張曲輝

（廣東省基礎工程集團有限公司 廣州 510620）

1 研究概述

為了能更好地豐富地下連續(xù)墻施工技術，以地下連續(xù)墻接頭作為研究對象，對接頭技術進行研究，通過對地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭技術的研究，達到降低施工成本、提高地下連續(xù)墻止水效果的目的，豐富地下連續(xù)墻接頭技術內(nèi)容。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1950 年意大利首次將地下連續(xù)墻應用于大壩防滲工程，20 世紀90 年代日本東京灣跨海大橋川崎人工島（厚2.8 m，直徑108 m）的地下連續(xù)墻深［1］140 m。意大利、法國、德國等均處于地下連續(xù)墻技術發(fā)展的前列［2］。對于地下連續(xù)墻接頭，較早前采用的是接頭管接頭、接頭箱接頭，也有隔板式接頭、鋼板組合接頭等接頭形式。

1976 年廣東省首次將地下連續(xù)墻施工技術應用于工業(yè)與民用建筑基礎。國內(nèi)連續(xù)墻接頭有很多接頭形式，較早前采用的是接頭管接頭、鎖口管接頭［3］。

3 研究的主要內(nèi)容

本技術研究主要通過對地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭進行試驗、研究，分析不同的接頭的特點，具體的研究主要內(nèi)容為：

⑴連續(xù)墻采用橡膠接頭，對地下水腐蝕無要求，通過對接頭滲透路徑進行分析，橡膠接頭滲透路徑較長，協(xié)調(diào)變形能力強，止水效果好，如圖1?所示。

⑵連續(xù)墻采用雙止水鋼板接頭，一般連續(xù)墻屬于臨時支護結(jié)構，通過對雙鋼板接頭的接頭滲透路徑進行分析，外側(cè)接頭容易受到地下水腐蝕，如圖1?所示。

⑶連續(xù)墻利用兩側(cè)鋼板、腹板制作成工字鋼接頭［4］，整體性好、止水效果好、槽段之間連接可靠。地下連續(xù)墻可為臨時支護、永久主體結(jié)構，工字鋼接頭容易受到地下水腐蝕，如圖1?所示。

⑷地下連續(xù)墻槽段間接頭用鎖口管方式進行連接，在連續(xù)墻混凝土澆筑過程采用拔管機逐步起拔鎖口管。本技術于較早前采用，現(xiàn)已較少應用于工程實際，本技術僅與其它技術作為研究對比作用，如圖1?所示。

圖1 接頭滲透路徑示意圖Fig.1 Joint Penetration Path Diagram

4 施工技術研究情況

4.1 連續(xù)墻橡膠接頭技術

4.1.1 接頭器和橡膠止水帶［5］的選擇

⑴根據(jù)地下連續(xù)墻厚度確定拔管器最大外徑，一般比墻厚小20 mm，800 mm 厚地下連續(xù)墻可選最大外徑780 mm。接頭器長度宜高出地面1 500 mm以上，以利于起拔。接頭器每節(jié)長度標準節(jié)為6 000 mm，可配3 000 mm的節(jié)段，便于運輸、存放、吊裝。

⑵橡膠止水帶可選擇在工廠定型加工制作，厚度、硬度宜偏大，地下連續(xù)墻深度范圍宜為一條完整的橡膠止水帶。

4.1.2 Ⅰ期槽段成槽施工要求

⑴單元槽段的長度應滿足鋼筋籠和接頭器下放的要求，一般以接頭器中線為槽段分界線。

⑵接頭處墻厚和垂直度須滿足接頭器順利下放。⑶成槽完后，接頭器應先進行試放。

4.1.3 接頭器下放施工要求

⑴接頭器應先按編號整體進行拼接，每節(jié)接頭器之間依靠管端快速旋卡接頭連接，以確定拆裝無誤，整體拼裝好后進行試放，檢測槽段情況、起吊能力等。

⑵在導墻面拼裝成型。使用鋼管或槽鋼將已吊放接頭管架于導墻上，再將第二節(jié)鋼筋籠吊放至第一節(jié)上方并進行拼裝。第三第四節(jié)接頭管吊放按此工序循環(huán)進行。

⑶整體拼裝好后，安裝橡膠止水帶，橡膠止水［6］帶下端安裝一些短鋼筋頭，上端用鐵絲固定在接頭器頂端。吊放接頭器采用兩臺吊機均衡起吊，如圖2所示。

圖2 地下連續(xù)墻橡膠接頭器整體拼裝Fig.2 The Overall Assembly of the Underground Diaphragm Wall Rubber Joint

