，比如地下连续墙如只是施工期间用作支护结构，则造价可能稍高，不够经济，如能将其用作建筑物的承重结构，则可解决造价高的问题。如果施工现场管理不善，会造成现场潮湿和泥泞，且需对废泥浆进行处理；现浇的地下连续墙的墙面虽可保证一定的垂直度但不够光滑，如对墙面的光滑度要求较高，尚需加工处理或另作衬壁。地下连续墙主要用于：建筑物的地下室、地下停车场、地下街道、地下铁道、地下道路、泵站、地下变电站和电站、盾构等工程的竖井、挡土墙、防渗墙、地下油库、各种基础结构等。二、地

6、下连续墙作为支护结构时的内力计算（一）荷载 用作支护结构的地下连续墙，作用于其上的荷载主要是土压力、水压力和地面荷载引起的附加荷载。若地下连续墙用作永久结构，还有上部结构传来的垂直力、水平力和弯矩等。作用于地下连续墙主动侧的土压力值，与墙体刚度、支撑情况及加设方式、土方开挖方法等有关。当地下连续墙的厚度较小，开挖土方后加设的支撑较少、较弱，其变形较大，主动侧的土压力可按朗肯土压力公式计算。我国有关的设计单位曾对地下连续墙的土压力进行过原体观测，发现当位移与墙高的比值H 达到 1一 8时，在墙的主动侧，其土压力值将基本上达到朗肯土压力公式计算的土压力值。所以，当地下连续墙的变形较大时，用其计算主

7、动土压力基本能反映实际情况。对于刚度较大，且设有多层支撑或锚杆的地下连续墙，由于开挖后变形较小，其主动侧的土压力值往往更接近于静止土压力。如日本的建筑物基础结构设计规范中既做如此规定。至于地下连续墙被动侧的土压力就更加复杂。由于产生被动土压力所需的位移(我国实测位移与墙高比值H需达到1一5才会达到被动土压力值)往往为设计和使用所不允许，即在正常使用情况下，基坑底面以下的被动区，地下连续墙不允许产生使静止土压力全部变为被动土压力的位移。因而，地下连续墙被动侧的土压力也就小于被动土压力值。目前，我国计算地下连续墙多采用竖向弹性地基梁(或板)的基床系数法，即把地下连续墙入土部分视作弹性地基梁，采用文

8、克尔假定计算，基床系数沿深度变化。（二）内力计算 3 作为支护结构的地下连续墙，其内力计算方法国内采用的有：弹性法、塑性法、弹塑性法、经验法和有限元法。根据我国的情况，对设有支撑的地下连续墙，可采用竖向弹性地基梁(或板)的基床系数法(m 法)和弹性线法。应优先采用前者，对一般性工程或墙体刚度不大时，亦可采用弹性线法。此外有限元法，亦可用于地下连续墙的内力计算。用竖向弹性地基梁的基床系数法计算时，假定墙体顶部的水平力 H、弯矩 M 及分布荷载 q1和 q2作用下，产生弹性弯曲变形，坑底面以下地基土产生弹性抗力，整个墙体绕坑底面以下某点 O 转动(图 4-2-1)、在 O 点上下地基土的弹性抗力的

9、方向相反。图 4-2-1 竖向弹性地基梁基床系数法计算简图 地下连续墙视为埋入地基土中的弹性杆件，假定其基床系数在坑底处为零，随深度成正比增加。当2h2.5 时，假定墙体刚度为无限大，按刚性基础计算；当2h2.5 时，按弹性基础计算，其中变形系数 2=5EJmb (4-2-1)式中 m地基土的比例系数，有表可查，参阅有关地下连续墙设计与施工规程。如流塑粘土，液性指数 ILl，地面处最大位移达 6mm 时，m300-500；E地下连续墙混凝土的弹性模量；J地下连续墙的截面惯性矩；b地下连续墙的计算宽度(一般取 b1m)。根据弹性梁的挠曲微分方程，可得坑底以下墙体的表达式为：044xyEJmbdy

10、xd （4-2-2）解上述微分方程，可得各截面处的弯矩和剪力。如地下连续墙上有支撑或拉锚时，如图 4-2-2 所示。则先根据支点处水平变形等于零，用力法求出支撑或拉锚的内力 Ra、Rb、Rc。再将支撑(拉锚)内力 Ra、Rb、Rc作为集中荷载作用在墙上，然后用上述方法计算墙的内力和变形。图 4-2-2 有支撑（拉锚）的地下连续墙计算简图 如土方分层开挖并分层及时安设支撑，则需根据实际分层挖土情况，分别用上述方法 4 对各个工况进行计算，其计算简图如图 4-2-3 所示。如拆除支撑的方案已定，还需计算各拆撑工况的内力。图 4-2-3 分层挖土和安设支撑时的计算简图（a）分层挖土和支撑安设图；（b

