地下障碍物众多的软土地区“两墙合一”施工技术

▍摘 要

摘要：鉴于地下连续墙良好的围护性能与结构性能，“两墙合一”施工技术能最大限度地利用地下空间，因此被越来越广泛地应用于城市中心工程。沿海城市地质情况普遍较复杂，多为软弱土层，对地下连续墙成槽护壁质量要求高，通常采用TRD水泥土搅拌墙或三轴水泥搅拌桩两种工艺作为连续墙护壁兼外围护止水帷幕。通过结合工程实际对地下连续墙及其两侧护壁、内衬墙施工质量控制等关键技术进行研究分析，为类似复杂环境条件下的“两墙合一”施工提供参考。

关键词：TRD；三轴水泥搅拌桩；地下连续墙；障碍物；内衬墙；防渗漏‍

▍1 工程概况

浙江省全民健身中心工程位于杭州市体育场路153号，建筑整体分为地下3层，地上11层，总建筑面积197135.60m2，为国内规模较大的全民健身中心。工程地下室与南侧潮鸣艮山单元XC0202–R21–01地块拆迁安置房地下室连成一体，共用一个基坑支护体系，整个基坑落地面积30 065m2，开挖深度15.35~20.55m。

由于工程位于杭州市中心地段，场地规划红线逼近周边城市道路与居民楼，为充分拓展地下空间，地下室外墙采用了“两墙合一”施工技术，整个基坑共计135幅地下连续墙，墙底部标高–36.300~–41.550 m，顶部高度–1.30 m。地下连续墙总延长米约为772 m，混凝土设计强度均为C30，抗渗等级为P8，钢筋保护层厚度迎水面70 mm，迎坑面50 mm，槽段之间采用H形钢接头。地下连续墙采用外侧TRD工法等厚水泥土搅拌墙+内侧三轴水泥搅拌桩的成槽护壁加固措施，其中TRD兼作截水帷幕。地下连续墙与TRD水泥土搅拌墙均为800 mm厚，三轴水泥搅拌桩为850mm厚，地下连续墙内衬墙为250mm厚。

▍2 “两墙合一”技术难点

2.1成槽护壁质量控制

根据地质勘察报告，场地内存在大量粉土和粉质粘土，施工时易产生渗水，并造成局部塌陷，不利于地下连续墙成槽作业。因此，设计上采用TRD水泥土搅拌墙和三轴水泥搅拌桩作为地下连续墙槽壁加固措施，而当TRD水泥土搅拌墙或三轴水泥搅拌桩的纵向位置偏差过大、槽壁垂直度未达到要求时，容易造成地下连续墙混凝土超灌、保护层厚度偏大等问题，增加后期剔凿工作量及成本。因此，TRD水泥土搅拌墙和三轴水泥搅拌桩施工质量控制对于地下连续墙成型质量至关重要。

2.2地下连续墙施工质量控制

地下连续墙主要施工流程包括成槽作业、钢筋笼制作与吊装、混凝土浇筑等，成槽施工时成槽机垂直作业水平、成槽泥浆比重、成槽时间等因素影响到成槽尺寸，进而影响后续钢筋笼的下槽安装等。同时，钢筋焊接质量、架立桁架设置等钢筋笼制作水平，也将直接影响到钢筋笼吊装下放及变形程度。此外，地下室边梁、壁柱与地下连续墙的连接需提前预埋大量接驳器、锚固钢筋等。根据大量工程实际经验表明，在现有工艺下，地下连续墙钢筋笼的预埋件位置容易出现偏差、错位，其精度通常达不到要求，需后期补焊。

2.3内衬墙施工质量控制

由于内衬墙位置紧贴地下连续墙，施工时单侧支模难度大。若采用传统的木模板支模，需要在连续墙钢筋笼上预埋大量对拉螺杆，对拉螺杆偏位、错位将增大模板安装难度。同时，若对拉螺杆与钢筋笼连接、对拉螺杆与木模板连接无法得到保障，衬墙混凝土浇筑时容易出现胀模、错台现象，且对拉螺杆在一定程度上增加了内衬墙渗漏水的风险。

2.4防渗漏施工质量控制

采用地下连续墙“两墙合一”技术的地下室外墙防渗漏系统由多道防水层、多个防水节点共同组成。在以往的工程中，因施工不当经常导致TRD止水帷幕产生渗水路径、地下连续墙型钢接头处夹泥及错位变形、内衬墙出现裂缝等不良现象产生。因此，控制好每道防水层以及每个防水节点的施工质量对于地下室防渗漏格外重要。

