旋流池多边形地下连续墙施工技术郑元介

郑元介

中冶宝钢技术服务有限公司上海200999

摘要：地下连续墙是一种在地面施工，用一定的设备和机具在泥浆护壁的条件下，通过造孔（或槽），再用直升导管法浇注混凝土等材料逐段建造，并用特定的接头方式相互连接，最终在地下形成具一定防渗能力的连续墙体。本文根据广东宝钢湛江钢铁基地项目连铸工程旋流池地下连续墙的实际工程案例，介绍连铸机旋流池多边形地下连续墙施工工艺及如何采取有效的技术措施确保多边形地下连续墙施工安全和质量。

关键词：旋流池；地下连续墙；基槽开挖；钢筋笼吊装；水下混凝土

1引言

随着工程建设不断发展、进步，地下连续墙施工已成为工业建筑、城市民用建筑、地铁等建设中常用的围护结构形式。它具有结构刚度大、整体性好、防渗和耐久性好等优点，可作为永久性挡土墙、挡土墙和承重结构；在复杂的施工环境和水文地质条件下，能够有效缩短地下建构筑物建设周期、提高施工工效和节约经济成本。下面以广东宝钢湛江钢铁基地项目连铸工程旋流池地下连续墙实例介绍多边形地下连续墙施工过程中的一些关键技术。

2主要内容

2.1工程概况

广东宝钢湛江钢铁基地项目连铸工程拟建3座旋流池，分别为2150连铸、机清旋流池和2300连铸旋流池。旋流池为水处理系统地下构筑物，圆筒式地下结构，用于铁皮的回收，主要由内筒、外筒，顶层平台，泵站平台，吸水槽以及铁皮沟组成。旋流池基坑支护拟采用地下连续墙和内衬相结合的整体复合墙体，地下连续墙既做围护结构又兼做地下结构的部分外墙，墙体既要承受水土的水平荷载，又要承受竖向荷载，同时起防渗作用，即为“两合一”墙。

2.2施工技术

2.2.1地下连续墙施工工艺

1、4号旋流池地下连续墙深-44.50m，壁厚800mm；内衬为钢筋混凝土结构，内径20.000m，壁厚600mm，底板厚2.500m，开挖深度-27.270m，本工程±0.00相当于（绝对高程）8.100m。2号旋流池地下连续墙深-45.50m，壁厚800mm；内衬为钢筋混凝土结构，内径16.000m，壁厚600mm，底板厚2.000m，开挖深度-24.810m。施工前，将1号、4号旋流池地下连续墙分为14幅，每幅宽5.2m，2号旋流池地下连续墙分为11幅，每幅宽5.5m，整个地下连续墙显多边形状，施工难度较大。

1、2号旋流池中心间距为31.7米，连续墙间的最小距离为11米。先施工1号旋流池导墙，完成后再进行2号旋流池导墙的施工完成

待导墙达到设计强度后方可成槽。施工时先在1号旋流池成第一幅槽，然后成槽机跳到2号旋流池成另一幅槽，同时浇筑1号旋流池已完成的槽段。浇筑完成后成槽机再回到1号旋流池成下一幅槽。如此循环，以错开工作面。4号旋流池则采用对称成槽的方式循环，同样错开工作面。

1）测量放线

根据平面控制点，在基坑外围布设一条闭合平面导线。根据基坑外围闭合导线及基准点，在施工现场内设立施工用的测量控制点和水准点，投放各主轴线控制点，然后用全站仪引测出各条轴线，使导墙严格按轴线来施工。施工过程中，特别是在基坑外围基准点可能因为连续墙位移而走动，应对导线、轴线基准控制点定期进行复测。

2）导墙、操作平台施工

深槽开挖前，须沿着地下连续墙设计的纵轴线位置开挖导墙，在两侧浇筑钢筋混凝土导墙。导墙沟槽开挖采用反铲挖掘机开挖，侧面人工进行修直，坍方或开挖过宽的地方砌筑120砖墙作为外模。

图2.2-1导墙结构剖面

根据成槽机的实际情况，1号、4号旋流池每幅导墙在接头处均外放600mm以提供成槽机操作空间；2号旋流池每幅导墙在接头处均外放500mm。导墙底面标高为-3.4m，顶面标高为-0.9m，根据现场情况以高出场地10cm为准，以阻止地表水流入。导墙的厚度为0.2m，两墙间净距为0.85m。为防止导墙产生位移，在导墙内侧每隔2m设一木撑。浇筑操作平台以便于机械行走与场地清理。操作平台与导墙一起浇筑，并沿导墙向外的坡度为2%，防止雨水进入槽内，使泥浆浓度下降，达不到护壁的作用。

