地下连续墙的应用综述.docx

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地下连续墙的应用综述

地下连续墙的工程应用综述

引言：

地下连续墙是在地面用专用设备，在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。

各段墙顺次施工并连接成整体，形成一条连续的地下墙体。

它的作用是基坑开挖时防渗、挡土，邻近建筑物的支护，以及作为基础的一部分。

地下连续墙施工技术于1950年出现在意大利：

SantaMalia大坝下深达40米的防渗墙及Venafro附近的储水池及引水工程中深达35m的防渗墙。

日本于1959年引进该技术，广泛应用于建筑物、地铁及市政下水道的基坑开挖及支护中，并作为地下室外墙承受上部结构的垂直荷载。

我国将地下连续墙首次用于主体结构是在唐山大地震（1976）后，在天津修复一项受震害的岸壁工程中实施。

1977年，上海研制成功导板抓斗和多头钻成槽机

1.按用途分类

分为临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼做临时挡土墙的地下连续墙和用作多边形基础兼做墙体的地下连续墙。

2.按墙身材料分类

按墙身材料分类为土质墙、砼墙、钢筋砼墙及组合墙。

3.地下连续墙做为基坑围护结构、又兼做地下工程永久性结构的一部分时，按构造形式分：

分离壁式、整体壁式、单独壁式、重壁式。

（1）分离壁式

在主体结构物的水平构件上设置支点，即将主体结构物作为地下连续墙的支点，起水平支撑作用。

这种布置的特点是地下连续墙与主体结构结合简单，且各自受力明确。

地下连续墙在施工和使用时期都起挡土和防渗的作用，主体结构的外墙和柱子只承受垂直荷载。

（2）复合壁式

将地下与主体结构地下室外墙做成一个整体，即通过地下连续墙内侧凿毛或用剪力块将地下连续墙与主体结构外墙连接起来，使之在结合部位能够传递剪力。

复合壁式结构形式的墙体刚度大，防渗性能较好，且框架节点处构造简单。

这种结构结合边比较重要，一般在浇捣主体结构边墙混凝土前，需将地下连续墙内侧凿毛，清理干净并用剪力块将地下连续墙与主体结构连成整体。

（3）单独壁式

将地下连续墙直接用做主体结构地下室外边墙。

此种布置形式壁体构造简单，地下室内部不需另作受力结构层。

但这种方式主体结构与地下连续墙的节点需满足结构受力要求，地下连续墙槽段接头要有较好的防渗性。

许多土建工程中常在地下连续墙内侧做一道建筑内墙（一砖墙），两墙之间设排水沟，解决渗漏问题。

（4）重壁式

把主体结构的外墙重合在地下连续梁的内侧，在两种之间填充隔绝材料，使之不传递剪力的结构形式。

地下连续墙与主体结构地下室外墙所产生的垂直方向变形不相互影响，但水平方向的变形则相同。

从受力条件看，该形式较分离和单独壁式均为有利，并可随着地下结构物深度的增大而增大主体结构外边墙的厚度，即使地下连续墙厚度受到限制，也能承受较大应力。

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地下连续墙竖向承载力与沉降计算

基础系数法

实际上地下连续墙、桩和基础底板作为一个整体，是共同承担上部结构的垂直荷载，采用基床系数法可进行整体的计算分析。

基床系数法将地下连续墙、桩和底板下的地基土视为基础结构的竖向支撑弹簧，对地下连续墙、桩和板下地基土选取不同的基床系数K，在结构作用下，用结构分析软件进行整体计算。

关键在于地下连续墙和桩基基床系数的选取，实际中取灌注桩的0.8倍。

下面已某桥梁基础进行地下连续墙施工为例，拟定地下连续墙施工方案和施工工艺。

初拟地下连续墙墙体厚度为70cm，最大墙深30米，最小墙深10米，地下连续墙为30m╳50m长方形。

初步拟采用成墙机械为液压抓斗，墙的接头形式为接头管。

一、地下连续墙施工方法和施工工艺：

1、施工组织设计

施工设计应根据工程地质调查报告和现场调查资料编制地下连续墙施工组织设计，从而确定地下连续墙的设计、施工方案以及完工后的工作性能，主要包括挖槽方法的选择、泥浆循环工艺方案、钢筋笼的制作与吊放方法、槽段接头型式、砼浇注方法及接头管的拔出方法等工程施工设计。

