CN102312445A - 地下连续墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下连续墙及其施工方法，所述施工方法按以下步骤进行：第一步，对所述地下连续墙所处槽段位置，及所述槽段两侧的地下障碍物进行清除；第二步，在所述地下连续墙所处槽段内两侧各对称布置一排水泥土搅拌桩以进行加固；第三步，在水泥土搅拌桩顶部形成整浇式混凝土导墙，该导墙截面形状为“L”型，一端设于水泥土搅拌桩内侧，另一端越过水泥土搅拌桩顶部；导墙筑成后，在导墙的另一端外形成整浇式混凝土刚性地坪；第四步，通过成槽机械在两排水泥土搅拌桩间进行成槽施工，成槽期间槽段内采用膨润土泥浆进行护壁；第五步，成槽完毕达涉及标高后进行槽底清渣，吊放地下连续墙钢筋笼于槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇注；第六步，待混凝土达到设计强度后，对地下连续墙墙底进行高压注浆。通过该方法可以使地下连续墙集挡土、防水和承重于一体，取得了良好的社会和经济效益。

Description

地下连续墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种基坑工程技术领域的围护结构，具体说是一种地下连续墙。

本发明还涉及一种基坑工程技术领域的施工方法，具体说是实施上述地下连续墙的施工方法。

背景技术

所谓地下连续墙工法，就是预先采用专用成槽机械，沿着深基础或地下构筑物周边，采用膨润土触变泥浆进行护壁，开挖出具有一定深度与断面的槽段，然后在槽段内放入预制的钢筋笼，并采用水下浇注混凝土形成墙段，如此连续施工，从而使各墙段间相互连接，构成一道完整的具有挡土和防水功能的地下连续墙体，作为基坑施工阶段的围护结构。在结构正常使用阶段地下连续墙又兼作主体地下结构外墙或其一部分，直接承受上部结构的竖向荷载，称为“两墙合一”地下连续墙。“两墙合一”技术由于将基坑的临时围护墙兼作主体结构，大大减少了工程资金和材料投入，充分体现了地下连续墙的经济性和环保性。

然而随着地下空间开发中场地条件复杂性的增加，可能出现需要在邻近江河的岸边施工的深基坑工程。由于施工场地紧邻江河，场地地下水往往与江水或河水有较密切的水力联系，场地潜水水位或承压水水头受江水或河水涨落潮的影响较大。如果在地下连续墙施工过程中不能有效隔断地下水与江水或河水的水力联系，在地下连续墙成槽施工过程中极易发生槽壁坍塌现象，造成地下连续墙墙体质量缺陷，从而在结构使用阶段影响地下连续墙的防水性能，此时主体结构一旦渗水，再无较好的处理办法；另外，槽壁坍塌的土渣也会沉入墙底形成沉渣，如墙底清渣处理措施不当，会使地下连续墙在竖向荷载作用下产生较大的沉降，影响结构的正常使用。

在紧邻江河的深基坑工程中，当采用地下连续墙作为基坑围护结构并兼作地下主体结构时，一般需要考虑采用地下连续墙作为雨季的防汛墙，即基坑围护墙、地下主体结构外墙和防汛墙等“多墙合一”。

经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号96106977.5，发明名称：三合一地下连续墙及其施工方法，公开号：CN1143703，该专利自述为：本发明提供了三合一地下连续墙及其施工方法，它是将现有高层建筑物基础工程中的挡土、防水和承重用的分体结构合并做成一道集挡土、防水和承重于一体的地下连续墙，采用液压抓斗机、吊车、搅拌机等施工机械，在现场放线、挖槽、注浆、清孔、安放钢筋笼并浇注混凝土。在墙体因承重、深度和断面尺寸变化处设沉降变形缝，每6.0～8.0米墙体分段处设施工缝。该发明的优点是：充分利用空间；抗弯刚度大；分段长度大、接缝少、防水性能好。

该发明中的三合一地下连续墙指集挡土、防水和承重于一体的地下连续墙，但其防水功能仅局限于基坑施工阶段，按其施工方法建成的地下连续墙在结构使用阶段的防水效果还有待进一步验证，且这种方法施工的地下连续墙仅具有狭义的防水功能，不具备在汛期高水压条件下的防水抗渗功能，因此该发明方法在地质条件复杂的基坑工程中的适用性具有一定的局限。