▍3 施工方案及技术措施

3.1成槽护壁施工技术

由于基坑围护结构与场地围墙的距离普遍在3.7~15.3m，大部分区域TRD工法机没有足够的场地行走，因此TRD工法机与三轴搅拌桩机均放置在基坑内一侧，沿基坑边以先TRD水泥土搅拌墙、后三轴水泥搅拌桩的顺序依次行走施工。其中，三轴水泥搅拌桩应在TRD水泥土搅拌墙形成一定强度后，沿同一方向进行施工，以减少彼此之间的相互扰动。

3.1.1 TRD水泥土搅拌墙施工流程

本工程地下室层数多、土方开挖深度深，因此采用如图1所示三步（三循环成墙）施工工艺，确保TRD水泥土搅拌墙的连续成型质量。施工流程：锯链式切割箱钻至预定深度后，首先注入挖掘液先行挖掘、松动土层一段距离，然后回撤挖掘至原处，再注入固化液向前推进搅拌成墙。当天施工的墙体应搭接已成型墙体，搭接宽度为300~500mm，搭接区域成墙速度控制在48h内不大于30m。

障碍物处理：对于影响TRD工法成墙质量的不良地质和地下障碍物，采用振动锤水冲工法与全回转钻机结合法进行事先处理，同时适当提高水泥掺量，避免墙体搅拌不均匀，产生渗水路径。

3.1.2三轴水泥土搅拌桩施工要点

水泥土搅拌桩垂直度控制时，在桩架上焊接1半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂1个铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，以此将钻杆垂直度误差控制在0.5%内。

3.2地下连续墙施工技术

地下连续墙施工工艺流程：导墙施工→成槽→下钢筋笼→浇灌混凝土→下一幅槽段循环。施工时采用“隔一跳一”的顺序成槽，并分成多段、多个首开幅进行施工，加速地下连续墙施工进度。

3.2.1成槽施工

（1）设备选择。施工前通过试成槽确定合适的成槽机械、护壁泥浆配合比、施工工艺等技术参数。本工程采用成槽机进行地下连续墙成槽施工，具有成槽效率高、成槽垂直度控制能力强等优势。

此外，在安置房区域西侧的地下连续墙存在连续转角，由于转角处难以设置型钢接头，因此将分隔点设置在两转角之间，由此形成2个L形连续墙。两幅L形连续墙短边仅为1.5m和1.9m长，如使用成槽机下槽，其抓斗过大容易卡在槽壁内，且成槽尺寸得不到保证，造成槽宽过大，导致混凝土超灌和钢筋笼倾斜、偏位等现象。对此，通过采用抓斗更小的金泰SG35型号成槽机进行成槽作业，其相对小巧灵活的抓斗能够有效解决上述问题。

（2）试成槽。为准确了解软弱土层下地下连续墙成槽后的槽壁稳定性，在正式成槽前，选择北侧相对远离周边建筑的DLQ20幅连续墙进行试成槽，避免槽壁塌孔对周边建筑造成影响。DLQ20幅连续墙开挖至设计槽底标高后，进行槽壁静置试验。鉴于DLQ20幅连续墙静置34h时后槽壁底部产生大面积塌孔，得出该类软土地质条件下地下连续墙成槽稳定性极限值为34h。后续根据极限值将正式施工时的成槽静置时间调整为24h以内，即成槽验收后必须在24h内完成钢筋笼安装、混凝土浇筑工作。

（3）坍塌槽段处理。对试成槽坍塌槽段及空洞区域进行砂土回填，为了确保重载硬化道路承载力和吊装施工的安全性，坍塌部位施工道路采取高压旋喷加固措施后再施工。安全隐患（空洞）区域外扩2m均需加固处理，回填方式采用在空洞区域打5个直径20cm圆孔回填砂土，回填时先回填四周，再填中间区域。空洞区域内砂土回填完成后，在导墙内侧布置2排直径800mm高压旋喷桩进行土体加固，桩间搭接150mm，桩长25m，水灰比1.0，水泥掺入量25%。施工过的槽壁及回填的空洞区域采用间断性注浆，水文钻机引孔后布置注浆管，槽壁内布置1根36m注浆管，回填区域布置5根9m注浆管。注浆管采用截面32 mm×2.5 mm焊接钢管，注浆水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.8。先槽壁内注浆，后回填区域注浆，地面帽浆后进行下一根注浆。注浆一轮后进行第二轮注浆，直到6根注浆管均无法继续注浆为止。当导墙和重载硬化道路达到重载要求且高压旋喷桩完成15 d后方可进行成槽作业。