2、施工前的准备：

①场地准备：

确定和安排机械所需作业面积：

主要包括泥浆搅拌设备（泥浆搅拌设备以水池为主，水池总量为挖掘一个单元槽段土方量的2—3倍左右，即300—450m3）；钢筋笼加工及临时堆放场地（其地基做加固）；接头管和混凝土浇注导管的临时堆放场地以及其他用地。

②场地地基加固：

在地下连续墙施工中，挖槽、吊放钢筋笼和浇注砼等都要使用机械，安装挖槽机的场地地基对地下墙沟槽的精度有很大影响，所以安装机械用的场地地基必须能够经受住机械的振动和压力，应采取地基加固措施（换填表面软弱土层，整平和碾压地基，用沥青混凝土做简易路面为临时便道等）；③给排水和供电设备：

根据施工规模及设备配置情况，计算和确定工地所需的供电量，并考虑生活照明等，设置变压器及配电系统，地下连续墙施工的工程用水是十分庞大的工程，全面设计施工供水的水源及给水管系统。

④护壁泥浆的稳定：

泥浆的主要作用是护壁，其次是携沙、冷却和润滑，泥浆具有一定的密度，在槽内对槽壁产生一定的静水压力，相当于一种液体支撑，槽内泥浆面如高出地下水位0.6米—1.2米，能防止槽壁坍塌，关于地下连续墙的槽壁稳定性问题可以通过计算公式确定如梅耶霍夫的沟槽稳定临界高度公式；

3、挖槽工程：

单元槽段划分：

地下连续墙的施工是沿墙体的长度方向把地下连续墙划分成许多某种长度的施工单元即单元槽段。

单元槽段长度根据设计及施工条件（挖槽机具的性能、泥浆储备池的容量、相邻结构物的影响、投入机械设备数量、混凝土供应能力和地质条件）初步确定槽幅平面长度为3.8米—7.2米。

4、泥浆施工：

泥浆实施方案需要经过试验才能确定。

A、泥浆试验：

泥浆试验包括：

①稳定性试验（物理稳定性和化学稳定性试验）；②密度的测定有两种方法即泥浆密度计法和密度计算法；

③泥浆流动性的测定；

④过滤试验；

⑤含砂量的测定；

⑥酸碱度的测定；

⑦蒙脱土含量的测定；

⑧固态物质含量的推算方法。

B、制备泥浆的方法及泥浆的再生处理：

制备泥浆的程序和主要内容：

①调查地基和施工条件；

②选定泥浆材料：

选定膨润土的种类、选定CMC的种类、选定分散剂的种类、加重剂的使用及防漏剂的使用；

③决定泥浆的漏斗粘度：

确定最容易坍塌的地基、确定保持稳定所必须的粘度；

④决定基本配合比：

决定泥浆浓度、决定各外加剂的掺加浓度；⑤泥浆的制备、试验及修正，最后决定施工配合比；

⑥泥浆再生处理。

C、泥浆生产循环工序流程：

新鲜泥浆拌制→新鲜泥浆储备→施工槽段护壁→粗筛去土渣→泥浆沉淀池→泥浆净化处理→泥浆调整和储备。

D、液压抓斗成槽各施工阶段泥浆的控制指标：

泥浆类别漏斗粘度s密度g/cm3Ph值失水量ml含砂量%泥皮厚mm

新鲜泥浆22-301.05-1.107-8.5〈10〈3〈1.5

再生泥浆30-401.08-1.157-9〈15〈6〈2.0

成槽中泥浆22-601.05-1.207-10〈20不可测不可测

清孔后泥浆22-401.05-1.157-10〈15〈6〈2.0

5、导墙：

地下连续墙成槽前先要构筑导墙，导墙是建造地下连续墙必不可少的临时构造物，再施工期间，导墙经常承受钢筋笼、浇注砼用的导管、钻机等静、动荷载的作用，因而必须认真设计和施工，才能进行地下连续墙的正式施工。