4.1.4 鋼筋籠制作和澆注水下混凝土施工要求

⑴鋼筋籠制作和澆注水下混凝土與采用工字鋼接頭要求基本相同。采用橡膠止水接頭，一期槽段鋼筋籠接頭處采用燕尾形，二期槽段接頭處采用魚嘴形。

⑵混凝土施工基本要做到連續(xù)澆注，有利于拔管。

4.1.5 接頭器起拔施工要求

⑴混凝土試驗：在接頭器吊裝以前，必須通過地下連續(xù)墻的水下混凝土試驗，確定水下混凝土的初凝時間和終凝時間。

⑵在混凝土全部澆注完后，對拔管器進行松動起拔，起拔高度約10 cm，防止混凝土與接頭器粘結(jié)。

⑶接頭器起拔時，使用拔管器通過拔管槽將接頭器拔出。使用吊機輔助。

4.2 連續(xù)墻雙止水鋼板接頭技術

4.2.1 地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工方法進行。

4.2.2 鋼筋網(wǎng)與止水鋼板接頭的制作

鋼筋網(wǎng)及接頭的制作是本工法中重點環(huán)節(jié)，雙止水鋼板采用兩塊鋼板與鋼筋網(wǎng)的水平筋焊接固定，同時在兩塊止水鋼板之間焊接連接筋和加強筋以形成隔離網(wǎng)的骨架，之后在鋼筋網(wǎng)內(nèi)側(cè)將收口網(wǎng)固定在連接筋和加強筋上形成混凝土隔離網(wǎng)，通過混凝土隔離網(wǎng)來阻止先施工槽段混凝土在澆筑過程中滲流到后施工槽段，起到隔離Ⅰ、Ⅱ期混凝土的作用，如圖3所示。

圖3 連續(xù)墻雙止水鋼板接頭大樣Fig.3 The Sample of the Double Water-stop Steel Plate Joint of the Diaphragm Wall （mm）

收口網(wǎng)綁扎完成后就可在另一側(cè)進行防繞流泡沫柱的施工，防繞流泡沫柱采用半圓形泡沫柱+泡沫分隔架的結(jié)構形式，確保了接頭與繞流混凝土的有效分隔，同時避免了以往接頭回填砂包不密實、砂包對后期成孔的影響。半圓形泡沫柱+泡沫分隔架結(jié)構形式如圖4所示。

施工順序為：先燒焊好泡沫分隔架，按間距穿好綁扎用的鐵絲，再壓入泡沫柱（泡沫柱的尺寸比翼板間距稍大，做成鍥形便于壓入），最后覆蓋彩條布，綁扎好鐵絲。

4.2.3 鋼筋網(wǎng)吊放

鋼筋網(wǎng)吊放主要采用整體起吊的方式，主鉤采用一臺120 t履帶式起重機起吊，副鉤采用一臺80 t汽車吊配合進行，具體根據(jù)實際重量確定。鋼筋網(wǎng)吊點布置和起吊方式要防止起吊時鋼筋網(wǎng)產(chǎn)生不可恢復變形。起吊時不能使鋼筋網(wǎng)下端在地面上拖引，以防造成下端鋼筋彎曲變形。

鋼筋網(wǎng)吊放入槽內(nèi)后，不需要用粘回填砂包，即可下管澆筑水下混凝土。接頭在槽孔內(nèi)放置形式如圖4示意，Ⅱ序槽施工期間，采用方?jīng)_錘將泡沫柱和泡沫分隔架沖除干凈。

圖4 接頭泡沫柱及分隔架結(jié)構示意圖Fig.4 The Structure Chematic Diagram of the Foam Column Joint and the Partition Frame （mm）

4.2.4 混凝土澆筑

安裝混凝土豎管澆筑水下混凝土施工工藝與常規(guī)連續(xù)墻工藝相同。

4.3 連續(xù)墻工字鋼接頭技術

4.3.1 地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的成槽、修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工工法進行［7］。

4.3.2 工字鋼與鋼筋網(wǎng)接頭的制作

工字鋼接頭及鋼筋網(wǎng)的制作是本技術的重點環(huán)節(jié)，地下連續(xù)墻工字鋼采用兩塊鋼板與腹板焊接固定形成“工”字形狀［8］，同時在兩塊側(cè)面鋼板焊接薄鐵皮，主要通過腹板來阻止先施工槽段混凝土，薄鐵皮避免在澆筑過程中繞流到后施工槽段，起到隔離Ⅰ、Ⅱ期混凝土的作用。

工字鋼面板側(cè)薄鐵皮連接焊接［9］：面板完成后，將薄鐵皮焊接在鋼板上，可采用間距0.5～1.0 m 的點焊，施工時添加鋼筋與之焊接確保薄鐵皮牢固，確保了接頭與繞流混凝土的有效分隔，同時避免了以往接頭回填砂包不密實、砂包對后期成孔的影響，如圖5所示。