（4）槽段障碍物处理。地下连续墙成槽时，仍有少数位于TRD水泥土搅拌墙与三轴水泥搅拌桩之间的老旧基础未在清障作业以及TRD水泥土搅拌墙、三轴水泥搅拌桩施工过程中被发现并清理。现场成槽机抓斗遇到此类障碍物时，难以靠自身抓斗下落重量和液压抓力破除。此时，应先使用场地内现有旋挖桩机对地下障碍物进行破碎处理，然后再用成槽机对破碎基础进行清运。另外，地下障碍物清理过程中，障碍物有可能对两侧槽壁产生破坏，严重影响地下连续墙成型尺寸的部位，应先对槽段进行回填并注浆加固，待土体强度满足要求后再继续成槽。

3.2.2钢筋笼施工

（1）钢筋笼制作、运输。根据现场地下连续墙分布及成槽机和汽车式起重机数量，共设置3个钢筋笼加工厂配合地下连续墙多个首开幅的施工，使每幅钢筋笼的运输距离控制在150 m内，避免钢筋笼吊运时间过长产生变形，同时减小运输过程中的安全问题。钢筋笼在制作过程中通过钢筋笼内设置横向、纵向架立筋，防止钢筋笼运输、吊装过程中产生变形，横向架立筋每隔4 m设立一榀，纵向架立筋在幅宽不小于5 m时设置5榀，小于5m时设置4榀。钢筋笼总重量在21.9~52t，现场采用型号为SCC2500C的250t汽车式起重机作为主吊、150t汽车式起重机作为副吊，主吊起吊重量可达89.4t，最大起吊高度55.5m。钢筋笼上端设置2个主吊点，吊点采用32 mm圆钢与竖向主筋进行单边满焊，焊缝长度10d。

（2）钢筋笼入槽。钢筋笼吊下放至设计位置时应设置不少于两个标高控制点，以检测其高程是否达到设计要求，控制点位置应合理布置，确保钢筋笼整体处于水平状态。检测合格后应立即固定钢筋笼，钢筋笼入槽后至浇筑混凝土时总停置时间不超过4 h。

3.2.3墙体混凝土浇筑

由于多个首开幅的存在，相应地也有多个闭合幅，闭合幅与首开幅施工间隔较大，接头处夹泥，混凝土绕流固化严重。因此每幅闭合幅混凝土浇筑前，应对相邻的首开幅H形钢接头腹板内壁进行充分铣洗，铣洗次数相对连接幅至少增加20次以上，铣洗时刷头固定于成槽机抓斗侧壁上。

3.3内衬墙施工技术

内衬墙单边支模时采用可移动三角撑组合钢模板支模体系，该体系由模块化钢模板、三角钢支撑及预埋地锚螺杆组成。

3.3.1内衬墙主要施工工艺流程

施工准备→地下连续墙凿除→翻边及预埋地锚螺杆施工→防水施工→内衬墙钢筋绑扎→钢模板搭设→混凝土浇筑→拆模养护。

3.3.2连续墙表面处理

内衬墙施工前，地下连续墙内侧混凝土保护层以及超灌部分随基坑土方开挖逐层进行凿除，确保内衬墙宽度满足要求。对于地下连续墙表面夹泥应剔除干净，并用聚合物水泥防水砂浆修补平整。

3.3.3钢模板支设

地下3层内衬墙净高分别为3.15m、4.00m、4.00m，根据钢模的标准化模块尺寸2.6 m×1.5 m进行深化排布。施工时内衬墙上翻高度450mm，边梁底预留100~150mm，钢模下沿贴合上翻50 mm宽。单块钢模可满足地下3层内衬墙支模高度，而地下1层、地下2层则在标准模数基础上接1块900 mm高的附加钢模。内衬墙翻边内预埋25 mm地锚螺杆，地锚螺杆长550mm、间距600mm，伸入翻边的锚固端长400mm、外露段150mm，与地面成45°夹角向上。钢模底部与翻边接触面采用高粘泡棉粘接，防止混凝土浇筑时底部漏浆、跑浆。

