地下连续墙施工方法及技巧

1）施工前的准备工作

在进行地下连续墙设计和施工之前，必须认真对施工现场和工程水文地质进行调查研究，以确保施工的顺利进行。

（1）施工现场情况调查

施工现场情况调查主要包括：有关机械进场条件，有关给排水和供电条件，基坑周边环境，噪声、振动与泥浆污染等对周边环境的影响。

其中，对基坑周边环境的调查应包括以下内容：

①查明影响范围内建（构）筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小及上部结构现状。

②查明基坑周边的各类地下设施，包括上下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线或管道的分布和性状。

③查明场地周围和邻近地区地表水汇流、排泄情况，地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度。

④查明基坑四周道路的距离、道路宽度及车辆载重情况。

（2）水文地质和工程地质调查

为使地下连续墙的设计、施工合理和完工后使用性能良好，必须事先对水文地质和工程地质做全面、正确的勘察。

工程地质和水文地质勘察应达到以下要求：

①查明场地土层的成因类型、结构特点、土层性质及夹砂情况。

②查明基坑及邻近场地填土、暗浜及地下障碍物等不良地质现象的分布范围与深度，并通过图件资料反映其对基坑的影响情况。

③查明开挖范围及邻近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况，查明各含水层（包括上层滞水、潜水、承压水）的补给条件和水力联系。

④分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响，提出应采取的措施。

⑤查明支护结构设计所需的土、水等各项测试参数。

确定深槽的开挖方法，决定单元槽段长度，预估挖土效率，考虑护壁泥浆的配合比和循环工艺等，都与地质情况密切相关。如深槽用导板抓斗施工，其挖槽效率与地质条件有关。由于在深槽内挖土的工作自由面比地面上挖土少，工作条件差，另外抓斗在槽内是靠自重切入土内的，以钢索或液压设备闭斗抓土的，因此在土质坚硬时挖土的效率会降低，甚至不能抓土。

槽壁的稳定性也取决于土层的物理力学性质、地下水位高低、泥浆质量和单元槽段的长度。在制订施工方案时，为了验算槽壁的稳定性，就需要了解各土层土的重力密度γ、内摩擦角φ、内聚力c等物理力学指标。

基坑坑底的土体稳定也与坑底以下土的物理力学指标密切有关，在验算坑底隆起和管涌时，需要土的重力密度γ、土的单轴抗压强度qu、内摩擦角φ、内聚力c、地下水重力密度和地下水位高度等数据，这些都要求在进行地质勘探时提供。

地质勘探中应注意收集有关地下水的资料，如地下水位及水位变化情况、地下水流动速度、承压水层的分布与压力大小等，必要时还需对地下水的水质进行分析。另外，在研究地下连续墙施工用泥浆向地层渗透是否会污染邻近的水井等水源时，也需利用土的渗透系数等指标参数。

根据上述分析可知，全面、正确地掌握施工地区的水文、地质情况，对地下连续墙施工是十分重要的。

（3）制订地下连续墙的施工方案

地下连续墙一般多用于土质条件较差的深基坑支护，且在施工期间，施工质量不能直接用肉眼观察，一旦发生质量事故，返工处理较为困难。另外，工程又多是在建筑物密集地区施工，严重的质量事故还会危及邻近建筑物和地下设施的安全或影响其正常使用。因此，在施工之前制订详细的施工方案尤显重要。在详细研究了工程规模、质量要求、水文地质资料、周边环境和施工作业条件等内容之后，应编制工程的施工组织设计。地下连续墙的施工组织设计一般应包括以下内容：

①工程规模和特点，工程地质、水文地质和周围环境以及其他与施工有关条件的说明。

②挖掘机械等施工设备的选择。

③导墙设计。

④单元槽段划分及其施工顺序。

⑤地下连续墙预埋件和地下连续墙与内部结构连接的设计和施工详图。

⑥护壁泥浆的配合比、泥浆循环管道布置、泥浆处理和管理。

⑦废泥浆和土渣的处理。

⑧钢筋笼加工详图，钢筋笼加工、运输和吊放所用设备和方法。

⑨混凝土配合比设计，混凝土供应和浇筑方法。

⑩施工平面图布置，包括挖掘机械运行路线、挖掘机械和混凝土浇筑机架布置、出土运输路线和堆土场地、泥浆制备和处理设备、钢筋笼加工及堆放场地、混凝土搅拌站或混凝土运输路线、其他必要的临时设施等。

工程施工进度计划、材料及劳动力等的供应计划。

安全措施、质量管理措施和技术组织措施等。

必要的施工监测（槽壁垂直度、宽度变化及槽侧地面和建筑物沉降等）和环境安全及保护措施。

2）地下连续墙施工

现浇钢筋混凝土地下连续墙的施工工艺过程通常如图4.2所示。其中修筑导墙、泥浆制备与处理、挖深槽、钢筋笼的制作与吊装以及混凝土浇筑（图4.3—图4.6），是地下连续墙施工中的主要工序。地下连续墙槽段施工步骤如图4.7所示。

图4.2　现浇钢筋混凝土地下连续墙的施工工艺过程

（1）修筑导墙

①导墙的作用。导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的临时结构，对挖槽起重要作用。

a.作为挡土墙。在挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表的土极不稳定，容易出现槽口坍塌，此处的泥浆也不能起到护壁作用，因此在单元槽段挖完之前，导墙就起挡土墙的作用。

b.作为测量的基准。它规定了沟槽的位置，表明单元槽段的划分，同时也作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。