圖5 工字鋼面板側(cè)薄鐵皮連接焊接Fig.5 The Conncetion Welding of Thin Iron Sheets on the Side of the Universal Beam

4.3.3 鋼筋網(wǎng)吊放

鋼筋網(wǎng)吊放主要采用整體起吊的方式，主鉤采用一臺150 t履帶式起重機起吊，副鉤采用一臺80 t履帶式起重機配合進行。鋼筋網(wǎng)吊點布置和起吊方式要防止起吊時鋼筋網(wǎng)產(chǎn)生不可恢復變形。起吊時不能使鋼筋網(wǎng)下端在地面上拖引，以防造成下端鋼筋彎曲變形。

鋼筋籠吊裝完畢后，工字鋼板與槽壁端頭之間回填砂包，每隔一定深度可用重錘夯實，直至回填至混凝土超灌高度上方，然后澆筑混凝土，下幅槽段開挖時，沖刷出接頭回填的砂包并清理干凈。接頭在槽孔內(nèi)放置形式如圖6示意，Ⅱ序槽施工期間，采用專用接頭刷沖除干凈，如圖6所示。

圖6 連續(xù)墻工字鋼接頭在槽孔內(nèi)示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Diaphragm Wall Universal Beam Joint in Slotted Hole

4.3.4 混凝土澆筑

安裝混凝土豎管澆筑水下混凝土施工工藝按照常規(guī)施工方法進行。

4.4 連續(xù)墻鎖口管接頭施工技術

4.4.1 地下連續(xù)墻的成槽

⑴幅寬確定

地下連續(xù)墻成槽施工，一般首開幅宜為“一”字型幅，各種異性幅盡量確定為順序幅。

采用鎖口管接頭連續(xù)墻首開幅（一期），兩端均設置鎖口管，開挖寬度=槽寬+0.8×2+0.2×2，如圖7所示。

圖7 鎖口管接頭連續(xù)墻一期槽段平面施工Fig.7 The Construction of the First-phase Groove Section of the Diaphragm Wall of the Locking Pipe Joint（m）

順序幅，一端設置鎖口管，開挖寬度=槽寬+0.8+0.2。

⑵二期槽段：閉合幅（二期），無鎖扣管，開挖寬度=槽寬。施工閉合幅時首先應實測槽段剩余寬度，再進行鋼筋籠加工。

4.4.2 地下連續(xù)墻的修槽、清槽工作

地下連續(xù)墻的修槽、清槽施工工藝按連續(xù)墻常規(guī)的施工工法進行。

4.4.3 地下連續(xù)鎖口管施工⑴鎖口管準備、下管

鎖口管進場使用前進行試拼裝，檢查其表面是否光滑、連續(xù)無變形，鎖口管分節(jié)接頭連接是否牢固不松動，同時檢查垂直度（不大于0.1%），如不滿足以上情況需進行更換。接頭管制作精度控制在1/1 000 以內(nèi)，安裝時必須垂直插入，偏差不大于50 mm。

鎖口管安裝前應對鎖口管逐段進行清理和檢查。吊裝時分段起吊入槽，在槽口逐段拼接下放。管中心線必須對準正確位置，垂直并緩慢下放，當距槽底50 cm左右時，快速下入，插入槽底。為了保證鎖口管的穩(wěn)定，應使管底入槽底土體0.3 m。

⑵拔起接頭管

鎖口管吊裝完畢后，為了避免混凝土灌注過程中發(fā)生繞流，造成鎖口管起拔困難在鎖口管背后回填碎石，碎石為粗碎石，回填碎石采用人工方式進行。鎖口管吊裝完畢后，在導墻頂面采用專用的固定框（鎖口管起拔機）固定鎖口管。固定框與鎖口管之間的縫隙采用木楔背緊加固。

第一車混凝土澆筑時間4.5 h試動接頭管，澆混凝土5 h 后起拔間隔時間10 min每次緩動10 cm（1 h控制在0.6～1.0 m），確保頂升壓力控制在1 000～1 200 kN；澆筑控制在4 h 完成，起拔時間控制在10 h。最后一根接頭管，先用鋼筋戳動墻頂混凝土是否初凝，來決定是否拔最后一根管。

⑶起拔后：填好接頭管后側(cè)，過程中發(fā)現(xiàn)管后有混凝土繞流及時安排抓槽；拔完接頭管，管內(nèi)有殘留混凝土及時清理。首開幅接頭管起拔時應相互錯開起拔，不得同時起拔。