11、）地下连续墙为悬臂墙；（c）地下连续墙为单支撑的墙；（d）地下连续墙为两个支撑的墙（三）沉降计算 作为支护结构使用的地下连续墙，一般不需进行沉降计算。如果要计算，则可按下述方法进行。地下连续墙的底端为承受荷载的作用面，假定该作用面内的荷载为均布。在此均布荷载 q 作用下产生的土中应力的竖向分量，按下式计算：)1)(1(sin)1)(1(21.2221222222nmnmnmnmnmnmq (4-2-3)式中 z墙底端长方形荷载面角点下离荷载面深 Z(m)处的竖向应力(kNm2)；m、n墙底端长方形荷载面的两个边长与 Z 之比。沉降量按下式计算：szdeee1211 (4-2-4)式中 s沉降量

12、(cm)；z荷载作用的深度(cm)；e1应力等于 1z时土的孔隙比；e2应力等于 2z时土的孔隙比；1z用式(34)算得的地下连续墙修建前 z 处的有效应力(kNm2)；2z用式(34)算得的地下连续墙修建后 z 处的有效应力(kNm2)。（四）构造处理 I 混凝土强度及保护层 现浇钢筋混凝土地下连续墙，其设计混凝土强度等级不得低于 C20，考虑到在泥浆中浇筑，施工时要求提高到不得低于 C25。水泥用量不得少于 370kgm3，水灰比不大于 0.6，坍落度宜为 180-210mm。混凝土保护层厚度，根据结构的重要性、骨料粒径、施工条件及工程和水文地质条件而定。根据现浇地下连续墙是在泥浆中浇筑混

13、凝土的特点，对于正式结构其混凝土保护层厚度不应小于 70mm，对于用作支护结构的临时结构，则不应小于 40mm。5 II 接头设计 总的来说地下连续墙的接头分为两大类：施工接头和结构接头。施工接头是浇筑地下连续墙时在墙的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向与其他构件(地下连续墙和内部结构，如梁、柱、墙、板等)相连接的接头。1施工接头(纵向接头)确定槽段间接头的构造设计时应考虑以下因素：（1）对下一单元槽段的成槽施工不会造成困难。（2）不会造成混凝土从接头下端及侧面流入背面。（3）能承受混凝土侧压力，不致严重变形。（4）根据结构设计的要求，传递单元槽段之间的应力，并

14、起到伸缩接头的作用。（5）槽段较深需将接头管分段吊入时应装拆方便。（6）在难以准确进行测定的泥浆中能够较准确的进行施工。（7）造价低廉。常用的施工接头有以下几种：（1）接头管(亦称锁口管)接头。这是当前地下连续墙施工应用最多的一种施工接头。施工时，待一个单元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土，待浇筑的混凝土强度达到 0.05-0.20MPa 时(一般在混凝土浇筑后 35h，视气温而定)，开始用吊车或液压顶升架提拔接头管，上拔速度应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，一般为 24mh，应在混凝土浇筑结束后 8h 以内将接头管全部拔出。接头管直径一般比墙

15、厚小 50mm，可根据需要分段接长。接头管拔出后，单元槽段的端部形成半圆形，继续施工即形成两相邻单元槽段的接头，它可以增强整体性和防水能力，其施工过程如图 4-2-4 所示。此外，还有“注砂钢管接头工艺”等施工方法。图 4-2-4 接头管接头的施工顺序（a）开挖槽段；（b）吊放接头管和钢筋笼；（c）浇筑混凝土；（d）拔出接头管；（e）形成接头 1-导墙；2-已浇筑混凝土的单元槽段；3-开挖的槽段；4-未开挖的槽段；5-接头管；6-钢筋笼；7-正浇筑混凝土的单元槽段；8-接头管拔出后的孔洞 （2）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

16、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。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，接头箱的开口面被焊在钢筋笼端部的钢 6 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，而形成整体接头，其施工过程如图 4-2-5 所示。图 4-2-5 接头箱接头的施工顺序（a）插入接头箱；（b）吊放钢筋笼；（c）浇筑混凝土；（d）吊出接头管；（e）吊放后一槽段的钢筋笼；（f）浇筑后一槽段的混凝土，形成整体接头 1-接头箱；