1）、导墙采用形式：

对表层地基良好地段采用简易形式钢筋砼导墙（见示图一）。

在表层土软弱的地带采用场浇L形钢筋砼导墙（见示图二），

2）、为了保持地表土体稳定，在导墙之间每隔1-3米加添临时木支撑和横撑；导墙的施工精度直接关系着地下连续墙的精度，所以在构筑导墙时，必须注意导墙内侧的静空尺寸、垂直与水平精度和平面位置等。

导墙的水平钢筋必须连接起来，使导墙成为一个整体，防止因强度不足或施工不善而发生事故。

为保证地下墙的施工精度，便于挖槽机作业，导墙内侧静空应较地下墙的厚度稍大一些（比设计值大5cm），导墙顶口比地面高出5cm，导墙的深度为1.5m（详见导墙结构示图）。

导墙的施工误差标准是：

中心线误差为±10mm；顶面全长范围内标高误差为±10mm。

3）、导墙的施工顺序：

导墙的施工顺序是：

①平整场地；②测量位置；③挖槽及处理弃土；④绑扎钢筋：

⑤支立导墙模板，为了不松动背后的土体，导墙外侧可以不用模板，将土壁作为侧模直接浇注砼；⑥浇注导墙砼并养生；⑦拆除模板并设置横撑；⑧回填导墙外侧空隙并碾压密实，如无外侧模板，可省此项工序。

6、导孔：

液压抓斗挖槽时，在地下连续墙的放样轴线位置上，每隔3.8米—7.2米距离钻出垂直的导孔，孔径与墙厚相同。

当挖槽地基软弱时，可以不钻导孔。

导孔钻机采用旋挖钻机。

7、挖槽施工：

挖槽机械采用液压抓斗成槽槽长为3.8m—7.2m，采用2—3抓完成，抓挖顺序如图四。

为保证成槽质量，液压抓斗在开孔入槽前检查仪表是否正常，纠偏推板是否能正常工作，液压系统是否有渗漏等。

开始成槽2-7米时，挖掘速度不要太快放慢速度，以防止遇到地下障碍物保持仪表显示精度在1/500左右。

在整个成槽过程中随时进行纠偏，始终保持显示精度在良好范围内。

整幅槽段挖到底后进行扫孔挖除铲平抓接部位的壁面及铲除槽底沉渣以消除槽底沉渣对将来墙体的沉降。

施工方法是：

有次序地一端向另一端铲挖，每移动50cm，使抓深控制在同一设计标高。

8、清底：

挖槽和扫孔结束后，间隔1h后采用吸泥泵排泥进行清底换浆，清孔管的管底离槽底控制在10—20cn，并更换位置（间隔1m-1.5m）。

清孔换浆的时间以出口浆指标符合要求为准。

9、钢筋笼施工：

钢筋笼在现场加工制作。

墙段钢筋设计计算除满足受力的需要，同时还要满足吊安的需要，网片要有足够的刚度。

根据设计图纸对钢筋笼进行加工制作，其中纵向钢筋底端距槽底的距离在10cm-20cm以上，水平钢筋的端部至混凝土表面留5cm-15cm的间隙。

为防止在下入钢筋笼时碰撞槽壁和钢筋笼垂直度，采用厚3.2mm（30cm╳50cm）钢板作为定位垫块焊接在钢筋笼上，即在每个单元槽段的钢筋笼前后两个面上分别在水平方向设置三块纵向间隔5m布置定位垫块。

根据单元槽长度确定钢筋笼预留灌注混凝土导管位置（槽段为3.2m-5.4m每1/3处预留灌注混凝土导管位置,槽段为5.4m—7.2m每1/4处预留灌注混凝土导管位置。

