韩红娟 王小安 王理想

1. 上海建工集团股份有限公司 上海 200080；2. 上海市基础工程集团有限公司 上海 200002；3. 上海城市非开挖建造工程技术研究中心 上海 200002

上海是典型的软土地基区，较多的基坑开挖都位于城市核心区域，加之对地下空间开发需要日益显著，超深超大基坑越来越多，基坑开挖过程对变形控制要求极高，对周边环境的保护标准非常高。这使得地下连续墙技术在上海地区得到了非常广泛的应用[1]。

基于上海地区的实际情况，近年来伴随着工程实践，对地下连续墙技术也进行了大量改进与创新。例如，针对上海地区常规地下连续墙施工方法穿越硬土层成槽掘进困难而且工效低、超深地下连续墙锁口管起拔难度大、槽壁稳定与垂直度控制技术难度增加等缺点，发展出了铣槽法施工新工艺[2]。2016年，上海市基础工程集团有限公司应用双轮铣槽机铣槽及套铣接头工艺，在上海复杂软土地层中完成118 m超深地下连续墙试验，施工垂直精度达1/1 000以上。

本文结合上海市工程建设规范DG/TJ 08-2073—2016《地下连续墙施工规程》（以下简称《规程》）修订过程的系列研究工作，对上海适用于软土地区的地下连续墙施工重点与难点进行深入分析，系统总结了近年来地下连续墙在上海地区施工发展的最新技术，为全国软土地区地下连续墙的施工提供科学化、规范化的指导与参考。

1 地下连续墙成槽及铣槽技术

1.1 成槽、铣槽技术

目前成槽技术主要有抓斗式成槽、冲击式钻进成槽、回转式成槽以及工法组合式成槽等技术。

抓斗式成槽机是目前国内地下连续墙成槽的主要设备，国内冲击式钻进成槽工法包括冲击钻进式（钻劈法）和冲击反循环式（钻吸法）2种方法，回转式成槽包括单头钻和多头钻成槽。

单头钻机主要用来钻导孔，多头钻机多用来挖掘作业。单头钻机常常采用反循环钻进施工工艺，在细颗粒地层也可采用正循环出渣的施工方法。由于在钻进过程中会遇到从软土到基岩的各种地层，一般均配备多种钻头以适应钻进的需要。

铣槽机采用反向循环原理：成槽时2个镶有合金刀齿、球齿或滚动钻头的铣轮相互反向旋转，连续切削下方的泥土或岩石，把它们卷上来并破碎成小块，再在槽中与稳定的泥浆混合后将它们吸进泵中，通过离心泵将这些含有碎块的泥浆泵送入泥浆净化装置，在那里通过其振动系统将泥土和岩石碎块从泥浆中分离，并将处理后干净的泥浆重新抽回槽中循环使用。

工法组合式成槽：采用多种工法组合的方式，适应于不同土层的成槽要求，提高施工效率。一般有将抓斗和冲击钻或钻机结合、铣槽机和抓斗或钻机结合的方法，可以充分发挥2种机械的优势。

抓斗和冲击钻或钻机配合使用而形成的方法称为“抓冲法”或“钻抓法”。

铣槽机配合抓斗成槽方式或钻机成孔方式使用而形成的方法称为“抓铣结合法”或“钻铣结合法”。“抓铣结合”即对上部软弱土层采用抓斗成槽机成槽，进入硬土层（或软岩层）后采用铣槽机铣削成槽，大幅度提高了成槽掘进效率，并在铣槽机下槽过程中对上部已完成的槽壁进行修整，确保整个槽壁垂直度达到要求。

1.2 成槽全过程垂直度控制技术

垂直度是影响地下连续墙质量的重要因素，对于“两墙合一”的地下连续墙，其施工质量会直接影响地下主体结构的施工质量和使用。地下连续墙均需要对其2个方向的垂直度加以控制。垂直于槽段宽度方向，即y向垂直度偏差过大，会影响地下结构施工空间，并影响接缝质量。平行于槽段宽度方向，即x向垂直度偏差过大，一方面可能出现切削钢筋的情况，造成铣槽困难，刀头损毁严重等问题；另一方面，可能造成接缝处未连接密实，在今后开挖过程中会造成漏水。因此在成槽施工全过程，应采取控制措施，以确保垂直精度满足要求。垂直度控制要求一般为：对于永久和临时结构，垂直度不大于1/300，对于套铣成槽，垂直度不大于1/500。