图4.3　导墙施工

图4.4　泥浆池

图4.5　成槽施工

图4.6　钢筋笼吊装

图4.7　地下连续墙槽段施工步骤

c.作为重物的支承。它既是挖槽机械轨道的支承，又是钢筋笼、接头管等搁置的支点，有时还承受其他施工设备的荷载。

d.存储泥浆。导墙可存蓄泥浆，稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下20 cm，并高于地下水位1.0 m，以稳定槽壁。

此外，导墙还可防止泥浆漏失；防止雨水等地面水流入槽内；地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的补强作用；在路面下施工时，还可起到支承横撑的水平导梁的作用。

②导墙的形式。导墙一般为现浇的钢筋混凝土结构，也有钢制或预制的钢筋混凝土的装配式结构（可多次重复使用）。导墙必须有足够的强度、刚度和精度，必须满足挖槽机械的施工要求。

图4.8是几种常见的现浇钢筋混凝土导墙形式。在确定导墙形式时，应考虑下列因素：

图4.8　导墙形式

a.表层土的特性。考虑表层土体是密实的还是松散的，是否为回填土，土体的物理力学性能如何，有无地下埋设物等。

b.荷载情况。考虑挖槽机的质量与组装方法，钢筋笼的质量，挖槽与浇筑混凝土时附近存在的静载与动载情况等。

c.地下连续墙施工时对邻近建（构）筑物可能产生的影响。

d.地下水的状况。包含地下水位的高低及其水位变化情况。

e.当施工作业面在地面以下时（如在路面以下施工），对先施工的临时支护结构的影响。

图4.8（a）、（b）适用于表层土良好和导墙上荷载较小的情况，图4.8（c）、（d）适用于表层土为杂填土、软黏土等承载力较弱的土层，图4.8（e）适用于导墙上荷载很大的情况，图4.8（f）适用于导墙紧邻现有建（构）筑物的情况，图4.8（g）适用于地下水位很高的情况。

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→拆模并设置横撑→导墙外侧回填土（如无外侧模板，可不进行此项工作）。

当地表土较好、在导墙施工期间能保持外侧土壁垂直自立时，则以土壁代替模板，避免回填土，以防槽外地表水渗入槽内。如地表土开挖后外侧土壁不能垂直自立，则外侧也需设立模板。导墙外侧的回填土应用黏土回填密实，防止地面水从导墙背后渗入槽内，引起槽段塌方。

导墙配筋应根据设计要求确定，水平钢筋必须连接起来，使导墙成为整体。导墙施工接头位置应与地下连续墙施工接头位置错开。导墙的强度和稳定性应满足成槽设备以及顶拔接头管施工的要求。

导墙面应至少高于地面100 mm，以防止地面水流入槽内污染泥浆。导墙底面不宜设置在新近填土上，且埋深不宜小于1.5 m。导墙的内墙面应平行于地下连续墙轴线，对轴线距离的最大允许偏差为±10 mm；导墙内净宽一般比地下连续墙设计墙厚大40 mm，净距的允许误差为±5 mm，墙面应垂直；导墙顶面应水平，全长范围内的高差应小于±10 mm，局部高差应小于5 mm。导墙的基底应和土面密贴，以防槽内泥浆渗入导墙后面。

现浇钢筋混凝土导墙拆模以后，应沿其纵向每隔1 m左右加设上、下两道木支撑（常用规格为5 cm×10 cm和10 cm×10 cm），将两片导墙支撑起来。在导墙混凝土达到设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶，以防止导墙受压变形。

（2）泥浆护壁

①泥浆的作用。地下连续墙的深槽是在泥浆护壁下进行挖掘的，泥浆在成槽过程中有下列作用：

a.护壁作用。泥浆具有一定的比重，如果槽内泥浆液面高出地下水位一定高度，泥浆就会在槽内对槽壁产生一定的静水压力，可抵抗作用在槽壁上的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑，可以防止槽壁倒塌和剥落以免地下水渗入。泥浆还会在槽壁上形成一层透水性很低的泥皮，从而使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁剥落。泥浆还能从槽壁表面向土层内渗透，待渗透到一定范围，泥浆就黏附在土颗粒上。这种黏附作用可减少槽壁的透水性，也可防止槽壁塌落。

b.携渣作用。泥浆具有一定的黏度，它能将钻头式挖槽机挖下来的土渣悬浮起来，既便于土渣随同泥浆一同排出槽外，又可避免土渣沉积在工作面上影响挖槽机的挖槽效率。

c.冷却和滑润作用。泥浆在深槽内可以降低钻具因连续冲击或回转而引起的温度急剧上升，同时又有润滑作用，可减轻钻具的磨损，有利于延长钻具的使用寿命，提高挖掘效率。

②泥浆的成分。地下连续墙挖槽用护壁泥浆（膨润土泥浆）的制备，有下列几种方法：

制备泥浆——挖槽前利用专用设备事先制备好泥浆，挖槽时输入沟槽。

自成泥浆——用钻头式挖槽机挖槽时，向沟槽内输入清水，将清水与钻削下来的泥土拌和，边挖槽边形成泥浆。自成泥浆的性能指标应符合规定的要求。

半自成泥浆——当自成泥浆的某些性能指标不符合规定的要求时，可在形成自成泥浆的过程中，加入一些需要的成分，这样形成的泥浆称为半自成泥浆。

护壁泥浆除通常使用的膨润土泥浆外，还有聚合物泥浆、CMC（即羧甲基纤维素，可以降低失水量，调整黏度，增加触变性等）泥浆和盐水泥浆，其主要成分和外加剂参见表4.1。