预留导管间距不大于3m，预留导管位置和槽段端部接头部位不大于1.5m.）。

将网片组焊成骨架，吊安时不采用直接绑扎千斤绳起吊，而采用辅助起吊的扁担梁，对于较长的钢筋骨架，考虑两台吊车辅助起吊的方法。

10、接头工程施工：

清底结束后，插入直径大致与墙厚相同的接头管进行垂直下设。

根据砼的硬化速度，依次适当的拔动接头管，在砼开始浇注约2小时后，为了便于使它与砼脱开，将接头管转动并将接头管拔其约10公分，在浇注完毕约2—3小时之后，采用起重机和千斤顶从墙段内将接头管慢慢地拔出来。

先每次拔出10cm，拔到0.5m-1.0m，再每隔30min拔出0.5-1.0m，最后根据混凝土顶端的凝结状态全部拔出。

接头管位置就形成了半圆形的榫槽。

在单元槽段的接头部位挖槽之后，对粘在接头表面上的沉渣进行清除。

采用带刃角的专业工具沿接头表面插入将将附着物清除。

从而避免接头部位的砼强度降低和接头部位漏水现象。

11、砼浇注工程施工：

单元槽清底后下设钢筋笼和接头管完毕，进行单元槽段砼浇注。

地下连续墙的混凝土是在护壁泥浆下导管进行灌注的，地下连续墙的混凝土浇注按水下浇注的混凝土进行制备和灌注。

混凝土的配合比按设计要求通过试验确定，水泥采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水灰比不大于0.6，水泥用量不少于370kg/m3,坍落度保持18cm-22cm,根据混凝土浇注速度，可适当加入缓凝剂。

配制混凝土的骨料不得大于40mm。

接头管和钢筋笼就位后，检测槽底沉淀物不超过设计要求在4小时内浇注混凝土，浇注混凝土采。

导管采用直径30cm钢导管，在浇注混凝土前对导管进行强度和密封试验，合格后方可使用。

根据单元槽长度确定下设导管根数（槽段为3.2m-5.4m下设两根导管,槽段为5.4m—7.2m下设三根导管,导管间距不大于3m，导管位置和槽段端部接头部位不大于1.5m.）,导管最初下设到距槽底30-40cm,导管埋入混凝土深度为2-6m,两根或三根导管浇注混凝土要均衡连续浇注，并保持两根或三根导管同时进行浇注，各导管处的混凝土面在同一标高上。

