一级造价工程师

第三节 地下工程施工技术

一、建筑工程深基坑施工技术

(一)建筑工程深基坑工程概述

依据住房城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质〔2009〕87号)

附件二中关于深基坑工程的规定：①开挖深度超过5m (含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程，②开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。

深基坑施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节，而深基坑支护结构技术无疑是.保证深基坑顺利施工的关键。

(二)深基坑土方开挖施工

深基坑挖土是基坑工程的重要部分，直接影响着工程质量进度。基坑的土方开挖工艺，主要分为放坡挖土、中心岛式(也称墩式)挖土，盆式挖土。前者无支护结构，后两者皆有支护结构。采取哪种形式，主要根据基坑的深浅、维护结构的形式、地基土岩性、地下水位及渗水量、挖掘施工机械及场地大小、周围环境等情况决定。

1.放坡挖土

放坡开挖通常是最经济的挖土方案。当基坑开挖深度不大(软土地区挖深不超过4m，地下水位低的土质较好地区挖深亦可较大)、周围环境又允许，经验算能确保土坡的稳定性时，均可采用放坡开挖。基坑采用机械挖土，坑底应保留200?300mm厚基土，用人工清理整平，防止坑底土扰动。待挖至设计标高后，应清除浮土，经验槽合格后，及时进行垫层施工。

开挖深度较大的基坑，当采用放坡挖土时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m。对土质较差且施工工斯较长的基坑，对边坡宜采用钢丝网水泥喷浆或用高分子聚合材料覆盖等措施进行护坡。在地下水位较高的软土地区，应在降水达到要求后再进行土方开挖，宜采用分层开挖的方式进行开挖，分层挖土厚度不宜超过2.5m。挖土时要注意保护工程桩，防止碰撞或因挖土过快、高差过大使工程桩受侧压力而倾斜。如有地下水，放坡开挖应采取有效措施降低坑内水位和排除地表水，严防地表水或坑内排出的水倒流回渗入基坑。

2.中心岛式挖土

中心岛式挖土，适用于大型基坑，支护结构的支撑形式为角撑、环梁式或边桁(框)架式，中间具有较大空间，此时可利用中间的土墩作为支点搭设栈桥。挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土，这样可以加快挖土和运土的速度。中心岛(墩)式挖土，中间土墩的留土高度、边坡的坡度、挖土层次与高差都要经过仔细研究确定。由于在雨季遇有大雨土墩边坡易滑坡，必要时边坡需加固。挖土应分层开挖，多数是先全面挖去第一层，然后中间部分留置土墩，周围部分分层开挖。开挖多用反铲挖土机，如基坑深度大则用向上逐级传递的方式进行装车外运。

整个的土方开挖顺序，必须与支护结构的设计工况严格一致。要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则。同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从浅基坑处开始，如条件允许可待浅基坑处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方。当两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始，待较深基坑底板浇筑后，再开始挖较浅基坑的土方。当基坑底部有局部加深的电梯井、水池等，如深度较大宜先对其边坡进行加固处理后再进行开挖。

3.盆式挖土

盆式挖土是先开挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡，土坡最后挖除。这种挖土方式的优点是周边的土坡对围护墙有支撑作用，有利于减少围护墙的变形。其缺点是大量的土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。

盆式挖土周边留置的土坡其宽度、高度和坡度大小均应通过稳定验算确定。如留得过小，对围护墙支撑作用不明显，失去盆式挖土的意义。如坡度太陡边坡不稳定，在挖土过程中可能失稳滑动，不但失去对围护墙的支撑作用，影响施工，而且有损于工程桩的质量。

盆式挖土需设法提高土方上运的速度，对加速基坑开挖起很大作用。

(三)深基坑降排水施工

深基坑降水方法有集水沟明排水法和人工降低地下水位法等，可以根据基坑规模、深度、场地及周边工程、水文与地质条件、需降水深度、周围环境状况、支护结构种类、工期要求及技术经济效益等全面综合考虑、分析、比较后合理选用降水类型，其与土石方工程中基坑降水类似。

(四)深基坑支护施工

1.深基坑支护形式

(1)深基坑支护的基本形式。深基坑支护形式很多，工程上常用的典型的支护形式按其工作机理和围护墙的形式有下列所示几种，见图4.3.1。

(2)深基坑支护基本形式的选择。深基坑支护形式的选择应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到因工程、因地、因时制宜，合理选择，精心施工，严格监控。深基坑支护形式的选择应考虑基坑结构的安全等级(见表4.3.1)，对同一基坑的不同部位，可采用不同的安全等级。

1)水泥土挡墙式。系由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的连续重力式挡土止水墙体。具有挡土、截水双重功能，施工机具设备相对较简单、成墙速度快、使用材料单一、造价较低等特点。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为二、三级;水泥土墙施工范围内地基承载力不宜大于150kPa;基坑深度不宜大于6m;基坑周围具备水泥土墙的施工宽度。

