２０１１年第９期 西部探矿工程 ３１ 关于液压抓斗地下连续墙施工技术要点的探讨 王克苏 ，王飞虎 （江苏省工程勘测研究院有限公司，江苏扬州２２５００２） 摘要：地下连续墙在施工中受到影响的因素非常多，诸如地质水文条件、场地条件、气候条件、机械 设备因素、人员因素等，结合实际施工中导墙施工、泥浆制作、成槽施工、下放和起拔锁口管、刷壁、清 槽等重点环节，提出一些经验和解决方法。 关键词：地下连续墙；导墙；泥浆；成槽；锁口管；清槽 中图分类号：ＴＵ４７６文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－５７１６（２０１１）Ｏ９一ＯＯ３１一Ｏ４ １工程概况、工程地质、水文地质 长江潮汐影响而有一定相关性。场地地下水主要受长 江苏熔盛重工集团有限公司４ 船坞工程位于江苏 省如皋青沙镇东南端，工程规模为３０×１０ ｔ级。 工程主要包括坞首、坞室、栈桥及两侧连接段等部分。 船坞坞室尺寸为５８０ｍ×１３９．５ｍ，坞底高程 一９．０ｍ（８５基准点，下同），坞室墙采用拉锚板桩结构， １．５ｍ，底高程－－２８．Ｏｍ，地连墙兼作坞室截渗墙。为 板桩采用８００ｍｍ厚钢筋混凝土地连墙，顶高程 一江的垂直人渗补给及侧向径流补给，地表蒸发、层间径 流为地下水主要排泄方式。 ２地下连续墙施工的要点及措施 地下连续墙施工过程中容易出问题的地方主要有 导墙施工、泥浆制作、成槽施工、下放和起拔锁口管、清 槽等重点环节。 ２．１导墙施工 减少坞首基坑土方开挖，并结合地基防渗，坞首周边采 用６００ｍｍ厚钢筋混凝土地连墙围封，墙顶高程 １０。２ｍ，底高程－－３５．０ｍ。船坞防渗主要采用围封地 连墙截渗，坞首采用６００ｍｍ厚钢筋混凝土地连墙，坞 一导墙在液压抓斗地下连续墙施工中起重要作用，它 集挡土、抓斗挖槽导向、建造地连墙水平和垂直测量基 准、储存泥浆、防止槽孔坍塌、安放钢筋笼、设置混凝土 室由８００ｍｍ厚钢筋混凝土地连墙和外围２２０ｍｍ厚素 砼围封防渗地连墙构成，为确保防渗效果，设计对 ６００ｍｍ厚、８００ｍｍ厚地连墙接缝处墙后采用高压摆喷 封堵。坞首两侧顺岸码头钢筋混凝土地连墙厚 浇筑平台、固定锁口管、作为锁口管顶拔器承载面等作 用于一身，同时还能为施工提供一个便于操作的作业面 平台。所以在导墙施工中就要重点防止导墙开裂、位移 下沉、受压变形。根据我们的现场实际情况主要有以下 几个问题： ８００ｍｍ，东侧地连墙长５４ｍ，西侧长６０ｍ，顶高程１．７ｍ， 底高程－－２８．０ｍ。下坞通道两侧钢筋混凝土地连墙厚 ６００ｍｍ，每侧长９６ｍ，顶高程１．０ｍ，底高程一１６．０ｍ。 （１）导墙因变形净宽缩小导致抓斗不能顺利下放成 槽。出现这种问题的主要原因是导墙拆模后沿纵向支 撑不足和地下水位较高以及挖槽时导墙背后土体塌方 受力不平衡所致。解决这些问题的措施是导墙达到一 定强度拆模后，每隔２ｍ左右在导墙内侧墙面用直径不 小于ｌＯＯｍｍ的木方或圆木分上下两层对撑，垂直间距 约８００ｍｍ。导墙在没有达到设计强度以前禁止重型机 场地在钻探深度范围内所揭示的地层均为第四纪 松散沉积物，主要由粉土、粉细砂构成，问夹淤泥软粘性 土薄层或透镜体。根据地下水赋存和埋藏条件，场地钻 探深度范围内揭示的地下水类型为孔隙性潜水，⑤层及 以上土层共同构成场地潜水含水层，①层、④ 层、⑤ 、 ⑤。层赋水性较好，室内垂直向渗透试验平均渗透系数 械和大型运输设备在旁边行驶，以免导墙受压变形。导 墙施工时钢筋笼绑扎和混凝土浇筑严格按要求进行。 地下连续墙施工前必须将地下水位降至施工作业面 ２．Ｏ～３．