表4.1　护壁泥浆的种类及其主要成分

③泥浆质量的控制指标。在地下连续墙施工过程中，为检验泥浆的质量，使其具备物理和化学的稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力以及适当的相对密度，需对制备的泥浆和循环泥浆利用专用仪器进行质量控制。控制指标如下：

a.相对密度。在4℃时，同体积的泥浆与水的质量百分比称为泥浆的相对密度。泥浆的相对密度越大，对槽壁的压力也越大，槽壁也越稳固。但泥浆相对密度过大时，泥浆中的水会因受压而渗失增多，使附着于槽壁上的泥皮增厚而疏松，不利于固壁，同时还会影响混凝土的浇筑质量，而且会因流动性差而使泥浆循环设备的功率消耗增大。

测定泥浆相对密度可用泥浆比重计，宜每两小时测定一次。膨润土泥浆相对密度宜为1.05～1.15，普通黏土泥浆相对密度宜为1.15～1.25。

b.黏度。黏度是液体内部阻碍其相对流动的一种特性。黏度大，泥浆悬浮土渣、钻屑的能力强，但易糊钻头，使钻挖的阻力加大，生成的泥皮也厚；黏度小，悬浮土渣、钻屑的能力弱，不利于防止泥浆漏失和流砂。

泥浆黏度的测定方法，有漏斗黏度计法和黏度-比重计（V·G计）法。

c.含砂量。泥浆中所含不能分散的颗粒的体积占泥浆体积的百分比称为含砂量。含砂量大，相对密度增大，黏度降低，悬浮土渣、钻屑的能力减弱，土渣等易沉落槽底，增加机械的磨损。泥浆的含砂量越小越好，一般不宜超过5%。含砂量一般用ZNH型泥浆含砂量测定仪测定。

d.失水量和泥皮厚度。泥浆在沟槽内受压力差的作用，泥浆中的部分水会渗入土层，这种现象称为泥浆失水，失水的数量称为失水量。泥浆在失水的同时，其中不能透过土层的颗粒黏附在槽壁上形成泥皮，泥皮反过来又可阻止或减少泥浆中水分的漏失。

泥浆的失水量小，泥皮薄而致密，有利于稳定槽壁；失水量大，形成的泥皮厚而疏松。

失水量和泥皮厚度通常用过滤试验同时进行测定。合适的失水量为20～30 mL／30 min，泥皮厚度宜为1～3 mm。

e.pH值。泥浆pH值表示泥浆酸碱性的程度。pH＝7，呈中性；pH＜7，呈酸性；pH＞7，呈碱性。膨润土泥浆呈弱碱性，pH值一般为8～9，pH＞11的泥浆会产生分层现象，失去护壁作用。在施工中如有水泥或呈碱性的地下水混入泥浆，就会增大泥浆的碱性，所以pH值的变化能反映泥浆性质的变化。现场多用石蕊试纸测定泥浆的pH值。

f.稳定性。稳定性指泥浆各成分混合后呈悬浮状态的性能，常用相对密度差试验确定，即将泥浆静置24 h，经过沉淀后，上、下层的相对密度差要求不大于0.02。

g.静切力。施加外力，使静止的泥浆开始流动的一瞬间阻止其流动的阻力称为静切力。静切力大，泥浆悬浮土渣和钻屑的能力强，但钻孔阻力也大；静切力小，土渣和钻屑易沉淀。静切力指标一般取两个值，静止1 min后测定，其值为2～3 kPa；静止10 min后测定，其值应为5～10 kPa。

h.胶体率。泥浆静置24 h后，其呈悬浮状态的固体颗粒与水分离的程度，即泥浆部分体积与总体积之比为胶体率。胶体率高的泥浆，可使土渣、钻屑呈悬浮状态。要求泥浆的胶体率高于96%，否则要掺加碱（Na2CO3）或火碱（NaOH）进行处理。

上述泥浆性能的控制指标，在不同情况下，试验的内容也有所不同。在确定泥浆配合比时，要测定上述各项性能指标。在检验黏土造浆性能时，要测定胶体率、相对密度、黏度和含砂量。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，主要测定黏度、相对密度和含砂量。

④泥浆的制备。

a.泥浆配合比。选择泥浆时既要考虑护壁、携渣效果，又要考虑经济性，应因地制宜地选用。在黏性土或粉质黏土为主的地质条件下，如土质中黏土含量大于50%、塑性指标大于20、含砂量小于5%、二氧化硅与三氧化铝含量的比值为3～4，可以采用自成泥浆或半自成泥浆进行深槽护壁，以降低泥浆费用。在成槽过程中，泥浆的密度通过调节进水量和钻进速度来控制。采用直接输入清水造浆，应通过导管从钻机钻头孔射出，不得将水直接注入槽内。

确定膨润土泥浆配合比时，首先应根据保持槽壁稳定所需的黏度来确定膨润土的掺量（一般为6%～9%）和增黏剂CMC的掺量（一般为0.05%～0.08%）。

分散剂的掺量一般为0～0.5%，在地下水丰富的砂砾层中挖槽，有时可不用分散剂。为使泥浆能形成良好的泥皮而掺加分散剂时，对于泥浆黏度的减小，可用增加膨润土或CMC的掺量来调节。我国最常用的分散剂是纯碱。

为提高泥浆的相对密度，增大其维护槽壁稳定能力，可掺加加重剂。

防漏剂的掺量，不是在一开始配制泥浆时确定的，而是根据挖槽过程中泥浆的漏失情况逐渐掺加的。常用的掺量为0.5%～1.0%，如漏失很大，掺量可能增大到5%，或将不同的防漏剂混合使用。