2)排桩与板墙式。挡土灌注排桩是以现场灌注桩、按队列式布置组成的支护结构;地下连续墙系用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体。具有刚度大、抗弯强度高、变形小、适应性强、工作场地不大、振动小、噪声低等特点，但排粧墙不能止水，连续墙施工需要较多机具设备。其适用条件如下：适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m;当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排粧与水泥土桩组合截水帷幕或采用地下连续墙;用作逆作法施工。

3)边坡稳定式。系用土钉或预应力锚杆加固的基坑侧壁土体与喷射钢筋混凝土护面组成的支护结构。具有结构简单、承载力较高、可阻水、变形小、安全可靠、适应性强、施工机具简单、施工灵活、污染小、噪声低、对周边环境影响小、支护费用低等特点。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为二、三级非软土场地;土钉墙基坑深度不宜大于12m;喷锚支护适用于无流沙、含水量不高、不是淤泥等流塑土层的基坑，开挖深度不大于18m;当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

4)逆作挡墙式。系在平面上将支护墙体或排桩做成的闭合拱形支护结构。该种结构主要承受压应力，可充分发挥材料特性，结构截面小，底部不用嵌固，可减少埋深，具有受力安全可靠、变形小、外形简单、施工方便快速、质量易保证、费用低等特点。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为二、三级;淤泥和淤泥质土场地不宜采用;基坑平面尺寸近似方形或圆形，施工场地适合拱圈布置;拱墙轴线的矢跨比不宜小手1/8，坑深不宜大于12m;地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

5)放坡开挖式。对土质较好、地下水位低、场地开阔的基坑采取规范允许的坡度放坡开挖，或仅在坡脚叠袋护脚，坡面做适当保护。此种方法不用支撑支护，需加强边坡稳定监测，土方量大，需外运。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为三级;基坑周围场地应满足放坡条件，土质较好;当地下水位高于坡脚时，应取降水措施。

2.深基坑支护技术

(1)复合土钉墙支护技术。复合土钉墙是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术(如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等)或截水技术(深层搅拌桩、旋喷粧等)有机组合而成的支护—截水体系。其主要构成要素有土钉(钢筋土钉或钢管土钉)、预应力锚杆(索)、截水帷幕、微型桩(树根粧)、挂网喷射混凝土面层、原位土体等。

复合土钉墙支护具有轻型、复合、机动灵活、针对性强、适用范围广、支护能力强的特点，可作超前支护，并兼备支护、截水等效果。复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层，施工时可不降水;在工程规模上，深度16m以上的深基坑均可根据已有条件，灵活、合理使用。

1)施工工艺。复合土钉墙目前尚无专用技术规范，其主要组成要素如普通土钉墙、预应力锚杆、深层搅拌桩、旋喷桩等应按照现行国家有关标准执行。通常施工工艺顺序为：放线定位→施作截水帷幕或微型桩→分层开挖→喷射第一层混凝土→土钉及预应力锚杆钻孔安装注浆→挂网喷射第二层混凝土→(无预应力锚杆部位)养护24h后继续分层开挖→(布置预应力锚杆部位)浆体强度达到设计要求并张拉锁定后继续分层开挖。

2)施工要点。

①土方开挖与土钉喷射混凝土等工艺必须密切配合，这是确保复合土钉墙顺利施工的关键。整个施工最好由一个施工单位总包，统一部署、计划、安排和协调。

②控制开挖时间和开挖顺序，及时施作喷锚支护。土方开挖必须严格遵循分层、分段、平衡、协调、适时等原则，以尽量缩短支护时间。

③合理选择土钉。一般来说，地下水位以上，或有一定自稳能力的地层中，钢筋土钉和钢管土钉均可采用;但是地下水位以下，软弱土层、砂质土层等，由于成孔困难，则应采用钢管土钉。钢管土钉不需打孔，它是通过专用设备直接打入土层，并通过管壁与土层的摩阻力产生锚拉力达到稳定之目的。

选用钢管土钉，施工时还应注意以下要点：

①钢管土钉在土层中严禁引孔(帷幕除外)，由于设备能力不够而造成土钉不能全部被打进时，则应更换设备。

②钢管土钉外端应有足够的自由段长度，自由段一般不小于3m，不开孔，靠其与土层之间的紧密贴合保证里段有较高的注浆压力和注浆量，提高加固和锚固效果。

③在帷幕上开孔的钢管土钉，土钉安装后必须对孔口进行封闭，防止渗水漏水。

(2)组合内支撑技术。组合内支撑技术是建筑基坑支护的一项新技术，它是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种内支撑结构体系，主要利用组合式钢结构构件截面灵活可变，加工方便等优点。

组合内支撑技术适用于周围建筑物密集，相邻建筑物基础埋深较大，周围土质情况复杂，施工场地狭小，软土场地等深大基坑。该技术可在各种地质情况和复杂周边环境下使用，施工速度快，支撑形式多样，计算理论成熟，并可拆卸重复利用，节省投资。