Ｏｍ以下，避免因地下水位太高或槽孔上部有 Ｋ—Ａ×１０～ｃｌｎ／ｓ，具中等透水性。场地位于长江水 域，江水通过江底粉砂层与地下水直接连通，地下水受 ＊收稿日期：２０１０—１１—１８ 第一作者简介：王克苏（１９５８一），男（汉族），江苏泗阳人，工程师，现从事工程监理工作。 ３２ 西部探矿工程 ２０１１年第９期 杂填土引起成槽过程中槽孑Ｌ上部土方坍塌。若导墙变 形程度不大仅成槽抓斗不能顺利下放，可用风镐人工打 掉导墙内侧混凝土；若导墙变形严重和槽孔上部孔壁塌 方非常厉害，引起路基作业面下沉危及成槽机安全不能 继续施工，这时只有先暂停成槽，处理好导墙和路基问 题。可先用挖掘机回填槽孔，清理导墙已损坏的部分， 们在坞首施工时正常进度达到每天２幅墙体，每幅墙体 的理论方量约１４０ｍ。，两幅共需２８０ｍ３左右的浆量。 一个大泥浆池大小约有３００ｍ３，我们现场实际控制储浆 池里储存２００ｍ。左右的泥浆，搅浆池储存２００ｍ。左右 的泥浆，另外再加上浇筑置换出来的回浆，这样基本上 就能保证每天２幅墙体的进度。所以搅浆池、储浆池的 在塌方处用掺人２Ｏ 的水泥土分层填实，然后在填实 的土层上重新制作导墙，同时确保把地下水位降至规定 总浆量控制在成槽进度的１．５倍比较合适。通过我们 的实际施工发现，这样的控制基本上是合适的，同时也 的要求。 （２）导墙中心线与地下连续墙轴线重合误差不满足 规范要求和内墙面不竖直。两条中心线交叉或偏移过 大造成误差不满足规范要求，这样很可能会出现墙体间 错缝，造成质量缺陷。内墙面不竖直导致挖槽导向不 好，会引起墙体垂直度不满足规范要求，进而造成挖槽 困难。抓斗在槽孔中依靠自重自由落体挖土，一旦槽壁 不竖直，抓斗挖土就会不顺，越到槽孔底部，其偏差就越 大，就会凭空增添许多不必要的困难。解决这个问题的 办法是导墙施工放样时必须保证导墙中心线与地下连 续墙轴线重合，其误差不得大于±ｌＯｍｍ，导墙净宽应 等于地下连续墙设计宽度加５０ｍｍ，其误差不得大于 士ｌＯｍｍ，导墙内壁垂直度不得大于０．５ 。在导墙立 模时必须使模板上下竖直，采取加固措施，在浇筑导墙 混凝土时不能发生下部跑模、涨模等问题。 ２．２泥浆制作 泥浆在地下连续墙施工中起到至关重要的作用，泥 浆能否起到固壁维稳将成为顺利挖槽的关键。在成槽 时，孔壁的稳定必须依靠质量合格的触变泥浆，始终让 泥浆液面保持高出地下水位２．Ｏｍ以上。槽孔中充满 泥浆可以平衡孔壁的土压力、水压力，还可以通过泥浆 液面在孔壁上的压差作用，从而在槽孔壁表面形成一层 颗粒状的胶结物——泥皮。这个泥皮对保持孑Ｌ壁稳定 起着关键作用，长时间的稳定给后面的工序操作提供了 很大的时间余地。我们施工现场的泥浆主要采用膨润 土、增粘剂ＣＭＣ、烧碱、水等材料按一定比例配制而成。 在泥浆制作过程中要注意以下几个问题： （１）在施工现场合理安排泥浆池的数量以及所需的 浆量。我们这次在现场安排了３个大泥浆池，尽量让泥 浆池的功能安排合理，又能充分满足成一个槽孔必需的 浆量。３个泥浆池分别为搅浆池、储浆池（供浆池）、回 浆池，首先把按比例搅好的泥浆不停地放入搅浆池，然 后泵人储浆池经过静置发酵２４ｈ以上以待备用。其次 当槽孔浇筑置换出的泥浆泵人回浆池，经过初次沉淀处 理后再次泵入搅浆池，再泵人储浆池。同时泥浆配制需 要一定的数量，一般情况下按现场成槽的进度而定。我 能够保证泥浆制作与工程整体有效衔接。 （２）泥浆指标的检验。泥浆检验主要有搅浆池泥浆 指标检验、储浆池泥浆指标检验、槽孔内泥浆指标检验、 回浆泥浆指标检验４个方面。