总之，确定泥浆的配合比，要根据材料的特性，参考常用的配合比，通过试配经过不断修正，最后确定适用的配合比。试配制出的泥浆要按泥浆控制指标进行试验确定。

b.泥浆制备。泥浆制备包括泥浆搅拌和泥浆贮存。泥浆搅拌机常用的有高速回转式搅拌机和喷射式搅拌机两类。如图4.9所示为喷射式搅拌机工作原理，它是用泵把水喷射成射流状，利用喷嘴附近的真空吸力，把加料器中膨润土吸出与射流进行拌和。用此法拌和泥浆，在泥浆达到设计浓度之前，可以循环进行。即喷嘴喷出的泥浆进入贮浆罐，若未达到设计浓度，贮浆罐中的泥浆再由泵经喷嘴与膨润土拌和，如此循环直至泥浆达到设计浓度。

图4.9　喷射式搅拌机工作原理

制备泥浆的投料顺序，一般依次为水、膨润土、CMC、分散剂和其他外加剂。由于CMC溶液可能会妨碍膨润土溶胀，所以宜在膨润土之后投入。

膨润土泥浆一定要充分搅拌。拌好后，在贮浆池（罐）内一般要静置24 h以上，最低不得少于3 h，以使膨润土颗粒充分溶胀，确保泥浆质量。

贮存泥浆宜用钢的贮浆罐或地下、半地下式贮浆池，其容积一般应超过一个单元槽段挖土量的1.5～2.0倍。

⑤泥浆处理。在地下连续墙施工过程中，泥浆要与地下水、砂、土、混凝土接触，膨润土、掺合料等成分会有所消耗，而且也因混入一些土渣和电解质离子等，使泥浆受到污染而质量恶化。被污染后性质恶化了的泥浆，经处理后可重复使用，如果污染严重或处理不经济者，则应舍弃。

泥浆处理分土渣分离处理（物理再生处理）和污染泥浆化学处理（化学再生处理）两种。

A.土渣分离处理。泥浆中混入大量土渣，会使黏附在槽壁上的泥皮厚而弱，从而使槽壁的稳定性变差；浇筑混凝土时，土渣极易卷入混凝土中，影响混凝土的质量；土渣还会使槽底沉渣增多，使建成后的地下连续墙沉降量增大；含有大量土渣的泥浆黏度增大，使泥浆循环发生困难，而且也加重了泵和管道的磨损。因此，对于重复使用的循环泥浆，土渣的分离处理这道工序非常重要。

分离土渣有重力沉降处理和机械处理两种方法，两种方法共同使用效果最好。

a.重力沉降处理。重力沉降处理是利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀，从而排除土渣的方法。该方法需要在现场设置一个沉淀池（图4.10），沉淀池一般还要分隔成几个，其间由埋管或开槽口连通，以满足泥浆循环、再生、舍弃等工艺要求。沉淀池的容积越大，泥浆在沉淀池中停留的时间越长，土渣沉淀分离的效果越好。

图4.10　泥浆池

b.机械处理。机械处理是利用振动筛与旋流器排除土渣的方法。图4.11是反循环出土的泥浆机械处理过程示意图。反循环排出的带有土渣的泥浆由吸力泵送至振动筛，经振动筛将泥浆和土渣分离（图4.12）。此时分离后的泥浆仍含有部分小粒径的土渣，再由旋流器供应泵将其送入旋流器，旋流器高速旋转而产生离心力。由于土渣的质量较大，产生了较大的离心力，从而被甩至旋流器壁上并下滑排出；而微粒土渣和泥浆则呈溢流由上面排出，至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的泥浆再由回流泵经输浆管送入深槽内。

图4.11　反循环出土的泥浆处理

1—吸力泵；2—回流泵；3—旋流器供应泵；4—旋流器；5—排渣管；6—脱水机；7—振动筛

B.污染泥浆化学处理。浇筑混凝土时，从深槽内被置换出来的旧泥浆中混入了大量的有害离子，如受水泥污染后大量的钙离子会吸附在膨润土颗粒的表面，土颗粒极易相互凝聚，使泥浆产生凝胶化。凝胶化后的泥浆泥皮形成能力减弱，槽壁稳定性变差，而且黏度增高，土渣分离困难，在泵和管道内流动阻力增大。

图4.12　泥浆分离系统

恶化了的泥浆要进行化学处理，一般是使用分散剂置换膨润土表面的有害阳离子，使颗粒又重新在泥浆中呈分散状态。经化学处理后，再进行土渣分离处理。

泥浆经过处理后，应测试其性能指标，若发现不符合规定指标要求，可再补充掺入材料进行再生调剂。经再生调剂后的泥浆，送入贮浆池（罐），待新掺入的材料与处理过的泥浆完全融合后再重复使用。

（3）挖槽

挖槽是地下连续墙施工中的关键工序。挖槽约占地下连续墙工期的一半，因此，提高挖槽的效率是缩短工期的关键。同时，槽壁形状基本上决定了墙体外形，所以挖槽的精度又是保证地下连续墙质量的关键之一。

挖槽的主要工作包括：单元槽段划分、挖槽机械的选择与正确使用、制订防止槽壁坍塌的措施和特殊情况的处理方法等。

①单元槽段划分。地下连续墙施工时，预先沿墙体长度方向把地下连续墙划分为多个某种长度的施工单元，这种施工单元称为单元槽段。挖槽是按照一个个单元槽段进行挖掘的，在一个单元槽段内，挖掘机械可以挖一个或几个挖掘段。划分单元槽段就是将各种单元槽段的形状和长度标明在墙体平面图上，它是地下连续墙施工组织设计中的一个重要内容。