1)施工工艺。组合钢支撑支护体系施工顺序：钢支撑吊装、就位、焊接→钢支撑施加预应力→斜撑、纵向系杆安装→临时钢立柱安装。

2)施工要点。

①土方开挖。与钢支撑体系施工配合，土方开挖按照自上而下分层进行，每层由中间向两侧开挖。每层靠近护坡桩的土方保留，作为预留平台。利用预留平台可控制基坑土体位移，保证基坑稳定还可利用其作为钢支撑支护体系施工的工作平台。待本层钢支撑施工完成后，将本层预留平台与下一层土方同时开挖,。

②支护体系施工。土方开挖分层、分段并预留平台，以控制整个基坑土体的水平位移，增加基坑稳定性。

在基坑范围内设置应力监测点，定期(3d)检测支护系统的受力状态，实际受力值小于设计受力值为合格。

支护系统施工中，严禁蹬踏钢支撑，操作应在操作平台上进行，并由专人负责。

钢立柱四周1m范围内预留结构的板筋，待拆除钢立柱后即可焊接钢筋、浇筑楼板混凝土。

基础结构施工中，严禁在钢支撑上放置重物及行走。

③钢支撑支护体系的拆除。待基础结构自下而上施工到支撑下1.0m处且楼板混凝土强度达到80%以上时，开始拆除基础结构楼板下的支护体系，否则将使巨大的侧压力传至楼板。

支护体系拆除的顺序为自下而上，先水平构件，后垂直构件(钢立柱)。具体步骤：先行拆除斜撑、纵向系杆、柱箍，再用千斤顶卸载主撑，撤除撑端的钢楔块，用塔吊将钢支撑吊出基坑。

④施工监测。施工全过程应对支护体系的稳定性和相邻建筑物的沉降进行严密的监测和测试。至基础结构施工全部完成，各项监测指标均应在正常范围内。

(3)型钢水泥土复合搅拌桩支护技术(SMW工法)。型钢水泥土复合搅拌桩支护技术，又称SMW工法，也被称为加筋水泥地下连续墙工法，它是在一排相互连续搭接的水泥土粧中加强芯材(型钢)的一种地下连续墙施工技术。

型钢水泥土复合搅拌桩支护技术基本原理：水泥土搅拌桩作为围护结构无法承受较大的弯矩和剪力，通过在水泥土连续墙中插入H形或工字形等型钢形成复合墙体，从而改善墙体受力。型钢主要用来承受弯矩和剪力，水泥土主要用来防渗，同时对型钢还有围箍作用。

型钢水泥土复合搅拌桩支护技术可在黏性土、粉土、沙砾土中使用，目前在国内主要在软土地区有成功应用。该技术目前可在开挖深度15m以下的基埤围护工程中应用。

型钢水泥土复合搅拌桩支护的施工，首先，通过特制的多轴深层搅拌机(SMW搅拌粧机)自上而下将施工场地原位土体切碎，词时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀，通过连续的重叠搭接施工，形成水泥土地下连续墙;然后，在水泥土凝结硬化之前，将型钢插入墙中，形成型钢与水泥土的复合墙体。

型钢水泥土复合搅拌桩支护技术施工工艺流程如图4.3.2所示。

(4)冻结排桩法基坑支护技术。冻结排桩法是一种将冻结施工技术与排粧支护技术科学合理地结合起来的一种新型技术。该技术是以含水地层冻结形成的隔水帷幕墙为基坑的封水结构，以基坑内排桩支撑系统为抵抗水土压力的受力结构，充分发挥各自的优势特点，以满足大基坑围护要求。

冻结排桩法支护体系由排桩、压顶梁、钢筋混凝土支撑和立柱桩组成。其中，压顶梁为粧顶连接的钢筋混凝土结构，平面支撑由圈梁、对撑、角撑组成，立柱粧设置于平面支撑的节点处。以保证整个支护体系的稳定隔水帷幕是在基坑四周、排粧外侧采用人工制冷的办法形成的一圈冻土墙，称为“冻土壁”。

冻结排桩法适用于大体积深基础开挖施工、含水量高的地基基础和软土地基基础以及地下水丰富的地基基础施工。

1)施工工艺。冻结排桩法施工，即在基坑开挖之前，根据基坑开挖深度，利用钻孔灌注桩技术沿基坑四周超前施工一排灌注桩，并用现浇钢筋混凝土梁把排桩顶端固定在一起使排桩形成支撑结构体系，并在排桩外侧按设计要求施做一排冻结孔，同时在冻结孔外侧据其中心一定位置处插花布设多个卸压孔;然后利用人工冻结技术形成冻土墙隔水帷幕，与超前施做的排桩支撑结构体系一道形成一临时支护结构，在此支护结构的保护下进行基坑开挖，并随着开挖深度的增加支设内支撑以保证支护结构的稳定，当开挖至设计标高时，浇筑垫层混凝土。