新搅拌泥浆不检验就不 知道泥浆能否满足规范要求，储浆池泥浆不检验就不知 道能否满足成槽要求，槽孔内泥浆不检验，形成泥皮的 厚薄、泥浆抗渗性能变差以及泥浆质量恶化程度就不清 楚，务必会影响成槽挖掘进程和孔壁的稳定，清槽后泥 浆不检验就不能保证墙体的浇筑质量，浇筑置换出的泥 浆不检验，就无法判断泥浆是继续回收还是废弃。泥浆 指标如表１所示。 表Ｉ泥浆指标一览表 ２．３成槽施工 在前面导墙制作、泥浆配制、筑填施工路基等准备 工作基本就绪后，下面就可以进行成槽施工，它是地下 连续墙施工是否顺利的关键一步，也是地下连续墙施工 质量是否完好的关键一步。 （１）槽孑Ｌ两个方向垂直度的控制。挖槽这一工序我 们采用二抓一扫法，槽孔放样宽度是６ｍ，单号槽孑Ｌ实际 挖槽宽度为６．８ｍ，其中锁口管直径０．６ｍ，每边外放 ０．Ｉｍ，抓斗满抓宽度２．８ｍ。挖槽顺序是先挖一侧，再 挖另一侧，然后扫平中间土体。这样可以保持抓斗在挖 槽过程中前后左右受力基本平衡，能够最大限度地减少 成槽垂直度误差。同时我们选派经验丰富的成槽机驾 驶员挖槽，尤其保持槽孔上部抓斗刚开始操作要领，注 重抓斗竖直向下，为槽孔下部做好导向，保证整个挖槽 质量。另外我们从物质上给予奖励或采用有激励性的 ２０１１年第９期 西部探矿工程 ３３ 承包机制，从主观和客观两方面提高操作人员的积极 性，保质保量地完成挖槽任务。 （２）在槽孔轴线一定范围内地下水位的控制。有时 中这种不利情况大大减少。其次还有单号孔挖槽不垂 直的问题，这样就会造成锁口管下部不能按照预先设计 因场地条件的和降雨原因，导致在部分低洼处地下 水位升高，不能满足施工要求。地下水位越高，平衡它 所需用的泥浆密度就越大，槽壁出现塌方的可能性也就 好的位置去摆放。如果孔型呈正“八”字的话，导致由于 锁口管可能下部偏移占用双号槽孔的宽度，造成双号槽 孔钢筋笼很可能不能顺利下放的问题。或者还可能导 致本幅墙体锁口管下部外侧空隙变大，增大土方回填 量，也就容易产生混凝土绕渗问题，造成双号槽孔挖槽 越大。为了保证槽孔挖槽的顺利进行，必须根据现场施 工需要，部分或全部地降低地下水位，增大泥浆液面与 地下水位的高差，来保持槽壁的稳定。一般泥浆液面高 时遇到混凝土障碍难以顺利成槽。如果孔型呈倒“八” 字的话，就会导致本幅墙体钢筋笼不能顺利下放，也增 出地下水位１．０～１．５ｍ，施工中若发现漏浆或跑浆，及 时补浆。当时我们在进行坞首西侧一槽孔成槽时，才挖 至作业面下３ｍ深左右时，出现槽孔孔壁坍塌，路基也 发现裂纹，随着深度的不断加深，孔壁坍塌越来越严重， 成槽机下的路基也缓慢下沉，其中一侧导墙发生断裂， 后来不得不中断挖槽施工。我们重新换填掺有２０ 左 右的水泥土，分层夯实，同时在塌方周边采用深井和井 点降水组合方案，取得了令人满意的效果。此幅墙在后 来的挖槽施工中，槽壁上下稳定，顺利地完了成余下的 其他工序，直至浇筑结束。 ２．４下放、起拔锁口管 锁口管问题是成槽工序结束后又一个疑难杂症，在 我们这次４ 坞坞首施工中吃了太多的苦头。当时我们 在坞首６００ｒａｍ厚的地下连续墙施工中，按照其设计要 求，混凝土浇筑深度控制在导墙面下６．０ｍ处。针对这 一情况，我们采用单双号问隔成槽的方法，单号槽挖好 后，在槽孔两侧规定的位置各下一根锁口管，钢筋笼下 好后浇混凝土控制在导墙面向下０．５～１．０ｍ处，这样 便于双号槽成槽施工。这样就出现了不少下了两根锁 口管后钢筋笼无法顺利下放延误后续工作的不利情况。 另一方面在锁口管起拔的过程中也出现了不少问题，在 混凝土浇筑完成后，由于时间掌握不佳提前起拔，导致 锁口管刚一松动，其下部就涌入了７．０～８．