单元槽段的最小长度不得小于一个挖掘段，即不得小于挖掘机械挖土工作装置的一次挖土长度。从理论上讲，单元槽段越长越好，因为这样可以减少槽段接头数量，增加地下连续墙的整体性和截水防渗能力，并且简化施工、提高工效。但是在实际工作中，单元槽段的长度又受到诸多因素的限制，必须根据设计、施工条件进行综合考虑。一般决定单元槽段长度的因素有：

a.设计构造要求，如墙的深度和厚度等。

b.地质水文条件。当土层不稳定时，为防止槽壁坍塌、缩短挖槽时间，应减少单元槽段的长度。

c.地面荷载及相邻建筑物的影响。较大的地面荷载和高大建（构）筑物，会增大槽壁受到的侧向压力，影响槽壁稳定性。在这种情况下，应缩短单元槽段长度，以缩短槽段开挖与暴露时间。

d.现有起重机的起重能力和钢筋笼的吊放方法。钢筋笼多为整体吊装，要根据施工单位起重机械的起重能力估算钢筋笼的质量及尺寸，以此推算单元槽段长度。

e.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部混凝土宜在4 h内浇筑完毕，所以应满足：(www.xing528.com)

f.工地上具备的泥浆池容积。

g.混凝土导管的作用半径。

图4.13为采用多头钻成槽机挖掘深槽时一个单元槽段的组成及掘削顺序。

单元槽段之间的接头位置一般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。

单元槽段的长度多取5～7 m，但也有取10 m甚至更长的情况。

图4.13　多头钻单元槽段组成及掘削顺序

1—已完槽段；Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ—掘削顺序

②挖槽机械的选择与正确使用。地下连续墙挖槽机械是在地面操作，穿过泥浆向地下深处开挖一条预定断面槽深的工程机械。工程地质条件不同，断面深度不同，技术要求也不同，施工时应根据不同要求选择合适的挖槽机械。

目前地下连续墙施工中，国内外常用的挖槽机械按其工作机理可分为挖斗式、冲击式和回转式三大类，而每一类中又分为多种，如图4.14所示。

我国在施工中应用较多的是蚌式抓斗机（图4.15）、多头钻成槽机和铣削式挖槽机（图4.16）等。

图4.14　挖槽机械分类

图4.15　蚌式抓斗机

图4.16　铣削式挖槽机

　　a.蚌式抓斗机。蚌式抓斗在国内外应用较多，它多用于开挖墙厚450～1 200 mm、深50 m、土的标贯值≤50的地下连续墙。蚌式抓斗通常以钢索操作斗体上下和开闭，即索式抓斗。用导杆使抓斗上下，并通过液压开闭斗体的，为导杆式抓斗。为提高挖槽垂直精度，可在抓斗的两个侧面安装导向板，也称导板抓斗。

索式斗体推压式导板抓斗如图4.17所示。这种抓斗切土时能推压抓斗斗体进行切土；增设有弃土压板，能有效地切土和弃土，并易于增大开斗宽度，增大一次挖土量；也可采用液压方式来提高其挖掘力。

索式中心提拉式导板抓斗（图4.18），是由钢索操纵开斗、抓土闭斗和提升的，它用导板导向，可提高挖槽精度，又可增大抓斗重量，提高挖槽效率。

图4.17　索式斗体推压式导板抓斗

1—导轮支架；2—导板；3—导架；4—动滑轮组；5—提杆；6—定滑轮组；7—斗体；8—弃土压板

图4.18　索式中心提拉式导板抓斗

1—抓斗；2—滑轮座；3—支撑杆；4—导板

b.多头钻成槽机。多头钻（图4.19）是采用动力下放、泥浆反循环排渣、电子测斜纠偏和自动控制给进成槽的机械，适用于黏性土、砂土、砂砾层及淤泥软土等土层，其振动噪声较小、效率高，对周围建筑影响小。多头钻成槽机属无杆钻机，一般由组合多头钻机（4～5台潜水钻组成）、机架和底座组成。钻头采取对称布置正反向回转，使扭矩相互抵消，旋转切削土体成槽。掘削的泥土混在泥浆中以反循环方式排出槽外，一次下钻形成有效长1.3～2 m的圆形掘削单元。排泥采用专用潜水砂石泵或空气吸泥机，不断将吸泥管内泥浆排出。下钻时应使吊索处于张力状态，保持钻机头适当压力，引导机头垂直成槽。下钻速度取决于泥渣排出能力和土质硬度，应注意使下钻速度均匀。一般采用吸力泵排泥，下钻速度为9.6 m／h，采用空气吸泥法及砂石泵排泥，下钻速度为5 m／h。

图4.19　SF型多头钻的钻头

1—钻头；2—侧刀；3—导板；4—齿轮箱；5—减速箱；6—潜水电机；7—纠偏装置；8—高压进气管；9—泥浆管；10—电缆结头

图4.20　铣削式成槽机主要部件

1—成槽机架；2—切削进给油缸；3—泥浆泵；4—齿轮减速箱；5—刀盘轮；6—吸泥箱；7—纠偏板；8—滑轮；9—液压软管；10—泥浆软管

c.铣削式成槽机。铣削式成槽机（图4.20）属于回转式钻机，这是我国近年来引进的新型挖槽机械，适用于冲积土（黏土、砂、砾石及直径可达10 cm的卵石）、石灰岩、花岗岩等多种地质。由于成槽机切削是靠铣削，较之抓斗成槽有较小的振动和冲击，所以能较好地适应城市市区施工。