基于此，需要一种地下连续墙及相关的施工方法，能实现基坑围护墙、地下主体结构外墙与防汛墙相结合的“多墙合一”。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地下连续墙，该连续墙可实现基坑围护墙、地下主体结构外墙与防汛墙相结合的“多墙合一”，以克服现有技术中存在的缺陷。

本发明采用以下技术方案：

一种地下连续墙，包括连续墙墙体，在所述墙体两侧对称设排桩，在所述排桩顶部设有导墙，所述导墙的截面形状为“L”型，导墙的一端设于墙体与排桩之间，另一端超出排桩与地坪连接。

进一步地，所述排桩为水泥土搅拌桩，且两两咬合。

进一步地，所述导墙为整浇式混凝土结构，所述地坪为整浇式混凝土刚性地坪，且所述导墙和地坪连为一体。

本发明由于在地下连续墙两侧设置了水泥土搅拌桩，不但有效阻断了场地地下水与江河水的水力联系，而且保证了地下连续墙在成槽施工过程中的槽壁稳定性；刚性地坪与地下连续墙导墙结合施工连成一体。刚性地坪是保证地基浅层土体不受施工成槽机械及重型运输车辆扰动的重要防护，同时刚性地坪所具有的较大刚度也能减小成槽阶段槽壁浅层土体水平变形与地面沉降。因此本发明能实现基坑围护墙、地下主体结构外墙与防汛墙相结合的“多墙合一”。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种地下连续墙施工方法，通过该方法可以使地下连续墙集挡土、防水和承重于一体，以克服现有技术中的缺陷。

本发明采用以下技术方案：

一种地下连续墙施工方法，按以下步骤进行：

第一步，对所述地下连续墙所处槽段位置，及所述槽段两侧的地下障碍物进行清除；

第二步，在所述地下连续墙所处槽段内两侧各对称布置一排水泥土搅拌桩以进行加固；

第三步，在水泥土搅拌桩顶部形成整浇式混凝土导墙，该导墙截面形状为“L”型，一端设于水泥土搅拌桩内侧，另一端越过水泥土搅拌桩顶部；导墙筑成后，在导墙的另一端外形成整浇式混凝土刚性地坪；

第四步，通过成槽机械在两排水泥土搅拌桩间进行成槽施工，成槽期间槽段内采用膨润土泥浆进行护壁；

第五步，成槽完毕达涉及标高后进行槽底清渣，吊放地下连续墙钢筋笼于槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇注；

第六步，待混凝土达到设计强度后，对地下连续墙墙底进行高压注浆。

优选地，所述的地下障碍物清除，主要是根据物探报告提供的场地内地下障碍物状况，对于场地内地下连续墙平面位置内可能存在的原有建筑桩基础和承台、条形基础、原有防汛墙基础下的抛石层，及其它零星木桩、混凝土桩、地下公用管沟、锚链等进行清除，以保证后续深层土体加固和地下连续墙成槽施工能够顺利进行。

优选地，所述的水泥土搅拌桩加固，是在地下连续墙槽段平面位置两侧，采用三轴螺旋式搅拌桩机，利用水泥作为固化剂，就地将土体与水泥浆强制搅拌，通过水泥土的填充作用使被加固土体密实，并利用水泥在水化过程中的凝结与固化将土壤颗粒胶结在一起，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥土桩墙。

优选地，所述的地下连续墙导墙，采用双“L”型整浇式钢筋混凝土结构，导墙水平间距稍大于地下连续墙设计尺寸，保证挖槽机械能够顺利进出槽段。导墙质量的好坏直接影响地下连续墙的轴线和标高，同时对成槽设备进行导向。导墙也是存储泥浆稳定液面，维护上部土体稳定，防止土体坍塌的重要措施。

优选地，所述的刚性地坪，也采用整浇式钢筋混凝土结构，刚性地坪与地下连续墙导墙结合施工连成一体。刚性地坪是保证地基浅层土体不受施工成槽机械及重型运输车辆扰动的重要防护措施，同时刚性地坪所具有的较大刚度也是减小成槽阶段槽壁浅层土体水平变形与地面沉降的措施之一。

优选地，所述的地下连续墙成槽施工，可采用“抓铣结合”的成槽施工方法，即对于强度低、压缩性高的浅层软土层，用抓斗式成槽机械直接抓取槽段内土体，抓斗的抓土效率也可得到保证；而对于强度高、压缩性低的深层硬土层，则采用液压铣槽机进行铣削掘进，直至达到设计标高，由于铣槽机的机体长度较长，机体重量对于控制槽壁的垂直度非常有利。在成槽施工过程中必须保证槽段内的泥浆液面高度；液压抓斗抓土过程中不宜快速掘进，以防槽壁失稳；铣槽机的进尺速度应控制，特别是在软硬土层交界处，以防出现偏位和被卡等现象。