冻结排桩法施工流程如图4.3.3所示。

2)施工要点。应用冻结排桩法进行特大型深基坑施工时需要注意以下问题：

①在冻结过程中土的体积膨胀将对排粧产生较大的水平冻胀压力。

②排桩靠基坑内侧在基坑开挖过程中与空气接触后，温度将急剧上升，而另外一侧与冻土墙体接触温度非常低，排桩因两侧巨大温差将产生温度应力。

③冻土墙达到设计厚度后，如何对其进行有效控制从而避免产生更大的冻胀力。

④岩土力学基本理论的不成熟，设计计算所采用的数学力学模型与岩土体的实际应力一应变状态常存在着较大的差距，必须加强工程检测，通过信息化施工及时发现问题，保证工程安全。

二、地下连续墙施工技术

地下连续墙是以专门的挖槽设备，沿着深基或地下构筑物周边，采用触变泥浆护壁，按设计的宽度、长度和深度开挖沟槽，待槽段形成后，在槽内设置钢筋笼，采用导管法浇筑混凝土，筑成一个单元槽段的混凝土墙体(见图4.3.4)。依次继续挖槽、浇筑施工，并以某种接头方式将相邻单元槽段墙体连接起来形成一道连续的地下钢筋混凝土墙或帷幕，以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。

地下连续墙可以用作深基坑的支护结构，也可以既作为深基坑的支护又用作为建筑物的地下室外墙，后者更为经济。

(一)地下连续墙的方法分类与优缺点

1.地下连续墙的方法分类

从国内外的使用情况及习惯考虑，地下连续墙有如下几种类型：按槽孔的形式可以分为壁板式和桩排式两种;按开挖方式及机械分类，可分为抓斗冲击式、旋转式和旋转冲击式;按施工方法的不同可以分为现浇、预制和二者组合成墙等;按功能及用途分为承重基础或地下构筑物的结构墙、挡土墙、防渗心墙、阻滑墙、隔震墙等;按墙体材料不同分为钢筋混凝土、素混凝土、黏土、自凝泥浆混合墙等墙体。

2.地下连续墙的优缺点

(1)地下连续墙的优点。主要表现在如下方面：

1)施工全盘机械化，速度快、精度高，并且振动小、噪声低，适用于城市密集建筑群及夜间施工。

2)具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等，由于采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承压力大。

3)对开挖的地层适应性强，在我国除熔岩地质外，可适用于各种地质条件，无论是软弱地层或在重要建筑物附近的工程中，都能安全地施工。

4)可以在各种复杂的条件下施工，如美国110层世界贸易中心的地基，过去曾为河岸，地下埋有码头等构筑物，用地下连续墙则易处理;广州白天鹅宾馆基础施工，地下连续墙呈腰鼓状，两头狭中间宽，形状虽复杂也能施工。

5)开挖基坑无须放坡，土方量小，浇混凝土无须支模和养护，并可在低温下施工，降低成本，缩短施工时间。

6)用触变泥浆保护孔壁和止水，施工安全可靠，不会引起水位降低而造成周围地基沉降，保证施工质量。

7)可将地下连续墙与“逆做法”施工结合起来，地下连续墙为基础墙，地下室梁板作支撑，地下部分施工可自上而下与上部建筑同时施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承重的墙，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法。

(2)地下连续墙的缺点。

1)每段连续墙之间的接头质量较难控制，往往容易形成结构的薄弱点。

2)墙面虽可保证垂直度，但比较粗糙，尚须加工处理或做衬壁。

3)施工技术要求高，无论是造槽机械选择、槽体施工、泥浆下浇筑混凝土、接头、泥浆处理等环节，均应处理得当，不容疏漏。

4)制浆及处理系统占地较大，管理不善易造成现场泥泞和污染。

由于地下连续墙优点多，适用范围广，广泛应用在建筑物的地下基础、深基坑支护结构、地下车库、地下铁道、地下城、地下电站及水坝防渗等工程中。

(二)施工工艺

地下连续墙由多幅槽段组成，其施工工艺过程见图4.3.5。

1.导墙施工

导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的导向墙，两片导墙之间的距离即为地下连续墙的厚度。导墙宜采用混凝土结构，且混凝土强度等级不宜低于C20。导墙底面不宜设置在新近填土上，且埋深不宜小于1.5m。导墙的强度和稳定性应满足成槽设备和顶拔接头管施工的要求。导墙虽属于临时结构，但它除了引导挖槽方向之外，还起着多方面的重要作用。

(1)导墙作用。

1)作为挡土墙。在挖掘地下连续墙沟槽时，导墙起到支挡上部土压力，防止槽口崩塌的作用。为防止导墙在土、水压力的作用下产生位移，一般在导墙内侧每隔1m左右加设上、下两道木支撑;如附近地面有较大荷载或有机械运行时，可在导墙内每隔20?30m设一道钢板支撑。