为确保导墙施工质量，导墙侧墙模板采用木模，模板在施工前先检查模板的平整度。模板应加固牢固，并保证轴线和净空的准确，混凝土浇注前先检查模板的垂直度和中线是否符合要求，检查合格后方可进行混凝土浇注。

导墙施工控制要点：

（1）导墙基底和土面应紧密接触，墙侧回填应用粘性土并夯实，不使槽内泥浆渗入导墙外。

（2）导墙和连续墙的中心须一致，竖向面必须保持垂直，它是保证连续墙垂直精度的重要环节。导墙面与纵轴线允许偏差为±10mm；内外导墙面净距允许偏差为±5mm；导墙上表面应水平，全长范围内高差应小于±10mm，局部高差应小于5mm。

3）基槽开挖

旋流池所在区域位于两个地貌单元上，分别为海积平原及玄武岩台地。其中海积平原主要分布于拟建连铸工程北侧1、2号旋流池区域，原始地面标高在0.7m～2.5m之间，地面之下分布厚度2.0m～12.0m的淤泥；玄武岩台地分布于拟建连铸主厂房及其南侧4号旋流池区域，原始地面标高一般在2.0m～12.0m，玄武岩厚度一般在2.0m～8.0m。

（1）挖槽设备

开挖槽段采用SG40成槽机。成槽机配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置。

（2）单元槽段的挖掘顺序

用抓斗挖槽时，要使槽孔垂直，最关键的一条是要使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，要么抓斗两边的斗齿都吃在实土中，要么抓斗两边的斗齿都落在空洞中，切忌抓斗斗齿一边吃在实土中，一边落在空洞中，根据这个原则，单元槽段的挖掘顺序为：

①先挖槽段两端的单孔，或者采用挖好第一孔后，跳开一段距离再挖第二孔的方法，使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙，这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡，可以有效地纠偏，保证成槽垂直度。

②先挖单孔，后挖隔墙。因为孔间隔墙的长度小于抓斗开斗长度，抓斗能套往隔墙挖掘，同样能使抓斗吃力均衡，有效地纠偏，保证成槽垂直度。

③沿槽长方向套挖

待单孔和孔间隔墙都挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖几斗，把抓斗挖单孔和隔墙时，因抓斗成槽的垂直度各不相同而形成的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。

④挖除槽底沉渣

在抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计深度上挖除槽底沉渣。

（3）终槽验收

①检查成槽施工记录。

②测量成槽深度。

③使用探槽器进行槽段宽度、深度、垂直度的检查。

（4）刷壁

槽段成槽后，在清槽之前，利用特制带钢丝刷的方锤在槽端的混凝土接头上下来回清刷，直到钢丝刷干净不带有泥污为止。

（5）清槽

槽段验收合格后，及时进行清槽换浆。采用空气吸泥法反循环清槽，吸泥管采用Φ125钢管，通过压入压缩空气至槽底的吸泥装置，将泥砂吸出，同时向槽段内不断输送新鲜泥浆，置换出带渣的泥浆，吸泥管应不断移动位置，确保清槽后槽底沉渣厚度满足要求。孔底停滞一小时后，槽底500mm高度以内的泥浆比重不大于1.15，粘度在18-22S范围内，含砂率小于4%。

4）钢筋笼安装

本工程钢筋笼现场制作，综合考虑钢筋笼重量，设备参数、场地条件等因素，我们吊装选用2台大型履带式起重机，主吊选150吨履带吊车（主臂长度选用57.9m，回转半径16m），副吊选100吨履带吊车（主臂长度27m）。吊装时主、副吊车同时作业，先将钢筋笼水平吊起，在空中通过主副吊车吊索收放，至钢筋笼纵向至坚直状态，撤出副吊，利用主吊将钢筋笼吊装入槽。

现场对履带吊行走区域进行钢筋混凝土硬化，满足履带吊平稳行走要求。

（1）吊点平面布置

本工程地连墙钢筋笼长度为40.15m，重量约为30吨，含吊装索具按32吨进行计算。钢筋笼吊装时，由一台150t履带吊车和一台70t履带吊车配合抬吊，直立后由150t吊车吊装入槽。主吊点设置4个，副吊点设置8个，钢筋笼共设12个吊点。吊点纵向位置在钢筋笼的纵向桁架上。吊点横向位置在纵向桁架与横向桁架交点位置。吊点如下图分布：