优选地，所述的槽底清渣，是成槽达到设计标高后，采用抓撩法或通过铣槽机底部的泥浆泵将槽底泥浆吸至地面进行换浆，减小槽底的沉渣。

优选地，所述的地下连续墙钢筋笼，在施工场地内的钢筋笼制作平台上加工，平台上根据设计的钢筋间距、插筋、预埋件、钢筋接驳器和接头板的位置画出控制标记，以保证钢筋笼和各种预埋件的布设精度；为保证钢筋笼的结构整体性，钢筋笼采用整幅加工成型并一次吊放入槽。

优选地，所述的水下导管法浇注混凝土，要保证导管下口总是位于槽段内混凝土顶面下1.5m以上，使导管下口流出的混凝土将表层混凝土向上推动而避免泥浆直接接触，否则混凝土流出时会把混凝土上升面附近的泥浆卷入混凝土内引起墙身混凝土质量缺陷。

优选地，所述的墙底注浆，是通过地下连续墙体内预留的注浆管，向墙底高压注入水泥浆，以控制地下连续墙的沉降量，协调相邻地下连续墙以及地下连续墙与主体结构桩基间的差异沉降，提高地下连续墙的竖向承载力。

本发明针对工程施工场地内可能存在的既有地下结构障碍物问题，在进行连续墙平面位置范围内清障工作的基础上，采用水泥土深层搅拌法对地下连续墙两侧一定深度范围内的土体进行加固，不但有效阻断了场地地下水与江河水的水力联系，而且保证了地下连续墙在成槽施工过程中的槽壁稳定性；地下连续墙在接头部位采用刚性接头，既保证了地下连续墙的整体抗弯、抗剪能力，又提高了接头处的防水性能；地下连续墙墙底高压注浆，能有效控制地下连续墙的沉降量，协调相邻地下连续墙以及地下连续墙与主体结构桩基间的差异沉降，提高地下连续墙的竖向承载力。本发明“多墙合一”地下连续墙及其施工方法在具体实施过程中经工程实践成功验证，取得了良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明涉及的地下连续墙的剖面示意图。

图2为本发明涉及的地下连续墙的施工平面示意图。

具体实施方式

见图1，为本发明涉及的地下连续墙，包括地下连续墙墙体1、水泥土搅拌桩2、导墙3和刚性地坪4。所述水泥土搅拌桩2有多个，对称排列在地下连续墙墙体1两侧，水泥土搅拌桩2之间咬合。导墙3为整浇钢筋混凝土结构，为双L型形状，对称布置在水泥土搅拌桩2的顶端上，导墙3内的间距应大于地下连续墙墙体1的宽度，以保证挖槽机械作业。导墙3一端设于水泥土搅拌桩2与地下连续墙墙体1之间，另一端与刚性地坪4连接。所述刚性地坪4同样为整浇式混凝土地坪4，与导墙3连为一体。

本发明按以下施工步骤实施：

第一步，根据场地内既有地下障碍物状况，对地下连续墙墙体1所在槽段位置及其两侧一定范围内的地下障碍物进行清除；

第二步，在地下连续墙两侧各采用单排水泥土搅拌桩2进行深层加固，以加固槽壁并阻断场地地下水与江河水的水力联系；

第三步，施筑地下连续墙导墙3并浇筑混凝土刚性地坪4，以满足成槽机械及重型车辆行走要求；

第四步，采用成槽机械进行地下连续墙墙体1成槽施工，成槽期间槽段内采用膨润土泥浆进行护壁；

第五步，成槽完毕达设计标高后进行槽底清渣，并吊放地下连续墙钢筋笼，采用导管法进行水下混凝土浇注；

第六步，待混凝土达到设计强度后，对地下连续墙墙底进行高压注浆，以控制地下连续墙的沉降量，协调相邻地下连续墙以及地下连续墙与主体结构桩基间的差异沉降，提高地下连续墙的竖向承载力。