17、2-接头管；3-焊在钢筋笼上的钢板 此外，图 4-2-6 所示用 U 形接头管与滑板式接头箱施工的钢板接头，是另一种整体式接头的做法。这种整体式钢板接头是在两相邻单元槽段的交界处，利用 U 形接头管放入开有方孔且焊有封头钢板的接头钢板，以增强接头的整体性。接头钢板上开有大量方孔，其目的是为增强接头钢板与混凝土之间的粘结。滑板式接头箱的端部设有充气的锦纶塑料管，用来密封止浆，防止新浇筑混凝土浸透。为了便于抽拔接头箱，在接头箱与封头钢板和 U 形接头管接触处皆设有聚四氟乙烯滑板。图 4-2-6 U 形接头管与滑板式接头箱（a）U 形接头管；（b）滑板式接头箱；1-接头钢板；2-封头钢板；3-滑板式

18、接头箱；4-U 形接头管；5-聚四氟乙烯滑板；6-锦纶塑料管 施工这种钢板接头时，由于接头箱与 U 形接头管的长度皆为按设计确定的定值，不能任意接长，因此要求挖槽时严格控制槽底标高。吊放 U 形接头管时，要紧贴半圆形槽壁，且其下部一直插到槽底，勿将其上部搁置在导墙上。这种整体式钢板接头的施工过程如图4-2-7 所示。图 4-2-7 U 形接头管与滑板式接头的施工顺序（a）单元槽段成槽；（b）吊放 U 形接头管；（c）吊放接头钢板和接头箱；（d）吊放钢筋笼；（e）浇筑混凝土；（f）拔出接头箱；（g）拔出 U 形接头管 1-U 形接头管；2-接头箱；3-接头钢板；4-封头钢板；5-钢筋笼 （3）隔

19、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(图 4-2-8)。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 7 龙等化纤布。化纤布可把单元槽段钢筋笼全部罩住，也可以只有 23m 宽。要注意吊入钢筋笼时不要损坏化纤布。图 4-2-8 隔板式接头（a）平隔板；（b）榫形隔板；（c）V 形隔板 1-正在施工槽段的钢筋笼；2-已浇筑混凝土槽段的钢筋笼；3-化纤布；4-钢隔板；5-接头钢筋 带有接头钢筋的榫形隔板式接头，能使各单元墙段形成一个整体，是一种较好的接头方式。但插人钢筋笼较困难，且接头处混凝土的流动亦受到阻碍，施工时要特别加以注意。2

20、结构接头 地下连续墙与内部结构的楼板、柱、梁、底板等连接的结构接头，常用的有下列几种：（1）预埋连接钢筋法。预埋连续钢筋是应用最多的一种方法，它是在浇筑墙体混凝土之前，将加设的设计连接钢筋弯折后预埋在地下连续墙内，待内部土体开挖后露出墙体时，凿开预埋连接钢筋处的墙面，将展出的预埋连接钢筋弯成设计形状，与后浇结构的受力钢筋连接(图 4-2-9)。为便于施工，预埋的连接钢筋的直径不宜大于 22mm，且弯折时加热宜缓慢进行，以免连接筋的强度降低过多。考虑到连接处往往是结构的薄弱处，设计时一般使连接筋有 20的富余。（2）预埋连接钢板法。这是一种钢筋间接连接的接头方式，在浇筑地下连续墙的混凝土之前，将

21、预埋连接钢板放入并与钢筋笼固定。浇筑混凝土后凿开墙面使预埋连接钢板外露，用焊接方式将后浇结构中的受力钢筋与预埋连接钢板焊接(图 4-2-10)。施工时要注意保证预埋连接钢板后面的混凝土饱满。（3）预埋剪力连接件法。剪力连接件的形式有多种，但以不妨碍浇筑混凝土、承压面大且形状简单的为好(图 4-2-11)。剪力连接件先预埋在地下连续墙内，然后弯折出来与后浇结构连接。图 4-2-9 预埋连接钢筋法 图 4-2-10 预埋连接钢板法 图 4-2-11 预埋剪力连接件法 1-预埋的连接钢筋；2-焊接法；1-预埋的连接钢板；2-焊接法；1-预埋剪力连接件；2-地下连续墙；3-地下连续墙；4-后浇结构中

22、3-地下连续墙；4-后浇结构中 3-后浇结构 受力钢筋；5-后浇结构 受力钢筋；5-后浇结构 8 三、地下连续墙施工 （一）施工前的准备工作 I 施工现场情况调查 1有关机械进场条件调查 除调查地形条件等之外，还需调查所要经过的道路情况，尤其是道路宽度、坡度、弯道半径、路面状况和桥梁承载能力等，以便解决挖槽机械、重型机械等进场的可能性。2有关给排水、供电条件的调查 地下连续墙施工需要用大量的水，挖槽机械等亦需耗用一定的电力，因而需要调查现有的供水和供电条件(电压、容量、引入现场的难易程度)，如现场暂时不具备，则要设法创造条件。地下连续墙施工时需用泥浆护壁，泥浆中又混有大量土碴，因此排出的水容易