铣削式成槽机利用液压马达驱动刀盘破碎岩土，依靠泵吸反循环排渣，并通过地面泥砂处理，将泥浆再回送到槽段。

图4.21—图4.23依次是索式斗体推压式导板抓斗、索式中心提拉式导板抓斗和铣削式成槽机的挖槽步骤。

图4.21　索式斗体推压式导板抓斗的挖槽步骤

图4.22　中心提拉式导板抓斗挖槽步骤

图4.23　铣削式成槽机的工作原理

1—成槽机架，2—吸泥泵；3—除砂机；4—泥浆箱；5—离心泥泵；6—渣土；7—离心泵；8—膨润土搅拌器；9—膨润土筒仓

③防止槽壁坍塌的措施。地下连续墙在挖槽时如发生塌方，不仅可能发生埋住挖槽机的危险，拖延工程工期，同时还可能引起地面沉陷而使挖槽机械倾覆，对邻近的建筑物和地下管线造成破坏。例如，若在吊放钢筋笼之后或在浇筑混凝土过程中产生塌方，塌方的土体会混入混凝土内，造成墙体缺陷，甚至会使墙体内外贯通，成为产生管涌的通道。因此，槽壁塌方是地下连续墙施工中极为严重的事故。

与槽壁稳定有关的因素是多方面的，但可以归纳为泥浆、地质条件与施工三个方面。

通过近年来的实测和研究，得知开挖后槽壁的变形是上部大、下部小，一般在地面以下7～15 m有外鼓现象，所以绝大部分的塌方发生在地面以下12 m的范围内，坍体多呈半圆筒形，中间大、两头小，多是内外两侧对称地出现塌方。此外，槽壁变形还与机械振动的存在有关。

通过试验和理论研究，还证明地下水位越高，平衡它所需的泥浆相对密度也越大，即槽壁失稳的可能性也越大。所以地下水位的相对高度对槽壁稳定的影响很大，同时它也影响着泥浆相对密度的大小。地下水位即使有较小的变化，对槽壁的稳定也有显著影响，特别是当挖深较浅时影响就更为显著。因此，如果由于降雨使地下水位急剧上升，地面水再绕过导墙流入槽段，这样就使泥浆对地下水的超压力减小，极易产生槽壁塌方。故采用泥浆护壁开挖深度大的地下连续墙时，要重视地下水的影响。必要时，可部分或全部降低地下水位，这将对保证槽壁稳定起到很大的作用。

泥浆重量和泥浆液面的高低对槽壁稳定也产生很大影响。泥浆液面越高，所需的泥浆相对密度越小，即槽壁失稳的可能性越小。由此可知，泥浆液面一定要高出地下水位一定高度。从目前计算结果来看，泥浆液面宜高出地下水位0.50～1.0 m。因此，在施工期间如发现有漏浆或跑浆现象，应及时堵漏和补浆，以保证规定的泥浆液面，防止槽壁坍塌。

地基土的条件直接影响槽壁稳定。试验证明，土的内摩擦角φ越小，所需泥浆的相对密度越大；反之，所需泥浆相对密度就越小。所以在施工地下连续墙时，要根据不同的土质条件选用不同的泥浆配合比，各地的经验只能参考不能照搬，尤其在地层中存在软弱的淤泥质土层或粉砂层时。

施工单元槽段的划分也会影响槽壁的稳定性。因为单元槽段的长度决定了基槽的长深比（H／l），长深比的大小影响土拱作用的发挥，而土拱作用影响土压力的大小。一般长深比越小，土拱作用越小，槽壁越不稳定；反之，土拱作用大，槽壁趋于稳定。研究证明，当H／l＞9时，可把基槽的土拱作用作为二维问题处理，如H／l＜9则宜作为三维问题处理，以H／l＝9作为分界线。另外，单元槽段的长度也会影响挖槽时间，挖槽时间长，使泥浆质量恶化，也影响槽壁的稳定。

根据上述分析可知，能够采取避免槽壁坍塌的措施有：缩小单元槽段长度；改善泥浆质量，根据土质选择泥浆配合比，保证泥浆在安全液位以上；注意地下水位的变化；减少地面荷载，防止附近的车辆和机械对地层产生振动等。

当挖槽出现坍塌迹象时（如泥浆大量漏失，液位明显下降，泥浆内有大量泡沫上冒或出现异常的扰动，导墙及附近地面出现沉降，排土量超过设计断面的土方量，多头钻或蚌式抓斗升降困难等），应首先及时地将挖槽机械提至地面，避免发生挖槽机械被埋入地下的事故，然后迅速采取措施避免坍塌进一步扩大，以控制事态发展。常用的措施是：迅速补浆以提高泥浆液面和回填黏性土，待所填的回填土稳定后再重新开挖。

近年来，一些工程在开挖槽段之前预先在地下连续墙两侧施工水泥土搅拌桩，形成“夹心”地下连续墙（图4.24），大大提高了地下连续墙开挖槽壁时的稳定性。

图4.24　“夹心”地下连续墙示意图

（4）清底

槽段挖至设计标高后，用钻机的钻头或超声波等方法测量槽段断面，如误差超过规定的精度则需修槽。修槽可用冲击钻或锁口管并联冲击。对于槽段接头处也需进行清理，可用刷子清刷或用压缩空气压吹。此后，就应进行清底工作（有的在吊放钢筋笼后，浇筑混凝土前再进行一次清底）。

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，都将堆积在槽底。在挖槽结束后，清除以沉渣为代表的槽底沉淀物的工作称为清底。

如果槽底的沉渣未清除，会带来下述危害：

①在槽底的沉渣很难被浇筑的混凝土置换出来，它残留在槽底，会成为地下连续墙底部与持力层地基之间的夹杂物，使地下连续墙的承载力降低，墙体沉降加大。沉渣还影响墙体底部的截水防渗能力，成为产生管涌的隐患，有时还需对墙底进行注浆以提高其防渗能力。