其中在第一步中，在成槽之前先对地下障碍物进行清除。对于抛石层采用旋挖清障，即先埋设好套管并进行钻进，利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物，利用冲抓斗抓除套管内土体，遇到大块的钢筋混凝土等障碍物，则利用重锤进行破碎后抓出，每孔清障结束起拔套管时，在套管内回填土，用重锤分层压实，边回填边起拔；对原有建筑物桩基础承台采用开挖镐头机破除处理；对原有建筑物桩基础采用套筒振动锤套拔除，拔出后采用6％水泥土回填至地坪，用重锤分层压实，边回填边起拔套管，防止障碍物落入孔中；对于局部木桩及混凝土桩，采取打钢板桩围护后拔除或全回转钻机直接拔除处理。

第二步中，邻近江边外侧采用较粗较长规格的水泥土搅拌桩，其余可采用较小规格。水泥作为固化剂，拌和物采用20％固化剂，规格大的搅拌桩加固深度也较长。钻机下沉和提升速度相同，匀速注入固化剂和水泥浆液，并采取高压喷气在孔内使固化剂土翻搅拌和，在桩底部分重复搅拌注浆，保证整桩搅拌充分、均匀，确保搅拌桩的质量。水泥土搅拌桩顶面施工至地坪实际标高，以保证导墙稳定。水泥土搅拌桩采用咬合桩，水泥土搅拌咬合桩作为邻近江河地下连续墙的槽壁加固及附加止水帷幕。

第三步中，地下连续墙导墙采用双L型整浇钢筋混凝土结构，见图1～2，所述导墙设于水泥土搅拌桩的顶部。一端设于水泥土搅拌桩的内侧，另一端向外延伸，与地坪连接。导墙间距应大于地下连续墙厚度。在软土地区，采用现场整浇钢筋混凝土导墙容易做到底部与侧壁与土体贴合，防止成槽阶段槽段内泥浆的流失，而预制式导墙很难做到这一点。本发明涉及的导墙采用C30混凝土，内设双向钢筋网片(包括横向钢筋和纵向钢筋，共同形成钢筋网片)，钢筋外设有保护层，导墙强度达设计强度70％后，拆除内模板，导墙内侧立即加木支撑，防止导墙变位。在导墙浇注成形过程中预留突出钢筋伸向刚性地坪内并与刚性地坪双向钢筋网片交错，以利于刚性地坪与导墙咬合，刚性地坪浇完后地坪与导墙是一体的。刚性地坪同样为整浇式，可保证地坪具有较大刚度。

第四步中，选用液压抓斗(真砂)成槽机，成槽机配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置。根据每个槽段的尺寸，决定挖槽的幅数和次序，对三序成槽的折线槽段，采用先两边后中间的挖土顺序。若地下连续墙深度范围内无硬土层，无需采用液压铣槽机进行铣削掘进。地下连续墙成槽施工期间，保证泥浆液面位于地下水位0.5m以上，并不低于导墙顶面以下30cm，液位下降过大时及时补浆，以防塌方。

第五步中，采用经过标定的测绳测量挖槽的深度，每幅墙测2～3个测点，同时根据导墙实际标高控制挖槽的深度，以保证地下连续墙的设计深度。

第五步中，成槽完毕达到设计标高后，用抓撩方式进行清基。保证槽底沉渣不大于100mm；清渣后槽底泥浆比重不大于1.2。为提高接头处的抗渗及抗剪性能，对地下连续墙接合处，用外型与槽段端头相吻合的接头刷，紧贴混凝土凹面，上下反复刷动五至十次，保证混凝土浇注后密实、不渗漏。

第五步中，地下连续墙钢筋笼采用整幅成型起吊入槽，考虑到钢筋笼起吊时的刚度和强度，根据设计图纸进行加固。为保证墙体混凝土保护层的厚度，在钢筋笼宽度上水平方向设两列定位钢垫板，每列定位钢垫板竖向间距5m。地下连续墙钢筋笼单侧设有十字形钢板刚性接头，以保证不同槽段地下连续墙接头的抗弯、抗剪和抗渗性能。

第五步中，水下混凝土浇注采用导管法施工，混凝土导管选圆形螺旋快速接头型，导管顶端安装方形漏斗。导管先插入到距槽底标高300～500mm处，浇注混凝土前在导管内泥浆面位置放置隔水球，浇注混凝土。为了保证混凝土在导管内的流动性，防止出现混凝土夹泥，槽段内混凝土顶面均匀上升且连续浇注。最后浇注阶段混凝土泛浆高度大于50cm，以保证墙顶混凝土强度满足设计要求。