23、引起下水道堵塞和河流污染等公害，在这方面应给予充分的注意。3有关现有建(构)筑物的调查 当地下连续墙的位置靠近现有建(构)筑物时，要调查其结构及基础情况，还要了解其基础埋置深度及其以下的土质情况，以便确定地下连续墙的位置、槽段长度、挖槽方法、墙体刚度及土体开挖后墙体的支撑等。同时还要研究现有建(构)筑物产生的侧压力是否会增大地下连续墙体的内力和影响槽壁的稳定性。4地下障碍物对地下连续墙施工影响的调查 埋在地下的桩、废弃的钢筋混凝土结构物、混凝土块体和各种管道等是地下连续墙施工时的主要障碍物。应在开工前进行详细的勘查，并尽可能在地下连续墙施工之前加以排除，否则会给施工带来很大的困难。5噪音、振动

24、与环境污染的调查 防止噪音、水体、泥浆等造成环境污染。II 水文、地质情况调查 确定钻孔位置，钻孔深度、深槽的开挖方法、决定单元槽段长度、估计挖土效率、考虑护壁泥浆的配合比和循环工艺等，都与地质情况密切有关。如深槽用钻抓法施工，目前钻导孔所用的工程潜水电钻是正循环出土，当遇到砂土或粉砂层时，要注意不要因钻头喷浆冲刷而使钻孔直径过大，或造成局部坍方，从而影响地下连续墙的施工质量。又如遇到卵石层，由于泥浆正循环出土不能带出卵石而使其积聚于孔底，会造成不能继续钻孔的困难。导板抓斗的挖槽效率也与地质条件有关，由于在深槽内挖土的工作自由面比地面上挖土少，工作条件差；另外抓斗在槽内是靠自重切入土内，以钢索

25、或液压设备闭斗抓土，因此在土质坚硬时挖土的效率会降低，甚至会导致不能抓土。此外，地质条件对于反循环出土的泥浆处理方法的选择亦有很大关系。9 槽壁的稳定性也取决于土层的物理力学性质、地下水位高低、泥浆质量和单元槽段的长度。在制订施工方案时，为了验算槽壁的稳定性，就需要了解各土层土的重力密度、内摩擦角、内聚力 c 等物理力学指标。基坑坑底的土体稳定亦和坑底以下土的物理力学指标密切有关，在验算坑底隆起和管涌时，需要土的重力密度、土的单轴抗压强度 qu、内摩擦角、内聚力、地下水重力密度和地下水位高度等数据，这些都要求在进行地质勘探时提供。地质勘探中应注意收集有关地下水的资料，如地下水位及水位变化情况、

26、地下水流动速度、承压水层的分布与压力大小，必要时还需对地下水的水质进行水质分析。另外，在研究地下连续墙施工用泥浆向地层渗透是否会污染邻近的水井等水源时，亦需利用土的渗透系数等指标参数。根据上述分析可以清楚地看出，全面而正确地掌握施工地区的水文、地质情况，对地下连续墙施工是十分重要的。（二）制订地下连续墙的施工方案 在详细研究了工程规模、质量要求、水文地质资料、现场周围环境是否存在施工障碍和施工作业条件等之后，应编制工程施工组织设计。地下连续墙的施工组织设计，一般应包括下述内容：（1）工程规模和特点，水文、地质和周围情况以及其他与施工有关条件的说明。（2）挖掘机械等施工设备的选择。（3）导墙设计

27、。（4）单元槽段划分及其施工顺序。（5）预埋件和地下连续墙与内部结构连接的设计和施工详图。（6）护壁泥浆的配合比、泥浆循环管路布置、泥浆处理和管理。（7）废泥浆和土碴的处理。（8）钢筋笼加工详图，钢筋笼加工、运输和吊放所用的设备和方法。（9）混凝土配合比设计，混凝土供应和浇筑方法。（10）动力供应和供水、排水设施。（11）施工平面图布置：包括挖掘机械运行路线；挖掘机械和混凝土浇灌机架布置；出土运输路线和堆土处；泥浆制备和处理设备；钢筋笼加工及堆放场地；混凝土搅拌站或混凝土运输路线；其他必要的临时设施等。（12）工程施工进度计划，材料及劳动力等的供应计划。（13）安全措施、质量管理措施和技术组织

28、措施等。（三）地下连续墙的施工工艺过程 地下连续墙按其填筑的材料，分为土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙(又有现浇和预制之分)和组合墙(预制钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合，或预制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的组合)；按其成墙方式，分为桩排式、壁板式、桩壁组合式；按其用途分为 10 临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙。目前，我国建筑工程中应用最多的还是现浇的钢筋混凝土壁板式地下连续墙，多为临时挡土墙，亦有用作主体结构一部分同时又兼作临时挡土墙的地下连续墙。在水利工程中有用作防渗墙的地下连续墙。对于现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙

29、，其施工工艺过程通常如图 4-2-12 所示。其中修筑导墙、泥浆制备与处理、深槽挖掘、钢筋笼制备与吊装以及混凝土浇筑，是地下连续墙施工中主要的工序。图 4-2-12 现浇钢筋混凝土地下连续墙的施工工艺过程（四）地下连续墙施工 I 修筑导墙 1导墙的作用 （1）挡土墙。在挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表的土极不稳定，容易坍陷，而泥浆也不能起到护壁的作用，因此在单元槽段挖完之前，导墙就起挡土墙作用。（2）作为测量的基准。它规定了沟槽的位置，表明单元槽段的划分，同时亦作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。（3）作为重物的支承。它既是挖槽机械轨道的支承，又是钢筋笼、接头管等搁置的支点，有时还承受其他施工

30、设备的荷载。（4）存储泥浆。导墙可存蓄泥浆，稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下 20cm，并高于地下水位 1.0m，以稳定槽壁。此外，导墙还可防止泥浆漏失；防止雨水等地面水流人槽内；地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的补强作用；在路面下施工时，可起到支承横撑的水平导梁的作挖导沟 铺设轨道 筑导墙 输入 泥浆 挖深槽 开挖过 程补浆 制备 泥浆 沉淀池 旋流器与 振动筛 分离出 的砂石 运走 排放或处理 泥渣 排除 排除 沉渣 补进 泥浆 钢筋笼 制作 浇灌机 架就位 置换出 泥浆 吸泥 清底 吊放接 头管 吊放钢 筋笼 插入 导管 浇筑 混凝土 拔出接头管 机械 就位

31、 组装挖 沟机械 11 用。2导墙的形式 导墙一般为现浇的钢筋混凝结构。但亦有钢制的或预制钢筋混凝土的装配式结构，可多次重复使用。在确定导墙形式时，应考虑下列因素：（1）表层土的特性。表层土体是密实的还是松散的，是否回填土，土体的物理力学性能如何，有无地下埋设物等。（2）荷载情况。挖槽机的重量与组装方法，钢筋笼的重量，挖槽与浇筑混凝土时附近存在的静载与动载情况。（3）地下连续墙施工时对邻近建(构)筑物可能产生的影响。（4）地下水的状况。地下水位的高低及其水位变化情况。（5）当施工作业面在地面以下时(如在路面以下施工)，对先施工的临时支护结构的影响。图 4-2-13 所示是适用于各种施工条件的现

32、浇钢筋混凝土导墙的形式：图 4-2-13 各种导墙的形式 3导墙施工 现浇钢筋混凝土导墙的施工顺序为：平整场地测量定位挖槽及处理弃土绑扎钢筋支模板浇筑混凝土拆模并设置横撑导墙外侧回填土(如无外侧模板，可不进行此项工作)。当表土较好，在导墙施工期间能保持外侧土壁垂直自立时，则以土壁代替模板，避免回填土，以防槽外地表水渗入槽内。如表土开挖后外侧土壁不能垂直自立，则外侧亦需设立模板。导墙外侧的回境土应用粘土回填密实，防止地面水从导墙背后渗入槽内，引起槽段坍方。导墙的厚度一般为 0.15 一 0.20m，墙趾不宜小于 0.20m，深度一般为 1.02.0m。导墙的配筋多为 12200，水平钢筋必须连接

33、起来，使导墙成为整体。导墙施工接头位置应与地下连续墙施工接头位置错开。导墙面应高于地面约 10cm，可防止地面水流入槽内污染泥浆。导墙的内墙面应平行于地下连续墙轴线，对轴线距离的最大允许偏差为土 l0mm；内外导墙面的净距，应为地下连续墙名义墙厚加 40mm，净距的允许误差为土 5mm，墙面应垂直；导墙顶面应水平，全长范围内的高差应小于土 10mm，局部高差应小于 5mm。导墙的基底应和土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后面。现浇钢筋混凝土导墙拆模以后，应沿其纵向每隔 1m 左右加设上、下两道木支撑(常用 12 规格为 5cm10cm 和 10cm10cm)，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到

34、设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防导墙受压变形。导墙的混凝土强度等级多为 C20，浇筑时要注意捣实质量。II 泥浆护壁 1泥浆的作用 地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的。泥浆在成槽过程中有下述作用：（1）护壁作用。泥浆具有一定的相对密度，如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静水压力，可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，可以防止槽壁倒坍和剥落，并防止地下水渗入。另外，泥浆在槽壁上会形成一层透水性很低的泥皮，从而可使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁剥落。泥浆还从槽壁表面向土层内渗透，待渗透到一定范围，泥浆就粘附在土颗粒上，这种