3.4防渗漏措施

3.4.1结构自防水

地下连续墙分幅深化设计时，尽量将幅与幅间接头设置在壁柱处，利用壁柱对连续接头防水能力进行进一步加强。混凝土浇筑前，合理安排混凝土车进出场时间，确保混凝土的供应及时、充足，浇筑时应上下反复振动导管并缓慢提升，使混凝土从底到顶连续密实。内衬墙混凝土浇筑完毕后至少3d，方可拆除钢模板。拆模后衬墙表面立即涂抹养护液，避免混凝土出现细微裂纹，影响内衬墙整体防水性。衬墙后续涂抹20mm厚聚合物水泥砂浆修补平整、1.5mm厚水泥渗透结晶防水涂料、3mm厚抗裂纤维防水砂浆（蜘蛛丝）加强防水性能，衬墙表面铺设立贴的HDPE防护排水板将最终产生的渗水接引至墙底，并通过地下室排水沟进一步排出。

3.4.2连续墙接头节点防水

在每幅墙的型钢接头处铺设1m宽、0.3mm厚的止浆铁皮，防止混凝土沿型钢翼缘外侧绕流至另一端腹板，使刷壁难度增大并导致连接幅、闭合幅接头处产生渗流路径。连续墙与地下室底板连接部位采用如图2所示的丁字形通长止水钢板，止水钢板分预埋与焊接两次施工，其中竖板提前预埋于地下连续墙钢筋笼表面，横板在地下连续墙保护层凿除后焊接于竖板中间，焊接形式为满焊。两块钢板厚度应大于8mm，避免焊接时烧穿止水钢板，增加渗水隐患点。

3.4.3地下连续墙渗漏点处理

土方开挖过程中，当基坑支撑尚未完全成型并对围护结构产生反作用力时，地下连续墙在该工况时外侧承受最不利土压力的情况下，可能出现水平向细微裂缝并产生渗水点。对此，使用高压灌浆机钻孔注浆，将灌浆液送至墙体裂缝中，使其以裂缝为中心向周围扩散，填充混凝土裂缝将渗水部位完全闭合。

灌浆液选用水性微膨胀环氧树脂防水剂，相对于油性环氧树脂，其可在原注浆针头附近进行二次钻孔注浆，以免第1次注浆未完全闭合渗水路径。确保连续墙表面干燥无水迹后，在表面喷涂1层1.5mm厚的水泥基渗透结晶防水涂料后，再绑扎内衬墙，防止衬墙混凝土浇筑时连续墙渗漏水，降低内衬墙成型质量，从而影响整体防水性能。

▍4 结 论

（1）针对粉土和粉质粘土为主的软弱土层，采用外侧TRD水泥土搅拌墙、内侧三轴水泥搅拌桩的槽壁加固措施，组织好两者之间施工次序、施工工艺，确保地下连续墙成槽质量。在成本造价上，三轴水泥搅拌桩每延米造价1.35万元，而TRD水泥土搅拌墙每延米造价高达2.1万元，较三轴水泥搅拌桩成本高出一倍，但TRD水泥土搅拌墙的护壁和止水效果较三轴水泥搅拌桩效果更好，因此结合两种工艺作为地下连续墙槽壁加固措施，能够兼顾造价成本及施工质量。

（2）“两墙合一”技术使地下连续墙作为基坑围护结构的同时，兼做地下室永久外墙，拓展了地下空间。通过采取合理的成槽工艺，并注重钢筋笼制作、运输等施工工序，有效保证了地下连续墙的成型质量。

（3）采用可移动三角撑组合钢模板支模体系，相对木模板体系不仅提高了内衬墙成型平整度、垂直度，而且拼缝少、观感质量好。同时大幅减少对拉螺杆等埋件使用数量，极大地减少了地下连续墙钢筋笼预埋工作量，提升了施工效率，减少支模工序，节省作业时间。

（4）针对“两墙合一”的地下室外墙防水体系，采取合理的施工措施，保证了各道防水层的施工质量，满足设计防水抗渗要求。

综上所述，通过一系列有针对性的措施，有效解决了“两墙合一”施工技术在地下障碍物众多的软土地区施工时所面临的各类难题，可为类似地质条件下的地下连续墙施工提供借鉴。