②沉渣混进浇筑的混凝土内会降低混凝土的强度。如在混凝土浇筑过程中，由于混凝土的流动将沉渣带至单元槽段接头处，会严重影响接头部位的抗渗性。

③沉渣会降低混凝土的流动性，降低混凝土的浇筑速度，还会造成钢筋笼上浮。

④沉渣过多时，会使钢筋笼插不到设计位置，使结构的配筋发生变化。

⑤在浇筑混凝土过程中，沉渣的存在会加速泥浆变质，沉渣还会使浇筑混凝土上部的不良部分（需清除者）增加。

挖槽结束后开始清底的时间取决于土渣的沉降速度。它与土渣的大小、土渣的形状、泥浆和土渣的相对密度、泥浆的黏滞系数有关。可沉降土渣的最小粒径，取决于泥浆的性质。当泥浆性质良好时，可沉降土渣的最小粒径为0.06～0.12 mm。一般认为挖槽结束后静置2 h，悬浮在泥浆中要沉降的土渣约80%可以沉淀，4 h左右可沉淀完毕。

清底的方法一般有沉淀法和置换法两种。沉淀法是在土渣基本都沉淀到槽底之后再进行清底；置换法是在挖槽结束之后，对槽底进行认真清理，然后在土渣还没有再沉淀之前就用新泥浆把槽内的泥浆置换出来，使槽内泥浆的相对密度在1.15以下。我国多用置换法进行清底。

常用的清底方法有：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，以及利用混凝土导管压浆排泥。清底方法如图4.25所示。

图4.25　清底方法

1—导管；2—补给泥浆；3—吸力泵；4—空气升液排泥管（导管）；5—软管；6—压缩空气；7—潜水泥浆泵；8—清水或泥浆；9—排渣

（5）地下连续墙接头

地下连续墙的接头可以分为施工接头和结构接头两大类。一类是施工接头，即浇筑地下连续墙时两相邻单元槽段之间的纵向连接接头；另一类是结构接头，即已竣工的地下连续墙在水平向与其他构件相连接的接头。地下连续墙接头应满足受力和防渗的要求，并方便施工。下面介绍常见的施工接头。

目前，我国地下连续墙施工中接头形式主要有接头管、接头箱、隔板、H型钢、十字钢板、预制接头桩等（图4.26—图4.29），各种接头形式均有其相应的优缺点。

图4.26　H型钢

图4.27　隔板

图4.28　接头管

图4.29　接头箱

①传递力：刚性接头好，非刚性接头不能传递弯矩，仅能传递轴力和剪力。②施工工艺：H型钢最简单，其次是接头箱，隔板和十字钢板接头最复杂。③止水效果：接头管、隔板接头的自防水效果比其他几种接头稍差。

④适用地层：淤泥等流塑软土中应优先选用刚性接头；含水层和黏土层，地下水位又高时，则应优先选预制钢筋混凝土接头和H型钢接头；对于自稳能力较好的风化岩等地质，则用接头管即可。

槽段接头应满足混凝土浇筑压力对其强度和刚度的要求。安放槽段接头时，应紧贴槽段垂直缓慢沉放至槽底。遇到阻碍时应先清除，然后再入槽。混凝土浇筑过程中应采取防止混凝土产生绕流的措施。地下连续墙有防渗要求时，应在吊放钢筋笼前，对槽段接头和相邻墙段的槽壁混凝土面用刷槽器等方法进行清刷，清刷后的槽段接头和混凝土面不得夹泥。

①接头管（也称锁口管）接头。这是当前地下连续墙施工中应用最多的一种接头，其接头形式如图4.30所示。施工时，待一个单元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土。待浇筑的混凝土强度达到0.05～0.20 MPa时（一般在混凝土浇筑后3～5 h，视气温而定），开始用吊车或液压顶升架提拔接头管。上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2～4 m／h，并应在混凝土浇筑结束后8 h以内将接头管全部拔出。接头管直径一般比墙厚小50 mm，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，继续施工即形成两相邻单元槽段的接头，它可以增强整体性和防水能力。其施工过程如图4.31所示。

图4.30　钢管式接头管

1—管体；2—下内销；3—下外销；4—月牙垫块

图4.31　接头管接头的施工过程

1—导墙；2—已浇筑混凝土的单元槽段；3—开挖的槽段；4—未开挖的槽段；5—接头管；6—钢筋笼；7—正在浇筑混凝土的单元槽段；8—接头管拔出后形成的圆孔

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。一个单元槽段挖土结束后，吊放接头箱，再吊放钢筋笼。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，因而浇筑的混凝土不能进入接头箱。混凝土初凝后，与接头管一样逐步吊出接头箱，待后一个单元槽段再浇筑混凝土时，由于两相邻单元槽段的水平钢筋交错搭接，而形成整体接头。其施工过程如图4.32所示。

图4.32　接头箱接头的施工顺序

③H或“王”字型钢接头。H或“王”字型钢接头属于一次性的刚性接头，自防水效果较好，施工较为简易，目前工程上使用较多。H或“王”字型钢与槽段钢筋笼焊接成整体吊放，其后侧空腔内采用不同的处理方式，例如“锁口管＋黏土”方式、“泡沫板＋砂包”方式、“接头钢塞＋砂包”方式、“散装碎石＋止浆铁皮”方式等。不管采用哪种方式，都既要采取措施防止混凝土从型钢侧面缝隙的绕流，又要方便后续槽段的施工。图4.33为H型钢接头示意图，图4.34为“王”字型钢板接头组装示意图。