35、粘附作用可减少槽壁的透水性，亦可防止槽壁坍落。（2）携碴作用。泥浆具有一定的粘度，它能将钻头式挖槽机挖下来的土碴悬浮起来，既便于土碴随同泥浆一同排出槽外，又可避免土碴沉积在工作面上影响挖槽机的挖槽效率。（3）冷却和滑润作用。冲击式或钻头式挖槽机在泥浆中挖槽，以泥浆作冲洗液，钻具在连续冲击或回转中温度剧烈升高，泥浆既可降低钻具的温度，又可起滑润作用而减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命和提高深槽挖掘的效率。泥浆性能对槽壁稳定的影响，可由 GGMeyehof 公式表现出来：10KNCHucr 式中 Hcr沟槽的临界深度(m)；N条形基础的承载力系数，对于矩形沟槽 N4(1 十 B/L)；B沟槽

36、宽度(m)；L沟槽的平面长度(m)；Cu土的不排水抗剪强度(Nmm2)；K0静止土压力系数；土扣除浮力的重力密度州mm)；1泥浆扣除浮力的重力密度(Nmm3)。沟槽的倒坍安全系数，对于粘性土为：mmuPPNCK10 对于无粘性的砂土(内聚力 c0)，倒坍安全系数则为：13 1211)(2tgK 式中 P0m沟槽开挖面外侧的土压力和水压力(MPa)Plm沟槽开挖面内侧的泥浆压力(MPa)；砂土的重力密度(Nmm2)；1泥浆的重力密度(Nmm2)；砂土的内摩擦角()。沟槽壁面的横向变形 S 按下式计算：0102)(1(GhLKS 式中 土的泊松比；h从地面算起至计算点的深度(mm)，Go土的压缩模

37、量(MPa)；其他符号同前。2泥浆的成分 地下连续墙挖槽用护壁泥浆(膨润土泥浆)的制备，有下列几种方法：制备泥浆挖槽前利用专用设备事先制备好泥浆，挖槽时输入沟槽；自成泥浆用钻头式挖槽机挖槽时，向沟槽内输入清水，清水与钻削下来的泥土拌 合，边挖槽边形成泥浆。泥浆的性能指标要符合规定的要求；半自成泥浆当自成泥浆的某些性能指标不符合规定的要求时，在形成自成泥浆的过 程中，加入一些需要的成分。此处所谓的泥浆成分是指制备泥浆的成分。护壁泥浆除通常使用的膨润土泥浆外，还有聚合物泥浆、CMC 泥浆和盐水泥浆，其主要成分和外加剂见表 4-2-1。护壁泥浆的种类及其主要成分 表 4-2-1 泥浆种类 主要成分

38、常用的外加剂 膨润土泥浆 膨润土、水 分散剂、增粘剂、加重剂、防漏剂 聚合物泥浆 聚合物、水 CMC 泥浆 CMC、水 膨润水 盐水泥浆 膨润土、盐水 分散剂、特殊粘土 3泥浆质量的控制指标 在地下连续墙施工过程中，为检验泥浆的质量，使其具备物理和化学的稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力以及适当的相对密度，需对制备的泥浆和循环泥浆利用专用仪器进行质量控制，控制指标如下：（1）相对密度。泥浆相对密度越大，对槽壁的压力也越大，槽壁也越稳固。但如泥浆相对密度过大，泥浆中的水因受压而渗失增多，使附着于槽壁上的泥皮增厚而疏松，不利固 14 壁；同时也影响混凝土浇筑质量；而且由于流动性差而使泥浆循环

39、设备的功率消耗增大。测定泥浆相对密度可用泥浆比重计。泥浆相对密度宜每两小时测定一次。膨润土泥浆相对密度宜为 1.05-l.15，普通粘土泥浆相对密度宜为 1.15-1.25。（2）粘度。粘度大，悬浮土碴、钻屑的能力强，但易糊钻头，钻挖的阻力大，生成的泥皮也厚；粘度小，悬浮土碴、钻屑的能力弱，防止泥浆漏失和流砂不利。泥浆粘度的测定方法，有漏斗粘度计法和粘度-比重计（VG 计）法。（3）含砂量。含砂量大，相对密度增大，粘度降低，悬浮土碴、钻屑的能力减弱，土碴等易沉落槽底，增加机械的磨损。泥浆的含砂量愈小愈好，一般不宜超过 5。含砂量一般用 ZNH 型泥浆含砂量测定仪测定。（4）失水量和泥皮厚度。失