图2.2-2钢筋笼吊点分布图

（2）吊点转换过程

图2.2-3吊点转换过程示意图

吊点转换说明：

第一工况：主吊吊点为1（1’）和2（2’）（共4个主吊点），副吊点3（3’）、4（4’）、5（5’）、6（6’）（共8个副吊点），完成起吊；

第二工况：钢筋笼逐渐转换角度，主吊提升，副吊提升同时往主吊方向移动，直至主吊钢筋笼成竖直状态，主吊承受整个钢筋笼重量；

第三工况：副吊吊点全部拆除，钢筋笼成竖直状态后，主吊承受整个钢筋笼重量，主吊吊点为1（1’）和2（2’）（共4个吊点），副吊钢丝绳退出受力状态后，随着钢筋笼的逐渐下放入槽逐渐卸载吊点3（3’）、4（5’）、5（5’）、6（6’）共8个吊点，直至钢筋笼下放至吊点2（2’）下方约1.5m处；

第四工况：主吊吊点第一次转换，钢筋笼下放至吊点2下方约1.5m处时，采用横扁担将钢筋笼固定在导墙上，松开吊点2（2’）上的卡环，使得主吊吊点2（2’）转移至吊点7（7’），故该工况主吊吊点为1（1’）和7（7’）（共4个吊点）；

第五工况：主吊吊点第二次转换，钢筋笼下放至吊点1（1’）下方约1.5m处时，采用横扁担将钢筋笼固定在导墙上，解开吊点1（1’）和7（7’）上的所有钢丝绳（共4根），将钢丝绳固定在吊筋的吊环上，然后钢筋笼下放，直至钢筋笼下放完成。

5）水下混凝土浇筑

连续墙混凝土为水下混凝土C30，抗渗等级P10，选用商品混凝土。水下混凝土浇注采用导管法施工，混凝土导管选用D=258的钢导管，法兰接头。用吊车将导管吊入槽段规定位置，导管上顶端安上方形漏斗。在混凝土浇注前要测试混凝土的塌落度，并做好试块。按规范要求做混凝土抗压抗渗试块。钢筋笼沉放就位后，应及时灌注混凝土，导管插入到离槽底300～500mm，灌注混凝土前应在导管内设置球胆，以起到隔水作用，并检查混凝土配合比后方可浇注混凝土。检查导管的安装长度，并做好记录，每车混凝土填写一次混凝土上升高度及导管埋设深度的记录，在浇注中导管插入混凝土深度应始终保持在2～4m。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。

1号、4号旋流池导管间水平间隔2.8m，距槽段端部1.2m。2号旋流池导管间水平间隔3m，距槽段端部1.2m。在混凝土浇注时，不得将路面洒落的混凝土扫入槽内，污染泥浆。混凝土泛浆高度50cm，以保证墙顶混凝土强度满足设计要求。

每幅墙均采用两套导管同时均速灌注。施工现场配备135米（三套）导管，保证有1套导管备用。浇筑时先在漏斗内储满混凝土，再拔掉事先设置在导管口的隔水栓，不间断的浇筑混凝土，直至埋住导管1.0米以上，完成封底。导管顶部设置漏斗，漏斗高度除满足导管拆卸等操作需要外，并应在灌注到最后阶段，不致影响导管内混凝土柱的灌注高度。

3实施效果

截止目前，广东宝钢湛江钢铁基地项目连铸工程新建的3座旋流池已按照设计图纸和标准规范施工完成，并分别于2015年9月26日和2016年5月15日投入生产使用，各项经济技术指标均满足结构安全及生产要求。

实践证明，本工程多边形地下连续墙和内衬相结合的整体复合墙体即“两合一”墙，在旋流池施工过程中确实既做围护结构又兼做地下结构的部分外墙，墙体既能承受水土的水平荷载，又能承受竖向荷载，确实起到防渗作用。采取以上施工工艺及技术措施后，缩短了施工工期，确保了施工安全和工程质量，大大的降低了成本，提高了功效。同时，也为今后类似工程多边形地下连续墙施工积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]《湛江钢铁工程连铸工程场地岩土工程勘察报告书》（详细勘察阶段）（工程编号：ZYX-G-LZ-02）（2011年7月）；

[2]《宝钢广东湛江钢铁基地项目初步设计》（第九卷连铸工程第一分册技术文本）（2013年8月）。