2)作为测量的基准。导墙上可标明单元槽段的划分位置，亦可将其作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。

3)作为重物的支承。导墙既是挖槽机械轨道的支承，又是搁置钢筋笼、接头管等重物的支承，有时还要承受其他施工设备的荷载。

4)存储泥浆。导墙内可存蓄泥浆，以稳定槽内泥浆的液面。泥浆液面应始终保持在导墙顶面以下20cm处，并高于地下水位1.0m以上，使泥浆起到稳定槽壁的作用。

此外，导墙还可以防止雨水等地面水流入槽内;当地下连续墙距离已建建筑物很近时，施工中导墙还可起到一定的补强作用。

(2)导墙形式。导墙一般为现浇钢筋混凝土结构，但亦有钢制的或预制钢筋混凝土的装配式结构，后者可多次重复使用，可根据表层土质、导墙上荷载及周边环境等情况选择适宜的形式。

一般在表层地基良好地段采用简易形式钢筋混凝土导墙;在表层土软弱的地带采用现浇L形钢筋馄凝土导墙。

(3)导墙施工。现浇钢筋混凝土导墙的施工顺序为平整场地→测量定位→挖槽及处理弃土→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆模板并设置横撑→导墙外侧回填土。

2.开挖槽段

挖槽是地下连续墙施工中的重要工序。挖槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高挖槽效率是缩短工期的关键;同时，槽壁的形状决定了墙体的外形，所以挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一。地下连续墙挖槽的主要工作包括：单元槽段的划分;挖槽机械的选择与正确使用;制订防止槽壁坍塌的措施等。

(1)单元槽划分。地下连续墙施工前，需预先沿墙体长度方向划分好施工的单元槽段。单元槽段的最小长度不得小于挖土机械挖土工作装置的一次挖土长度(称为一个挖掘段)。单元槽段宜尽量长一些，以减少槽段的接头数量和增加地下连续墙的整体性，又可提高其防水性能和施工效率。但在确定其长度时除考虑设计要求和结构特点外，还应考虑以下各方面因素。

1)地质条件：当土层不稳定时，为防止槽壁坍塌，应减少单元槽段的长度，以缩短挖槽时间。

2)地面荷载：若附近有高大的建筑物、构筑物，或邻近地下连续墙有较大的地面静载或动载时，为了保证槽壁的稳定，亦应缩短单元槽段的长度。

3)起重机的起重能力：由于一个单元槽段的钢筋笼多为整体吊装(钢筋笼过长时可水平分为两段)，所以应根据起重机械的起重能力估算钢筋笼的重量和尺寸，以此推算单元槽段的长度。

4)单位时间内混凝土的供应能力：一般情况下一个单元槽段长度内的全都混凝土，宜在4h内一次浇筑完毕，所以可按4h内混凝土的最大供应量来推算单元槽段的长度。

5)泥浆池(罐)的容积：泥浆池(罐)的容积应不小于每一单元槽段挖土量的二倍， 所以该因素亦影响单元槽段的长度。

此外，划分单元槽段时还应考虑接头的位置，接头应避免设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处，以保证地下连续墙有较好的整体性;单元槽段的划分还与接头形式有关。单元槽段宜采用间隔一个或多个槽段的跳幅施工顺序。每个单元槽段，挖槽分段不宜超过3个。成槽时，护壁泥浆液面应高于导墙底面500mm。

(2)挖槽方法。地下连续墙挖槽常见的方法有多头钻施工法、钻抓斗施工法和冲击式施工法。

1)多头钻施工法。多头钻挖槽机主体由多头钻和潜水电动机组成。挖槽时用钢索悬吊，采用全断面钻进方式，可一次完成一定长度和宽度的深槽。施工槽壁平整，效率高，对周围建筑物影响小，适用于黏性土、沙质土、沙砾层及淤泥等土层。

2)钻抓式施工法。钻抓式钻机由潜水钻机、导板抓斗机架、轨道等组成。抓斗有中心提拉式和斗体推压式两种。钻抓斗式挖槽机构造简单，出土方便，能抓出地层中障碍物，但当深度大于15m及挖坚硬土层时，成槽效率显著降低，成槽精度较多头挖槽机差，适用于黏性土和N值小于30的砂性土，不适用于软黏土。

3)冲击式施工法。冲击式钻机由冲击锥、机架和卷扬机等组成，主要采用各种冲击式凿井机械，适用于老黏性土、硬土和夹有孤石等地层，多用于排桩式地下连续墙成孔。其设备比较简单，操作容易。但工效较低，槽壁平整度也较差。桩排对接和交错接头采取间隔挖槽施工方法。