40、水量表示泥浆在地层中失去水分的性能。在泥浆渗透失水的同时，其中不能透过土层的颗粒就粘附在槽壁上形成泥皮。泥皮反过来又可阻止或减少泥浆中水分的漏失。薄而密实的泥皮，有利于槽壁稳固和挖槽机具(钻具、抓斗)的升降。厚而疏松的泥皮，对槽壁稳固不利，且亦形成泥塞使挖槽机具升降不畅。失水量大的泥浆，形成的泥皮厚而疏松。合适的失水量为 20-30mL30min，泥皮厚度宜为 l-3mm。（5）pH 值。膨润土泥浆呈弱碱性，PH 值一般为 89，pH 值11 泥浆会产生分层现象，失去护壁作用。泥浆的 pH 值可用石蕊试纸的比色法或酸度计测定，现场多用石蕊试纸测定。（6）稳定性。常用相对密度差试验确定。即将泥浆

41、静置 24h，经过沉淀后，上、下层的相对密度差要求不大于 0.02。（7）静切力。泥浆的静切力大，悬浮土碴和钻屑的能力强，但钻孔阻力也大；静切力小则土碴、钻屑易沉淀。静切力指标一般取两个值，静止 1min 后测定，其值为 2-3kPa；静止 10min 后测定，其值应为 5-10kPa。（8）胶体率。泥浆静置 24h 后，其呈悬浮状态的固体颗粒与水分离的程度，即泥浆部分体积与总体积之比为胶体率。胶体率高的泥浆，可使土碴、钻屑呈悬浮状态。要求泥浆的胶体率高于 96，否则要掺加碱(Na2C03)或火碱(NaOH)进行处理。在确定泥浆配合比时，要测定粘度、相对密度、含砂量、稳定性、胶体率、静切力、p

42、H 值、失水量和泥皮厚度。在检验粘土造浆性能时，要测定胶体率、相对密度、稳定性、粘度和含砂量。新生产的泥浆、回收重复利用的泥浆、浇筑混凝土前槽内的泥浆，主要测定粘度、相 15 对密度和含砂量。4泥浆的制备与处理 此处着重介绍膨润土泥浆的制备与处理方法。（1）制备泥浆前的准备工作。制备泥浆前，需对地基土、地下水和施工条件等进行调查。对于土的调查，包括土层的分布和土质的种类(包括标准贯人度 N 值)；有无坍塌性较大的土层；有无裂缝、空洞、透水性大易于产生漏浆的土层；有无有机质土层等。对于地下水的调查，要了解地下水位及其变化情况，能否保证泥浆液面高出地下水位lm 以上；了解潜水层、承压水层分布和地下

43、水流速；测定地下水中盐分和钙离子等有害离子的含量；了解有无化工厂的排水流人；测定地下水的 pH 值。对于施工条件的调查，要了解槽深和槽宽；最大单元槽段长度和可能空置的时间；适合采用的挖槽机械和挖槽方法；泥浆循环方法、泥浆处理的可能性、能否在短时间内供应大量泥浆等。（2）泥浆配合比。确定泥浆配合比时，首先根据为保持槽壁稳定所需的粘度来确定膨润土的掺量(一般为 6-9)和增粘剂 CMC 的掺量(一般为 0.05一 0.08)。分散剂的掺量一般为 0-0.5。在地下水丰富的砂砾层中挖槽，有时不用分散剂。为使泥浆能形成良好的泥皮而掺加分散剂时，对于泥浆粘度的减小，可用增加膨润土或 CMC 的掺量来调节

44、。我国最常用的分散剂是纯碱。为提高泥浆的相对密度，增大其维护槽壁稳定能力可掺加加重剂。至于防漏剂的掺量，不是一开始配制泥浆时就确定的，通常是根据挖槽过程中泥浆的漏失情况而逐渐掺加。常用的掺量为 0.5%-1.0%，如遇漏失很大，掺量可能增大到 5，或将不同的防漏剂混合使用。配制泥浆时，先根据初步确定的配合比进行试配，如试配制出的泥浆符合规定的要求，可投入使用，否则需修改初步确定的配合比。试配制出的泥浆要按泥浆控制指标的规定 进行试验测定。（3）泥浆制备。泥浆制备包括泥浆搅拌和泥浆贮存。泥浆搅拌机常用的有高速回转式搅拌机和喷射式搅拌机两类。选用的原则是：能保证必要的泥浆性能；搅拌效率高，能在规定

45、的时间内供应所需要的泥浆；使用方便、噪音小、装拆方便。制备膨润土泥浆一定要充分搅拌，如果膨润土溶胀不充分，会影响泥浆的失水量和粘度；般情况下膨润土与水混合后 3h 就有很大的溶胀，可供施工使用，经过一天就可达到完全溶胀。制备泥浆的投料顺序，一般为水、形润土、CMC、分散剂、其他外加剂。由于 CMC溶液可能会妨碍膨润土溶胀，宜在膨润土之后投入。16 为了充分发挥泥浆在地下连续墙施工中的作用，最好在泥浆充分溶胀之后再使用，所 以泥浆搅拌后宜贮存 3h 以上。贮存泥浆宜用钢的贮浆罐或地下、半地下式贮浆池、其容积 应适应施工的需要、如用立式储浆罐或离地一定高度的卧式贮浆罐，则可自流送浆或补浆，无需使用