5 實施效果

地下連續(xù)墻橡膠止水接頭在的廣州市軌道交通五號線某項目進行了接頭的試驗，該項目共完成26個接頭的應用，接頭開挖后未發(fā)現(xiàn)有滲漏之處，保證了基坑的安全。橡膠止水接頭有較好的止水效果、整體性好、抗變形能力強，適用于各種土質(zhì)，橡膠止水接頭應用深度根據(jù)起重和拔管設備確定，一般用于25 m以內(nèi)。

雙止水鋼板連續(xù)墻接頭應用于廣佛地鐵某項目，采用雙止水鋼板的鋼筋網(wǎng)制作速度加快，起吊過程中無異?，F(xiàn)象，混凝土澆注正常，開挖后接頭無明顯滲漏水現(xiàn)象。雙止水鋼板連續(xù)墻接頭是采用一種新的地下連續(xù)墻接頭形式，它完全具有普通工字鋼接頭的性能優(yōu)勢，同時又有成本低的特點，能更好地適應今后發(fā)展的需要。

工字鋼接頭多應用于房建基坑工程、廣州地鐵、佛山地鐵等項目，工字鋼接頭可采用兩墻合一，利薄鐵皮防繞流、接頭清刷裝置等技術，保證接頭整體性好、止水效果好、槽段之間連接可靠。工字鋼鋼板在環(huán)境介質(zhì)（如空氣、水、酸、堿等）的化學作用或電化學作用下而發(fā)生的逐漸破壞，容易受到銹蝕影響耐久性，不適用有較強腐蝕性的地層。工字鋼接頭連續(xù)墻可作為臨時支護結(jié)構，適用不同的地層。

通過對地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭進行試驗、研究、歸納、總結(jié)，分析連續(xù)墻接頭在不同環(huán)境、地質(zhì)條件的適用范圍，所研究的地下連續(xù)墻接頭技術具有良好的經(jīng)濟和社會效益。根據(jù)對地下連續(xù)墻的剛性、柔性接頭技術的深入研究，經(jīng)本項目技術研究分析，對連續(xù)墻接頭適用性總結(jié)如下：

⑴深度不超過25 m的兩墻合一（臨時結(jié)構、永久結(jié)構［10］）的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①橡膠接頭；②鎖口管接頭；③雙鋼板接頭；④工字鋼接頭。

⑵深度超過25 m的兩墻合一（臨時結(jié)構、永久結(jié)構）的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①雙鋼板接頭；②工字鋼接頭；③橡膠接頭；④鎖口管接頭。

⑶深度不超過25 m的臨時支護結(jié)構的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①鎖口管接頭；②橡膠接頭；③工字鋼接頭；④雙鋼板接頭。

⑷深度超過25 m的臨時支護結(jié)構的連續(xù)墻接頭選用順序如下：①工字鋼接頭；②雙鋼板接頭；③橡膠接頭；④鎖口管接頭。

6 結(jié)語

近年來，地下連續(xù)墻絕大部分采用了工字鋼接頭作為連續(xù)墻墻段之間的連接形式，工字鋼接頭形式施工工藝簡單、止水效果好、槽段之間連接可靠，較以往的接頭管接頭具有較明顯的性能與工藝優(yōu)勢。但由于工字鋼接頭為不可回收接頭，需要耗用大量的鋼板加工制作接頭，加大了項目的建設成本。目前，在深基坑項目中特別是在地鐵車站項目中，基坑的圍護結(jié)構大量采用地下連續(xù)墻工字鋼接頭。

連續(xù)墻鎖口管接頭國內(nèi)外以前使用最多的一種非剛性接頭形式。其優(yōu)點是用鋼量少、造價低，但一次性投入較多，對起吊設備及時間控制要求較高，且容易存在整體剛度和滲漏問題，現(xiàn)在較少采用。

地下連續(xù)墻“工”字鋼接頭清刷裝置施工工法的施工工藝較簡單，與以往的圓錘沖孔、方錘帶鋼絲刷刷壁等施工工藝基本相同。其特點主要體現(xiàn)在加快施工進度、保證接頭質(zhì)量、保護環(huán)境及節(jié)約施工成本。

本連續(xù)墻接頭技術適用于所有不同環(huán)境、地質(zhì)條件的地下連續(xù)墻施工，連續(xù)墻接頭適用于深基坑開挖和地下建筑的臨時性和永久性的擋土圍護結(jié)構的連續(xù)墻接頭；適用于地下水位以下的截水、防滲的連續(xù)墻接頭技術；還可應用于承受上部建筑的永久性荷載兼有擋土墻和承重基礎的連續(xù)墻接頭。本項目的“地下連續(xù)墻接頭技術綜合研究”先進、成熟，具有較高的經(jīng)濟價值和推廣前景。