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砂土地层地下连续墙施工技术
作者：朱剑波
来源：《科技创新与应用》2013年第30期
摘 要：杭州地铁2号线4标采用地下连续墙作为围护结构。地下连续墙成槽需穿过厚度平均为16m的砂质粉土层，该层土含水量高、渗透系数大，容易造成槽壁的坍方及墙面露筋、接缝渗漏水等质量问题，影响地下连续墙施工及整体车站结构质量。本文结合以往工程实际经验，理论分析了槽壁稳定性，实际采用提高泥浆质量、降水方法防止槽壁塌方，控制地墙混凝土质量。工程实践表明，效果明显，所有施工的地下墙均未发生坍方现象，开挖后墙面质量较好。
关键词：基坑；地下连续墙；泥浆；槽壁稳定；降水 引言
砂性土层中地下连续墙施工是地墙施工中比较困难的一种。其难度在于成槽时易坍方，成墙后墙面易露筋，且易发生地墙接缝漏水现象。本文通过具体施工实例，探讨砂性土层中地下连续墙施工经验，为以后类似工程提供参考。 1 工程概况 1.1 工程地质情况
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杭州地铁2号线一期工程SG2-4标段位于杭州市萧山区市心北路，横跨建设一路和建设三路。工程场区内地势较平坦，整个场地的地面高程在5.16～6.68m。场地浅表为厚1～2m的填土，其下为厚度约16m左右的粉土及粉砂层。埋深18m以下为厚度达20m左右的高压缩性流塑状的淤泥质土或灰色粉质粘土，局部夹粉砂，再下部为含砾系砂层和圈砾层。
车站埋深约16m，基坑开挖以③2、③3砂质粉土，③51砂质粉土夹粘质粉土为主，基础底板落在③51砂质粉土夹粘质粉土及③61层砂质粉土夹粉砂层中。 1.2 工程具体情况
两座车站为建设一路站和建设三路站，均为地下二层岛式车站，由车站主体部分、出入口及风道组成。车站采用双层双跨或两层三跨的箱形框架结构。主体长179.5m，标准段宽18.5m，端头井宽22.7m，标准段挖深17m，端头井挖深约19m。附属结构由4个出入口、2个风亭和一个紧急通道组成，分别设于车站端部两侧。
本工程车站主体围护采用800mm厚地下连续墙，建设一路站原设计78幅地墙，后增加两堵封堵墙，共6幅地墙，现合计共84幅地墙；建设三路站原设计71幅地墙，后增加两堵封堵墙，共6幅地墙，现合计共77幅地墙。地连墙墙深具体见表2。 2 地下连续墙成槽的施工难点 2.1 地下连续墙槽段易塌方
本工程施工地质为杭州典型的粉砂土质，该土质自稳能力差，易塌方。且本工程在杭州萧山主干道上施工，车流量极大，一旦发生塌方事故，后果不堪设想。如何防止成槽过程槽壁坍方是本工程地墙施工最大难题。 2.2 地下连续墙施工质量问题
砂性土地质地墙开挖时，经常会出现墙面大面积露筋；接缝渗漏水严重，甚至形成险情；本工程为全外包防水，对地墙表面混凝土质量要求非常高。如何控制地墙质量是本工程又一难题。
3 砂土地层地下连续墙技术控制措施 3.1 采用优质泥浆保证地下连续墙质量
地下连续墙护壁泥浆是保持槽壁稳定，控制开挖时地下连续墙质量的决定性因素。尽管大家对地墙护壁泥浆的重要性认识都很到位，但实际施工时，仍普遍认为泥浆防止槽壁坍塌主要是通过泥浆的压差（泥浆的静水压力抵抗作用在槽壁上的土压力和水压力），而对泥浆形成的泥皮作用和泥浆的渗透性重视不够。一些经典公式如梅耶霍夫（G·G·Meyerhof）经验公式中计
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算临界稳定槽深也只和静止土压力系数及土和泥浆的浮重度有关而与泥浆粘度及含砂率等因素无关。以至于遇到砂性土等复杂地质情况时，往往一味采取通过增加泥浆比重，提高泥浆液面，降低地下水位等方法处理，其结果是费用大，效果不明显，且成墙质量差。
笔者通过若干砂性土工程，认为槽壁稳定的最重要因素为泥浆在压力差作用下渗透入地基土，并填补地基土孔隙，阻挡水的侵入，在槽壁上形成薄薄的泥皮。日本藤井的清水试验也有力的证明了这一点。所以保持槽壁稳定，提高地墙质量的根本因素是提高泥浆的质量，其中粘度和含砂率是最主要的指标。
我们吸取了以往砂性土中施工的经验，在杭州SG2-4标中，项目部选用了一种以聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）为主材的高分子聚合物泥浆材料（简称优钻100），该材料遇水之后产生膨胀作用，可以极大地提高泥浆黏度，可在槽壁表面形成一层坚韧的胶膜，防止槽壁坍方，且该泥浆不与槽段开挖出的土砂发生反应，不产生大量的废泥浆，同时由于其黏度高，悬浮土渣的功能比一般泥浆强，可以在很大程度上控制沉积在槽底的土渣数量，提高混凝土质量，减少避免接头渗漏水概率。
砂性土中地墙表面露筋是质量通病，有的甚至进入地墙表面10cm之多。一般认为地墙露筋是因为成槽时垂直度差引起的，但实际上根本原因是槽段壁面颈缩而引起的，成槽及下放钢笼到浇混凝土时间越长，露筋越厉害。聚合物泥浆向地基土渗透，充填在土体颗粒间隙之间的聚泥浆浆液在轴向受到水头压力时，通过所含水分子的作用，能将压力向各个方向均匀传递，又因其胶膜坚韧，抗剪性强，大大提高了聚泥浆抗壁面颈缩的能力。因而地墙表面也就不会出现露筋现象。
实际施工中项目部泥浆黏度一般控制在28s-30s，比重1.02～1.04，同时严格控制含砂率在规范要求范围内，实际效果较好。 3.2 采用泥砂分离器改善泥浆性能
砂性土层中循环泥浆含砂率非常高，如不及时处理，将会严重影响循环泥浆质量，形成的泥浆胶膜（泥皮）厚、失水大、没有韧性，对槽壁稳定及地墙露筋、墙缝渗漏水产生较大影响。成槽前必须及时对泥浆中的泥沙进行分离，目前地墙施工中一般用沉淀法处理泥浆，该方法不能及时有效的处理泥浆中的泥沙，特别是细小泥沙。
项目部施工时特别在泥浆系统中设置泥砂分离器，该分离器及振动筛和旋流器为一体，能极大的处理循环泥浆中的泥沙。提高泥浆利用率30%以上，节约成本，提高地墙质量。 3.3 采用井点降水控制槽壁稳定性
在成对槽前项目部结合基坑降水，采用深井降水，降低地下水位。深井间距15m，距地墙内边4m，深度24m，施工槽段提前3天进行井点降水，井点降水有以下三个作用：①使土体具有足够的时间充分固结；②降低了地下水位，即降低了粉砂土层水头压力，从而增大了槽内