46、送浆泵。如用地下或半地下式贮浆池，要防止地面水和地下水流入池内。(4)泥浆处理。在地下连续墙施工过程中，泥浆要与地下水、砂、土、温凝土接触，膨润土、掺合料等成分会有所消耗，而且也混人一些土碴和电解质离子等，使泥浆受到污染而质量恶化。被污染后性质恶化了的泥浆，经处理后仍可重复使用，如污染严重难以处理或处理不经济者则舍弃。泥浆处理分土碴分离处理(物理再生处理)和污染泥浆化学处理(化学再生处理)。1)土碴的分离处理(物理再生处理)：泥浆中混入大置土碴，会给地下连续墙施工带来下述问题；由于泥浆中混入士碴，所形成的泥皮厚而弱，槽壁的稳定性较差，浇筑混凝土时易卷入混凝土中；槽底的沉碴多，将来地下连续墙建成

47、后沉降大；泥浆的粘度增大，循环较困难，而且泵、管道等磨损严重。分离土碴可用机械处理和重力沉陷处理，两种方法共同使用效果最好。2)污染泥浆的化学处理化学再生处理；浇筑混凝土置换出来的泥浆，因混入土碴并与混凝土接触而恶化。因为当膨润土泥浆中混入阳离子时，阳离子就吸附于膨润土颗粒的表面，土颗粒就易互相凝聚，增强泥浆的凝胶化倾向。如水泥浆中含有大量钙离子，浇筑混凝土时亦会使泥浆产生凝胶化。泥浆产生凝胶化后，泥浆的泥皮形成性能减弱，槽壁稳定性较差；粘性增高，土碴分离困难，在泵和管道内的流动阻力增大。对上述恶化了的泥浆要进行化学处理。化学处理一般用分散剂，经化学处理后再进行土碴分离处理。泥浆经过处理后，用

48、控制泥浆质量的各项指标进行检验，如果需要可再补充掺入材料进行再生调制。经再生调制的泥浆，送入贮浆池(罐)，待新掺入的材料与处理过的泥浆完全溶合后再重复使用。III 挖深槽 挖槽是地下连续墙施工中的关键工序。挖槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高挖槽的效率是缩短工期的关键。同时，槽壁形状基本上决定了墙体外形，所以挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一。地下连续墙挖槽的主要工作包括：单元槽段划分；挖槽机械的选择与正确使用；制订防止槽壁坍塌的措施与工程事故和特殊情况的处理等。1单元槽段划分 地下连续墙施工时，预先沿墙体长度方向把地下墙划分为许多某种长度的施工单元，这种施工单元称为“单元槽段”。地

49、下连续墙的挖槽是一个个单元槽段进行挖掘，在一个单 17 元槽段内，挖土机械挖土时可以是一个或几个挖掘段。划分单元槽段就是将各种单元槽段的形状和长度表明在场体平面图上，它是地下连续墙施工组织设计中的一个重要内容。单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段(挖土机械的挖土工作装置的一次挖土长度)。从理沦上讲单元槽段愈长愈好，因为这样可以减少梢段的接头数量和增加地下连续墙的整体性，又可提高其防水性能和施工效率。但是单元槽段长度受许多因素限制，在确定其长度时除考虑设计要求和结构特点外，还应考虑下述各因素：(1)地质条件。当土层不稳定时，为防止槽壁倒坍，应减少单元槽段的长度，以缩短挖槽时间，这样挖槽后立即浇筑

50、混凝土，消除或减少了槽段倒坍的可能性，(2)地面荷载。如附近有高大建筑物、构筑构，或邻近地下连续墙有较大的地面荷载(静载、动载)，在挖槽期间会增大侧向压力，影响槽壁的稳定性。为了保证槽壁的稳定，亦应缩短单元槽段的长度，以缩短槽壁的开挖和暴露时间；(3)起重机的起重能力。由于一个单元槽段的钢筋笼多为整体吊装(过长时在竖直方向分段)，所以要根据施工单位现有起重机械的起重能力估算钢筋笼的重量和尺寸，以此推算单元槽段的长度；(4)单位时间内混凝土的供应能力。一般情况下一个单元槽段长度内的全部混凝土，宜在 4h 内浇筑完毕，所以：单元槽段长度)()()(4)(3mmmhm墙深墙宽内混凝土的最大供应量 (