3.泥浆护壁

(1)泥浆的组成及作用。泥浆的主要成分是膨润土、掺和物和水。泥浆的作用主要有：护壁、携砂、冷却和润滑，其中以护壁为主。施工过程中，泥浆要与地下水、砂和混凝土接触，并一同返回泥浆池，经过处理后再继续使用。

(2)泥浆的控制指标。在地下连续墙施工过程中，为使泥浆具有一定的物理和化学稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力以及适当的相对密度，需对制备的泥浆或循环泥浆进行质量控制。控制指标有：在确定泥浆配合比时，要测定其黏度、相对密度、含砂量、稳定性、胶体率、静切力、pH值、失水量和泥皮厚度;在检验黏土造浆性能时，要测定其胶体率、相对密度、稳定性、黏度和含砂量;对新生产的泥浆、回收重复利用的泥浆、浇筑混凝土前槽内的泥浆，主要测定其黏度、相对密度和含砂量。

(3)泥浆的制备、循环与再处理。

1)泥浆制备。泥浆制备的基本流程如图4.3.6桥示。施工主要机械及设备有：搅拌设备，包括清水池、给水设备、搅拌器、新鲜泥浆储存池、送浆泵等。一般情况下泥浆搅拌后应静置24h后使用。

2)泥浆循环。泥浆循环分为正循环及反循环两种。

①泥浆正循环施工法是从地面向钻管内注入一定压力的泥浆，泥浆压送至槽底后，与钻切产生的泥渣搅拌混合，然后经由钻管与槽壁之间的空腔上升并排出槽外，混有大量泥渣的泥浆水经沉淀、过滤并作适当处理后，可再次重复使用，这种方法由于泥浆的流速不大，所以出渣率较低。

②泥浆反循环是将新鲜泥浆由地面直接注人槽段，槽底混有大量土渣的泥浆用砂石泵将其从钻管内孔抽吸到地面。反循环排渣法有三种方式，即空气排渣法、泵举反循环和泵吸反循环。前两种方法较常用，反循环的出渣率较高，对于较深的槽段效果更为显著。

3)泥浆再生处理。通过沟槽循环及混凝土置换而排出的泥浆，因与混凝土接触，膨润土、CMC等主要成分的消耗以及土渣和电解质离子的混入，其质量比原泥浆显著恶化。其恶化程度因挖槽方法、地基条件和混凝土浇筑方法等施工条件而异。应根据泥浆的恶化程度，决定舍弃或进行再生处理。

对于携带土渣的泥浆，一般采用重力沉降和机械处理等两种方法。最好是将这两种方法组合使用。

重力沉降处理是利用泥浆和土渣的密度差使土渣沉淀的方法。沉淀的容积越大或停留时间越长，沉淀分离的效果越显著。机械处理方法通常是使用振动筛和旋流器。无法再回收使用的废弃泥浆，在运走以前，应对泥浆进行预处理。通常是进行泥水分离。废弃泥浆的泥水分离是在现场或指定的场所通过化学方法和机械方法，将含水量较大的废弃泥浆分离成水和泥渣两部分，水可以排入河流或下水道，泥渣可用作填土，从而减少废弃泥浆的运输量。

4.清底

挖槽结束后，悬浮在泥浆中的土颗粒将逐渐沉淀到槽底，此外，在挖槽过程中未被排出而残留在槽内的土渣，以及吊放钢筋笼时从槽壁上刮落的泥皮等都堆积在槽底。在挖槽结束后清除槽底沉淀物的工作称为清底。

清底的方法一般有沉淀法和置换法两种。沉淀法是在土碴基本都沉淀到槽底之后再进行清底，常用的有砂石吸力泵排泥法，压缩空气升液排泥法，带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法等。置换法是在挖槽结束之后，土碴还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来。在土木工程施工中，我国多采用置换法进行清底。清底后槽内泥浆的相对密度应在1.15g/cm3 以下。

清底一般安排在插入钢筋笼之前进行，对于以泥浆反循环法进行挖槽施工，可在挖槽后紧接着进行清底工作。如果清底后到混凝土浇筑前的间隔时间较长，亦可在浇筑混凝土前利用混凝土导管再进行一次清底。

5.钢筋笼加工与吊放

(1)钢筋笼加工。钢筋笼需按地下连续墙设计施工图要求制作。钢筋笼成型作业需在符合设计要求的台架上进行。台架根据工程施工条件可分为固定式和移动式两种。台架的钢筋定位卡需准确放线确定。钢筋笼需按单元槽段做成一个整体。如果地下连续墙很深或受起重设备的起重能力限制，可分段制作，然后在吊放时再逐段连接。钢筋笼的拼接一般应采用焊接，且宜用帮条焊，不宜采用绑扎搭接接头。

钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面间应留有150?200mm的空隙。主筋净保护层厚度通常为70?80mm，保护层垫块厚50mm，在垫块和墙面之间留有20?30mm的间隙。由于用砂浆制作的垫块容易在吊放钢筋笼时破碎，又易擦伤槽壁面，所以，一般用薄钢板制作垫块，焊于钢筋笼上。