０ｍ长的混 凝土，还有停电等原因错过了最佳起拔时机导致锁口管 起拔非常困难。 （１）校直锁口管或修整槽孔孔壁。我们挖好一幅槽 孔的深度是３３．０ｍ，配装的锁口管是３５．０ｍ，一根锁口 管一般由２节或３节组成。开始时锁口管接头处有 ２０ｍｍ左右的接缝，如果在接缝处有刚浇筑的液态混凝 土侧向力作用的情况下，容易在锁口管接缝处形成弯 曲，其弯曲偏移约有１００ｍｍ之多。这样在双号槽吊放 钢筋笼时就有可能在单号槽原来锁口管接缝处不能顺 利下放，此时就会出现难以处理的情况。在实际施工双 号槽孑Ｌ时就遇到了不少这种情况，当时我们采取了接缝 处焊接垫铁校直锁口管的措施。在这以后，双号槽施工 加了抓斗修整孔壁的困难，这同样会延误工序操作时 间，加大了槽孔沉渣淤积厚度和孔壁塌方的危险。最后 甚至会出现墙体间夹泥、渗漏等质量问题。针对这种槽 孔侧壁不垂直的问题，，我们充分利用成槽机上前后左 右纠偏仪的纠偏作用，对成槽机驾驶员进行技术交底， 在成槽过程中如发现抓斗在槽孔下部发生偏移就要进 行强力纠偏，不停地修正孔壁。平时不断提高驾驶员的 质量意识和操作技术，力争提供一个令人满意的合格槽 孔。还要求我们现场管理人员尽量把施工中可能会出 现的困难考虑在前面，能够采取一些主动控制的措施， 避免出现一些不必要的麻烦。 （２）起拔锁口管。混凝土浇筑完毕后，架上锁口管 起拔器，一般经过３～４ｈ墙体下部混凝土初凝后，准备 开始起拔锁口管。开始先起拔１５０～２００ｍｍ，间隔 ３０ｒａｉｎ后，再起拔１５０￣２００ｍｍ，这样进行３～４次左右 后，正常起拔，直至起拔结束。这样间隔起拔可以防止 因锁口管起拔太早，导致槽孔底部尚未凝固的混凝土涌 入下端开口的锁口管和充填锁口管拔离后的空位影响 随后的双号槽孔下部土体开挖。如果锁口管起拔得太 迟，又会出现起拔困难的问题。有一次，一幅８００ｍｍ 厚墙体刚浇筑完就下起了暴雨，下雨导致高压线停电， 从而错过了最佳起拔时间。待雨停来电后立即起拔，已 经拔不动了，起拔器把导墙平台压得下沉和导墙混凝土 都压碎了，后来又把两根直径６００ｍｍ的锁口管垫在下 面继续强制起拔，把锁口管都压弯了，仍然无济于事，最 后只有暂时放弃等待进一步处理。后来在锁口管旁边 导墙位置重新开挖、绑扎钢筋，浇筑了加大、加强、加深 型导墙基础，同时把锁口管另一侧２．８ｍ宽、２８ｍ深的 土体全部挖空，然后用挖掘机侧击锁口管上部，让其与 浇筑好的墙体松动，再架上顶拔器，终于千辛万苦把这 根定海神针拔了上来。就这样已经耽误了一个多月，但 是避免了一定的经济损失和不能拔出锁口管后墙体接 缝处的处理难题。 （下转第４１页） ２０１１年第９期 西部探矿工程 ４１ 产生“激动”和抽吸作用易引起孔壁的失稳，造成孔内事 故。因此，严格遵守钻探操作规程，也是提高钻探效率 的重要措施之一。 ４施工中存在的问题 （１）在１１９８．２２￣１３５７．８９ｍ孔段施工过程中，采用 了低固相植物胶锯末泥浆，实现了护壁堵漏及润滑减 阻，但泥浆施工，延长了工期、增加了成本及降低了生产 下钻的速度，坚持钻孔回灌，有效地保证了孔壁的稳定。 同时，采取ＳＹＺＸ７５液动潜孔锤绳索取芯钻具，并合理 选择金刚石钻头等措施，提高了钻进效率。该钻孔的圆 满完成为该地区深部地质找矿提供了可靠的依据，为今 后的钻探施工积累了丰富的经验，同时也验证了现有小 口径钻探设备和机具在施工１０００ｍ以深钻孔的性能和 能力。 参考文献： 效率（小时效率１．１８ｍ／ｈ）。 （２）由于我们首次施工１３５７ｍ深的钻孔（ ７７ｎ１ｍ终 孔），对当地地层了解不够，考虑孔内及其他不安全因素 ［１］熊伟，等．