浇注混凝土顶面高出设计标高300mm-500mm，待混凝土初凝后用风镐凿除。

拔出接头管后进入另一单元槽段施工。

二、劳动力组织和安全：

单机作业劳动力组织一览表

序号工种主要工作内容最少人数备注

1挖掘司机安装挖掘机、开挖槽段、起重3大吊驾驶员蒹

2起重工吊放作业、配合成槽与定位3

3泥浆工泥浆系统安装、泥浆生产循环全部内容6机电安装除外

4砼工接拆砼导管、浇注砼的全部工作、清理现场12

5钢筋工制作导墙钢筋与钢筋笼的全部工作14约一半蒹电焊工

6电焊工配合制作钢筋笼承担现场全部电焊工作8

7机电工现场电器设备安装、维修、吊卸接头管等4

8测量检验工放样与施工监测、超声波测壁等4专职

9管理人员现场指挥、技术、质量、材料、生活管理14

一般单机作业人员在50-65人。

安全措施：

1、建立安全保证管理体系，按建筑工程和地下工程安全规程实施；

2、成槽开孔时设专人指挥，在转向时注意尾部的电源线是否有碰撞现象，并在开挖前检查电缆线是否损伤；

3、成槽中暂停作业时，把抓斗提到地面停放，较长时间暂停将设备转移到远离槽段10m以外；

4、抓斗入槽和出槽提升速度不要太快，防止抓斗钩住导墙根部造成事故；

5、整个施工过程要注意泥浆恶化，如遇到大雨天气等。

三、主要配备机械设备：

序号设备名称用途用量备注

1泥浆系统拌浆机拌制、调整护壁泥浆1台4m3台/2╳3kW

2泥浆泵送浆、拌浆、回收浆5只3LM4PL

3送浆管路送浆、拌浆、回收浆24〃、2.5〃各一路

4振动筛泥浆沙土分离处理1台2DD-918型改进

5旋流除浆剂减小泥浆密度1套4只包括泵体

6废浆处理设备超指标废浆处理1套也可采用罐车外运

7成槽浇注配套履带吊配套安装挖掘机1台KH-18050t

8起重履带吊刷壁、吊钢筋笼、接头管1辆35t--100t

9刷壁器清刷槽幅之间接缝1只

10接头管槽幅浇注时隔离1套

11顶拔管设备拔出接头管1套

12浇灌砼的导管浇注墙体浆下砼3套D30

13其它质量检测设备泥浆取样测试设备；墙体壁面检测仪；沉淀测定器

14其它必备设备钢筋加工设备；混凝土拌和站和供应系统等

四、质量标准：

地下连续墙的允许偏差

项目规定值或允许偏差

混凝土强度在合格标准内

轴线位置（mm）30

外形尺寸（mm）0，+30

倾斜度0.5%

顶面高程（mm）+，-10

沉淀厚度符合设计要求

下面是地下连续墙施工中容易出现的一些问题和解决方法

地下连续墙的施工难点及解决对策  

　　地下连续墙的施工主要包括：

导墙施工、钢筋笼制作、泥浆制作及控制、成槽、下锁口管、钢筋笼吊放和下钢筋笼、拔锁口管等过程。

　　1　导墙施工  

　　导墙施工是地下连续墙施工的第一步，它的作用是挡土墙，储存泥浆，对挖槽起重大作用。

导墙施工一般存在以下问题。

（1）导墙变形。

出现这种情况的主要原因是导墙施工完毕后没有加纵向支撑，导墙侧向稳定不足发生导墙变形。

　　解决对策：

导墙拆模后，沿导墙纵向每隔1m设两道木支撑，将二片导墙支撑起来，在导墙混凝土没有达到设计强度以前，禁止重型机械在导墙侧面行驶，防止导墙变形。

（2）导墙的内墙面与地下连续墙的轴线不平行。

导墙的内墙面与地下连续墙的轴线不平行，会造成整个地下连续墙不符合设计要求。

　　解决对策：

务必保证导墙中心线与地下连续墙轴重合，内外导墙面的净距应等于地下连续墙的设计宽度加50mm，净距误差小于5mm。

导墙内外墙面垂直。

　　（3）导墙回填土。

回填土容易塌方，造成导墙背侧空洞，混凝土方量增多。

　　解决对策：

使用小型挖基开挖导墙，使回填的土方量减少，然后用素土而非杂填土回填。

　　2　钢筋笼制作  

　　钢筋笼的制作是地下连续墙施工的一个重要环节，钢筋笼制作的快慢直接影响施工进度。

钢筋笼制作一般存在以下问题。

（1）进度问题。

影响钢筋笼制作快慢的因素很多，比如受场地条件的限制，施工现场不允许设置两个钢筋制作平台，而且当进入梅雨天气时，电焊类的施工就只能停止。

　　解决对策：

有条件施工现场可以设置两个施工平台来交替作业。

以保证一天一幅的施工进度。