制作钢筋笼时，要在密集的钢筋中预留出导管的位置，以便于浇筑水下混凝土时导管的插人。由于横向钢筋有时会阻碍导管插入，所以纵向主筋应放在内侧，横向钢筋放在外侧。纵向钢筋底端应稍向内弯折，以防止吊放钢筋笼时擦伤槽壁，但向内弯折的程度亦不影响浇灌混凝土的导管插入。加工钢筋笼时，要根据钢筋笼重量、尺寸以及起吊方式和吊点布置，在钢筋笼内布置一定数量的纵向桁架。钢筋笼的钢筋、埋设件连接采用电焊，纵横向钢筋交点接头除主要结构部需全部焊接外，其接头可按50%间隔焊接。钢筋笼的临时绑扎铁丝在入槽前必须全部拆除，避免在绑扎铁丝上凝成泥球而影响混凝土质量。如有具体设计要求，则应按其规定进行。

(2)钢筋笼吊放。钢筋笼吊放人槽前，必须对已开挖槽段侧边的垂直面进行刷壁并进行槽底清孔。

钢筋笼应根据场地、起重条件，分若干段吊装，各段钢筋笼在其入槽时连接成整体。钢筋笼在搬运、堆放及吊装过程中，不应产生不可恢复的变形、焊点脱离及散架等现象。

开工前应作好钢筋笼吊装作业设计，以设置好吊点、加工好吊具，并选定吊机和起吊方式。在主吊机将钢筋笼吊入槽段前，可另配一台副吊机配合抬吊将钢筋笼由水平放置状态直立起来。

钢筋笼起吊时，顶部要用一根横梁(常用工字钢)，其长度要和钢筋笼尺寸相适应。钢丝绳须吊住四个角。为了不使钢筋笼在起吊时产生很大的弯曲变形，通常采用两台吊车同时操作，其中一主吊钩吊住顶部，另一副吊钩吊住中间部位。为了不使钢筋笼在空中晃动，钢筋笼下端可系绳索用人力控制。起吊时不允许钢筋笼下端在地面上拖行，以防造成下端钢筋弯曲变形。

插入钢筋笼时，吊点中心必须对准槽段中心，然后徐徐下降，垂直而又准确地将钢筋笼吊入槽内。在钢筋笼进入槽段内时，必须注意不要使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。钢筋笼插入槽内后，检查其顶端高度是否符合设计要求，然后用槽钢等将其搁置在导墙上。 如果钢筋笼是分段制作，吊放时需要接长时，下段钢筋笼要垂直悬挂在导墙上，然后将上段钢筋笼垂直吊起，上段钢筋笼的下端与下段钢筋笼上端用电焊直线连接。

如果钢筋笼不能顺利插入槽内，应该重新吊出，查明原因加以解决。如有必要，则在修槽之后再吊放。不能将钢筋笼做自由坠落状强行插人基槽，否则会引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌，产生大量沉渣，影响地下墙体质量。

6.混凝土浇筑

(1)地下连续墙对混凝土的要求。由于地下连续墙槽段内的混凝土浇筑过程，具有一般水下混凝土浇筑的施工特点。混凝土强度等级一般为C30?C40。混凝土的级配除了满足结构强度要求外，还要满足水下混凝土施工的要求。其配合比应按重力自密式流态混凝土设计，水与胶凝材料比不应大于0.55，水泥用量不宜小于400kg/m3，入槽坍落度不宜小于180mm。混凝土应具有良好的和易性和流动性。

(2)混凝土浇灌前的准备工作。混凝土浇灌前应按作业设计规定的位置安装好混凝土导管。导管的数量与槽段长度有关，槽段长度小于4m时，可使用一根导管。导管内径约为粗骨料粒径的8倍左右，不得小于粗骨料粒径的4倍。

混凝土导管接口应密封不漏浆，导管底部应与槽底相距约200mm。导管内应放置保证混凝土与泥浆隔离的管塞。

混凝土浇灌前，应利用混凝土导管进行约15min以上的泥浆循环，以改善泥浆质量。

(3)槽段内混凝土浇灌。地下连续墙的混凝土是在泥浆中采用导管浇灌的，导管拼接时，其接缝应密闭。混凝土浇筑时，导管内应预先设置隔水栓。槽段内混凝土浇灌如图4.3.7所示。

钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土，若槽段长度不大于6m时，混凝土宜采用两根导管同时浇筑;槽段长度大于6m时，混凝土宜采用三根导管同时浇筑。每根导管分担的浇筑面积应基本均等。混凝土浇筑过程中，导管埋入混凝土面的深度宜在2.0?4.0m之间，只有当混凝土浇灌到地下连续墙墙顶附近，导管内混凝土不易流出的时候，方可将导管的埋入深度减为1m左右，并可将导管适当地做上下运动，促使混凝土流出导管。浇筑液面的上升速度不宜小于3m/h。混凝土浇筑面宜高于地下连续墙设计顶面500mm。导管须全长度水密。