河北蔡家营锌金矿区绳索取芯金刚石钻进工艺 口］．探矿工程（岩土钻掘工程），２００８（６）． 太多，应用钻进参数偏小，施工保守，影响了钻进效率。 ５结语 在钻进参数方面，采用了以压力平衡钻进为理论指 导的中钻压、小泵量、高转速的钻进原则。严格控制提、 Ｅｚ３孙涛，等．植物胶冲洗液的性能及新型植物胶ＱＭ的开发 研究ＥＪ３．探矿工程（岩土钻掘工程），２００４（４）． ［３］刘广志．金刚石钻进手册［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９１． （ｄａ接第３３页） ２．５清槽 槽孔底部淤积物是墙体夹泥、墙体空洞等质量问题 的主要来源。所以我们在实际施工中非常重视清渣工 作，达不到要求决不能下钢筋笼、浇筑混凝土。规范要 出，孑Ｌ底沉渣厚度变小，清渣器应同步跟进，以保持清渣 器底口与淤积面的距离。反循环法所需风压Ｐ计算有 如下公式： Ｐ—ｌ。浆・ｇ・ｈ＋△户 式中： ——泥浆比重，ｇ／ｃｍａ，一般取１．２０； ｇ——重力加速度，Ｎ／ｋｇ，一般取９．８； ——求沉渣厚度不大于１００ｍｍ。我们在进行４＃坞坞首施 工时，主要采用气举反循环清渣工艺技术。 （１）气举反循环清渣工艺的原理。气举反循环清渣 工艺是利用压缩空气通过清渣器内的送风管把空气送 到槽孔底部，此时高压气体和泥浆在浆液混合器内形成 种小于泥浆密度的浆气混合物，它与清渣器外的泥浆 形成密度差，槽孔内的泥浆通过清渣器不断上升，并在 气压动量的联合作用下，此时槽孔中不停地补充泥浆， 从而形成流动，同时清渣器的横截面积大大小于清渣器 外与槽孔间的断面积，便形成了脉冲式流速、流量的反 循环，浆气混合物携带沉渣从清渣器内反出，排出管外。 （２）气举反循环操作时注意事项。清渣器下放深度 保持下口距离沉淤面４００＂－－－５００ｍｍ为宜。我们在４ 坞 地下连续墙施工中清渣工序采用１０ｍ。的储气罐，清渣 器外管直径１５０ｍｍ，内管选用直径２５ｒａｍ的镀锌无缝 钢管，浆气混合器用直径２５ｍｍ的钢管制作，在１．５ｍ左 右长度范围内打５～６排小孔，每排４个直径８ｍｍ的孔 即可。开始要清渣时，打开送风管阀门后就开始补充泥 一浆液混合器沉没深度，ｍ； △ｐ——供气管道压力损失，一般取０．０５～ ０．１ＭＰａ。 清渣完成后，沉渣厚度应控制在１００ｍｍ以内，槽 孔底部０．２～１．５ｍ处泥浆比重不大于１．２，含砂量不大 于５ ，粘度在２２～３０ｓ之间，这样就为浇筑混凝土浇 筑保证墙体质量准备了良好的条件。 ３结语 针对上述问题，在施工过程中，我们狠抓导墙制作、 泥浆制备、开挖成槽、下放和起拔锁口管、清渣等重点环 节，同时也不放松测量放样、槽段划分、刷壁、制作和吊 放钢筋笼、水下混凝土浇筑等工序。施工前做好各项准 备工作，施工中控制好各个操作环节，施工后妥善处理 好出现的各种问题，及时总结经验教训，不断提高处理 实际复杂问题的能力。我们相信这样一定能够最大限 度地控制地下连续墙的各个施工环节，顺利保质保 量地完成施工任务。 参考文献： 浆，清渣过程中特别要注意泥浆的损耗情况，严防因失 浆过多而造成塌孔。清渣结束后，先关掉送气管阀门， 再打开储气罐底部放气阀门，储气罐里的空气放完后拆 ［１］丛霭森．地下连续墙的实际施工与应用ＥＭ３．中国水利水 电出版社，２００１． 掉送风管接头。开始时送风量应从小到大，风压应大于 孑Ｌ底水头压力。当孔底沉渣较厚时，可适当加大送风 量，并适当左右移动清渣器以利排渣。随着沉渣的排 Ｅ２３ ＧＢ５０２０２—２００２建筑地基基础工程施工质量验收规范 ［ｓ］．机械工业出版社，２００３．