第六步中，墙底注浆，通过地下连续墙体内预留的注浆管，向墙底高压注入水泥浆。所述预埋注浆管为上一步吊入钢筋笼时留下。每幅地下连续墙槽段中设置2根黑铁注浆管，间距3m，管底位于槽底以下大于300mm处，待墙身混凝土达到设计强度等级后即进行高压注浆，注浆压力大于注浆深度处土层压力。

由于在地下连续墙成槽施工前进行地下障碍物清障、水泥土搅拌桩加固深层土体槽壁、整浇混凝土导墙和刚性地坪，不但有效阻断了场地地下水与黄浦江的水力联系，也保证地下连续墙成槽施工中的槽壁稳定性，避免施工发生槽壁坍塌现象，有效保证了地下连续墙的成槽质量。地下连续墙各墙段间设有刚性接头，既保证了地下连续墙的整体抗弯、抗剪能力，又提高了接头处的防水抗渗能力。本发明涉及的地下连续墙不会在任何墙段出现地下水渗漏点。地下连续墙墙底的高压注浆，不但有效提高墙底土体的强度，增加地下连续墙的竖向承载力，而且有效控制地下连续墙的沉降量，协调相邻地下连续墙以及地下连续墙与主体结构桩基间的差异沉降，取得了良好的社会和经济效益。

Claims (12)

1.一种地下连续墙，包括连续墙墙体(1)，其特征是：在所述墙体(1)两侧对称设排桩，在所述排桩顶部设有导墙(3)，所述导墙(3)的截面形状为“L”型，导墙(3)的一端设于墙体(1)与排桩之间，另一端超出排桩与地坪(4)连接。

2.根据权利要求1所述的地下连续墙，其特征是：所述排桩为水泥土搅拌桩(2)，且两两咬合。

3.根据权利要求2所述的地下连续墙，其特征是：所述导墙(3)为整浇式混凝土结构，所述地坪(4)为整浇式混凝土刚性地坪(4)，且所述导墙(3)和地坪(4)连为一体。

4.一种地下连续墙施工方法，其特征是按以下步骤进行：

第一步，对所述地下连续墙所处槽段位置，及所述槽段两侧的地下障碍物进行清除；

第二步，在所述地下连续墙所处槽段内两侧各对称布置一排水泥土搅拌桩以进行加固；

第三步，在水泥土搅拌桩顶部形成整浇式混凝土导墙，该导墙截面形状为“L”型，一端设于水泥土搅拌桩内侧，另一端越过水泥土搅拌桩顶部；导墙筑成后，在导墙的另一端外形成整浇式混凝土刚性地坪；

第四步，通过成槽机械在两排水泥土搅拌桩间进行成槽施工，成槽期间槽段内采用膨润土泥浆进行护壁；

第五步，成槽完毕达设计标高后进行槽底清渣，吊放地下连续墙钢筋笼于槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇注；

第六步，待混凝土达到设计强度后，对地下连续墙墙底进行高压注浆。

5.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第一步中，所述地下障碍物为原有建筑桩基础和承台、条形基础、原有防汛强基础下的抛石层、零星木桩、混凝土桩、地下公用管沟、锚链等。

6.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第二步中，利用水泥作为固化剂，就地将土体与水泥浆强制搅拌，使被加固土体密实。

7.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第三步中，所述导墙内设有钢筋，钢筋外设有保护层，当导墙强度达到设计强度70％后，拆除内模版，导墙内侧加木支撑，防止导墙变位；所述地坪内设有钢筋，地坪与导墙连成整体。

8.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第四步中，对于浅层软土层，用抓斗式成槽机械抓去槽段内土体；对于深层硬土层，采用液压铣槽机铣削掘进；在软硬土层交界处，采用液压铣槽机。

9.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第五步中，在成槽达到设计标高后，采用抓撩方式或通过铣槽机底部的泥浆泵将槽底泥浆吸至地面进行换浆，减小槽底的沉渣。

10.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第五步中，所述地下连续墙钢筋笼在槽段外加工成型，并一次吊放入槽。

11.根据权利要求1所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在所述第五步实施导管法水下浇注混凝土时，导管下口总是位于槽段内混凝土顶面下1.5m以上，使导管下口流出的混凝土将表层混凝土向上推动而避免泥浆直接接触。

12.根据权利要求10所述的地下连续墙施工方法，其特征是：在地下连续墙钢筋笼加工成型过程中预埋注浆管，在所述第六步中，通过该注浆管注浆，注浆压力大于注浆深度处的土层压力。

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