值得注意的是，在钢筋笼入槽后须尽快浇灌混凝土，混凝土要连续浇灌，不能长时间中断，一般可允许中断5?10min，最长也只允许中断20?30min，以保持混凝土的均匀性。混凝土搅拌好之后，以1.5h内浇筑完毕为原则。在夏天由于混凝土凝结较快，所以必须在搅拌好之后，1h内尽快浇完，否则应掺人适量的缓凝剂。多根导管进行混凝土浇灌时，应注意浇灌的同步性，保持混凝土面呈水平状态上升，其各点混凝土高度差不得大于300mm。

混凝土加水搅拌至人槽的时间不宜超过1h。分次往导管内供应混凝土的时间间隔不得超过0.5h。槽段内混凝土面上升速度宜达到3?4m/h。并做好混凝土浇灌深度的测量和记录。

在浇灌过程中，要经常量测混凝土灌注量和上升高度。量测混凝土上升高度可用测锤，由于混凝土上升面一般都不是水平的，所以要在三个以上的位置进行量测。

在浇筑完成后的地下连续墙墙顶存在一层浮浆层，因此混凝土顶面需要比设计高度超浇0.5m以上。凿去浮浆层后，地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相连，成为整体。

7.槽段接头施工

地下连续墙的接头分为两大类：施工接头和结构接头。施工接头是在浇筑地下连续墙时，沿墙的纵向连接两相邻单元墙段的接头;结构接头是已完工的地下连续墙在水平向与其他构件(如与内部结构的梁、板、墙等)相连接的接头。

(1)施工接头。

1)接头管(亦称锁口管)接头。接头管是目前地下连续墙施工中采用最多的一种接头。施工时，当一个单元槽段的土方挖完后，在槽段的端部用吊车放人接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土。待混凝土强度达到0.05?0.20MPa时(一般混凝土浇筑后3?5h，视气温而定)，开始用吊车或液压顶升架提拔接头管。提拔速度应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，一般为2?4m/h，并在混凝土浇筑结束后8h以内将接头管全部拔出。接头管直径一般比墙厚小50mm，可根据需要分段接长。接头管拔出后，单元槽段的端部形成半圆形，继续施工时即形成两相邻槽段的接头。

2)接头箱接头。接头箱接头的施工方法与接头管接头相似，只是以接头箱代替接头管。接头箱在浇筑混凝土的一面是开口的，所以钢筋笼端部的水平钢筋可以插入接头箱内。浇筑混凝土时，接头箱的开口面被焊在钢筋笼端部的钢板封住，因而混凝土不能进入接头箱内。混凝土初凝后，与接头管一样逐步吊出接头箱。当后一个单元槽段再浇筑混凝土时，由于两相邻槽段的水平钢筋交错搭接，可形成整体接头。接头箱接头的整体性好，接头处刚度较大。

3)隔式接头。隔板式接头按隔板的形状分为平隔板、榫形隔板和V形隔板。由于隔板与槽壁之间难免有缝隙，为防止浇筑的混凝土渗入，应在钢筋笼的两边铺设化纤布。化纤布可以把单元槽段的钢筋笼全部罩住，也可以只有2?3m宽，吊放钢筋笼时应注意不要损坏化纤布。带有接头钢筋的榫形隔板能使各单元墙段形成整体，是一种较好的接头方式，但插入钢筋笼时较困难，且接头处混凝土的流动会受到阻碍，施工时应特别加以注意。

(2)结构接头。

1)预埋连接钢筋法。预埋连接钢筋法是应用最多的一种方法。它是在浇筑地下连续墙混凝土之前，按设计要求将连接钢筋弯折后预埋在墙体内。待土方开挖露出墙体时，凿开连接钢筋处的墙面，将露出的连接钢筋恢复成设计形状，再与后浇结构的受力钢筋连接。为便于施工，预埋连接钢筋的直径不宜大于22mm，且弯折时宜缓慢进行加热，以免其强度降低过多。考虑到连接处往往是结构的薄弱处，设计时一般将连接钢筋增加20%的富余量。

2)预埋连接钢板法。这是一种钢筋间接连接的接头方式。在浇筑地下连续墙混凝土之前，将预埋连接钢板焊固在钢筋笼上。浇筑混凝土后凿开墙面使预埋钢板外露，将后浇结构中的受力钢筋与预埋钢板焊接。施工时要注意保证预埋钢板处混凝土的密实性。

3)预埋剪力连接件法。剪力连接件的形式有多种，但以不妨碍浇筑混凝土、承压面大且形状简单的为好。剪力连接件先预埋在地下连续墙内，然后剔凿出来与后浇结构连接。

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