图4.33　H型钢接头示意图

图4.34　“王”字型钢板接头组装示意图

（6）钢筋笼加工与吊放

①基本规定。钢筋笼应根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。单元槽段的钢筋笼应装配成一个整体，必须分段时宜采用焊接或机械连接，接头位置宜选在受力较小处，并相互错开。

钢筋笼应设置定位垫块，垫块在垂直方向上的间距宜取3～5 m，水平方向每层宜设置2～3块。

钢筋笼应根据吊装的要求，设置纵横向起吊桁架；桁架主筋宜采用HRB335级或HRB400级钢筋，钢筋直径不宜小于20 mm，且应满足吊装和沉放过程中钢筋笼的整体性要求及钢筋笼骨架不产生塑性变形的要求。连接点出现位移、松动或开焊的钢筋笼不得入槽，应重新制作或修整完好后再入槽。

②钢筋笼底端和侧面垫块制作要求。

a.钢筋笼底端一般加工成如图4.35（a）所示的锥形，以免插入时碰撞底端槽壁。闭合锥度以不影响混凝土浇筑导管的插入为原则。

b.在单元槽段钢筋笼的前后两面，要从上到下对称地设置定位垫块。垫块用厚度3 mm左右的钢板制作，并焊在钢筋笼上，纵向间距为3～5 m。要求每个钢筋笼至少有4个垫块。垫块的作用是保证钢筋笼在吊运中具有足够刚度，防止下钢筋笼时摩擦孔壁，并在下笼过程中起定位作用。垫块和墙面之间应留有2～3 cm的空隙，如图4.35（b）所示。

图4.35　钢筋笼底端及钢板定位垫块

③墙体与结构物的钢筋连接。当地下连续墙墙体需要与结构物连接时，可通过预埋件使钢筋在地下连续墙施工后便于连接。连接方式有预埋钢筋、预埋中继板和剪力连接件方式等，如图4.36所示。

④钢筋笼吊放。在吊放过程中，要保证钢筋笼不损坏变形，并垂直准确地下到槽内设计位置。采用二索吊架和四索吊架在钢筋笼头部和中间两处同时平缓起吊，起吊之前应检查吊车和钢丝绳。起吊时，钢筋笼下端不得在地面上拖引或碰撞其他物体。吊笼至槽段上方且保持水平状态时，将副索卸去，只用主索将钢筋笼吊入槽内规定深度。钢筋笼与起吊方法如图4.37所示。图4.38为上海中心大厦地下连续墙钢筋笼吊装现场图。

图4.36　墙体与结构物的钢筋连接方式

如果吊放钢筋笼不顺利，则应重新吊起并检查槽孔和钢筋笼本身，而不能用钢筋笼硬插。当钢筋笼需要分段吊放接长时，先用横梁把下段钢筋笼搁放在导墙上，检查其垂直性和导正性为合格后，在预先标记位置将上下两段钢筋笼的主筋焊接起来，再继续起吊下入槽内。钢筋笼和接头管（或接头面）之间应有15～20 cm的空隙。

（7）混凝土浇筑

现浇地下连续墙应采用导管法浇筑混凝土（图4.39）。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。

图4.37　钢筋笼与起吊方法

1，2—吊钩；3，4—滑轮；5—卸甲；6—端部向里弯曲；7—纵向桁架；8—横向架立桁架

图4.38　上海中心大厦地下连续墙钢筋笼吊装

（重86 t、高50 m、宽6 m、厚1.2 m）

图4.39　槽段内混凝土浇筑示意图

1—导管；2—正在浇筑的混凝土；3—已浇筑混凝土的槽段；4—泥浆

槽段长度不大于6 m时，槽段混凝土宜采用两根导管同时浇筑；槽段长度大于6 m时，槽段混凝土宜采用3根导管同时浇筑，每根导管分担的浇筑面积应基本均等。钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土。在整个浇筑过程中，导管埋入混凝土内的深度宜为2～4 m，浇筑液面的上升速度不宜小于3 m／h。

混凝土初灌量应确保埋管深度不小于2 m，浇筑过程中导管应经常上下串动，以确保墙身混凝土密实。只有当混凝土浇筑到地下连续墙墙顶附近，导管内混凝土不易流出时，方可将导管的埋入深度减为1 m左右，并可使导管适当地上下运动，促使混凝土流出导管。

施工过程中，混凝土要连续浇筑，不能长时间中断（一般可允许中断5～10 min）。至少应在混凝土搅拌好之后1.5 h内浇筑完毕。夏天因混凝土凝结较快，必须在搅拌好之后1 h内浇完，否则应掺入适当的缓凝剂。

在浇筑过程中，要经常量测混凝土浇筑量和上升高度。量测混凝土上升高度可用测锤。因混凝土上升面一般都不水平，所以应在3个以上位置量测。浇筑完成后的地下连续墙墙顶存在浮浆层，混凝土顶面需比设计标高超浇0.5 m以上。待凿去浮浆层后，地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相连，形成整体。

3）地下连续墙质量检测

地下连续墙的质量检测应符合下列规定：

①当地下连续墙作为主体地下结构构件时，应对每个槽段进行槽壁垂直度检测。检测数量不得小于同条件下总槽段数的20%，且不少于10幅。

②当地下连续墙作为主体地下结构构件时，应对每个槽段进行槽底沉渣厚度检测。

③应采用声波透射法对墙体混凝土质量进行检测，检测墙段数量不宜少于同条件下总墙段数的20%，且不得少于3幅墙段，每个检测墙段的预埋超声波管数不应少于4个，且宜布置在墙身截面的四边中点处。

④根据声波透射法判定墙身质量不合格时，应采用钻芯法进行验证。

⑤地下连续墙作为主体地下结构构件时，其质量检测尚应符合相关规范的要求。