当进入梅雨天时，可以用脚手架和彩钢板分段搭设棚子，在棚内进行电焊施工，待钢筋笼需要使用时可直接用吊车将棚子吊离。

（2）钢筋笼的焊接。

由于工作量大以及工人注意力不集中等，会造成钢筋接头错位，而且许多接头在电焊完成后还处于高温软弱状态，在搬运或堆放地时会不注意，会造成钢筋接头受力而弯曲变形。

　　解决对策：

这类问题主要是人为原因造成的，因此加强技术管理，提高施工人员素质，问题就可彻底解决。

　　3　泥浆制作与控制  

　　泥浆制作是地下连续墙施工的关键。

如果泥浆制作不好，则在槽壁表面不能形成一层固体颖粒状的胶结物（泥皮）而失去粘接力。

同时还会造成泥浆液柱压力，不能平衡开挖槽段土壁内外的土压力和水压力，导致维护槽壁的不稳定，引起塌方。

　　解决对策：

根据水文地质资料，采用膨润土、纯碱等原料，按一定比例配制做泥浆。

泥浆制作过程中还应注意以下问题：

（1）按泥浆的使用状态及时进行泥浆指标的检验。

对循环使用的泥浆若不及时测定试验，会造成泥浆质量恶化。

（2）泥浆制作与工程整体的衔接。

新配制的泥浆应该在池中放置ld充分发酵后才可投入使用。

　　（3）泥浆制作的具体方量一般以拌制理论方量的1，5倍比较合适。

　　4　成槽  

　　成槽是地下连续墙施工的重要环节。

主要包括成槽机施工、泥浆液面控制、清低、刷壁等。

（1）成槽机施工。

成槽机施工中最主要的问题就是偏差问题。

（2）泥浆液面控制及地下水升降。

在成槽过程中及结束后都要进行泥浆液面控制，当遇到降雨等使地下水位急速上升的情况时，需要控制地下水的升降，如果处理不好则会影响槽壁质量。

甚至出现塌方。

　　（3）清底工作。

清低不及时致使沉渣过多，会造成地下连续墙的混凝土强度降低，钢筋笼上浮，影响其截水防渗能力，易引起管涌。

同时沉渣过多，会影响钢筋笼的沉放。

　　（4）刷壁。

若刷壁不及时可能造成两幅墙之间夹有泥土，会产生严重的渗漏，影响地下连续墙的整体性。

　　解决对策：

地下水位急速上升时，可部分或全部降低地下水。

或是提高泥浆液面，使其至少高出地下水位0.5-1.0米，以保证槽壁的稳定。

此外还要做好技术交底工作，端正工人施工态度，及时做好清低及刷壁工作。

　　5　下锁口管  

　　下锁口管一直比较复杂，至今没有得到合理解决，主要问题如下。

（1）槽壁不垂直。

造由于机器和人工的原因，锁口管的位置常会发生偏移。

（2）锁口管倾斜。

锁口管的上下端都需要固定，下端主要通过吊机提起锁口管一段高度使其自由下落插入土中而固定。

两种固定方法最大的缺点就是对工人要求高，易产生操作误差。

　　6　钢筋笼的起吊和下放  

（1）钢筋笼的起吊。

钢筋笼在吊放过程中，由于吊点中心与槽段中心不重合会使钢筋笼发生变形。

（2）钢筋笼下放。

槽体垂直度不合要求或漏浆等原因，钢筋笼在下放时碰到混凝土块，导致钢筋笼倾斜左右标高不一致或侧移。

　　解决对策：

技术人员操作认真，以确保钢筋笼起吊的绝对安全，钢筋笼下放时，要使钢筋笼的中心线与槽段的纵向轴线尽量重合。

此外，要确保回填土要密实以防治漏浆。

　　7　拔锁口管  

　　拔锁口管一定要掌握好时间，当混凝土没有凝固时就操作，会造成墙体底部漏浆，此时如果锁口管后回填土不密实，混凝土会绕过锁口管，对下一幅连续墙的施工造成很大的障碍。

　　解决对策：

掌握好混凝土的初凝时间，在混凝土灌注完毕时在使用液压顶升架拔锁口管。

参考文献 

　　1叶可明.上海建筑施下新技术[M].北京:

中国建筑下业出版,1999 

　　2丛蔼森.地下连续墙的设计施下与应用[M].北京:

中国水利水电出版社,2001

总结：

通过几天的努力，在网上查阅了大量资料，地下墙的工程应用综述终于完成了，在阅读资料的同时，使我了解了地下连续墙工程，增加了自己的专业知识。

本论文充分阐述了地下连续墙的定义、应用与优缺点，各个方面的知识都很清晰，读者可以很好地了解到地下连续墙工程。

同时，在写论文的同时，我也认识到了自己的许多不足，起初考虑的不是很全面，删改了很多次，其次其余方面的知识也很匮乏，所以，我以后应该多学习方面的知识，提高自己的专业能力。