地下连续墙垂直度控制主要从成槽准备、成槽过程及成槽后检测与修复3个方面加以控制。

1.2.1 成槽准备控制措施

导墙是地下连续墙施工的第一步，是控制地下连续墙垂直度、厚度的基准，起挡土、重物支承台作用，并作为泥浆的贮藏槽。导墙内壁需要保持垂直，墙面的平整度不大于5 mm。在导墙混凝土的强度没有达到一定强度时，起重机等重型设备和车辆不应在导墙附近及周边作业或停留。在导墙拆模时，需要做到边拆模边支撑，成槽前不能对支撑进行拆除，否则导墙可能会发生变形。

1.2.2 成槽过程控制措施

在成槽过程中利用成槽机自带的垂直度仪表及自动纠偏装置来保证成槽的垂直度，抓斗入槽、出槽应平稳，根据成槽机仪表及实测的垂直度情况及时进行纠偏，做到随挖、随测、随纠偏。

1.2.3 成槽后检测与修复措施

成槽后可采用专用超声波检测仪对垂直度进行检测。根据检测曲线显示数据，可以对槽段垂直度及槽壁塌方情况进行分析。如垂直度偏差严重超标且侵入结构侧墙时，或塌方造成严重空洞时，要对槽段用优质黏土进行回填后重新开挖成槽，必要时进行高压旋喷浆加固。

2 地下连续墙槽壁稳定控制技术

泥浆护壁成槽过程中槽壁的稳定是保证地下连续墙顺利施工、控制墙体施工质量的关键，但是因开挖失稳并导致邻近建（构）筑物损坏或人员生命财产损失的情况仍然时有发生[3-4]，故采取措施保证槽壁稳定至关重要。控制槽壁稳定的措施很多，如槽壁土加固、加强降水、泥浆护壁、周边限载、导墙选择等，其中槽壁加固技术和泥浆护壁技术是最为关键的技术。

2.1 槽壁加固技术

在成槽前对地下连续墙槽壁进行加固，加固方法可采用双轴搅拌桩、三轴水泥土搅拌桩及高压旋喷桩等施工工艺。搅拌桩成桩是预搅拌土体与水泥（或水泥浆）混合搅拌凝固成桩，从而对土体起保护作用；高压旋喷是高压水泥浆喷射流强力冲击破坏土体结构，喷出的水泥浆与土体破坏后的土颗粒混合经凝结成桩，从而对土体起保护作用。

2.2 泥浆护壁技术

泥浆的护壁作用，主要是因为泥浆具有一定的相对密度，可利用泥浆的压力与外部的水土压力进行平衡。当槽段内泥浆液面高出地下水位一定高度时，泥浆在槽段内就会对槽壁产生一定的静水压力，泥浆液柱压力作用在开挖槽段土壁下，除平衡土压力、水压力外，还给槽壁一个向外的作用力，相当于一种液体支撑，可以防止槽壁向槽段内倒塌或剥落，并能够防止地下水渗入。同时，泥浆在槽壁内的压差作用下，部分泥浆渗入地层，在槽壁表面形成一层透水性很低的泥皮，从而可使泥浆的静水压力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁土体的剥落，起到护壁作用。性能良好的泥浆失水量小，泥皮薄而密，具有较高的黏结力，有利于维护槽壁稳定、防止塌方。

槽壁稳定性计算宜采用梅耶霍夫（G.G.Meyerhof）经验公式。

对于黏性土，槽壁稳定系数Ks可以参照式（1）来确定：

对于无黏性的砂土（内聚力c=0），槽壁稳定系数Ks参照式（2）确定：

式中： N ——条形基础的承载力系数，对于矩形沟槽N=4(1＋B/L)；

B——沟槽宽度；

L——沟槽平面长度；

Cu——土壤的不排水抗剪强度；

P0m——沟槽开挖面外侧的土压力和水压力；

P1m——沟槽开挖面内侧的泥浆压力；

γ——砂土的重力密度；

γ1——泥浆的重力密度；

φ——砂土的内摩擦角。

从泥浆护壁机理可以看出，要想达到护壁效果必须同时具备2个条件：一是必须形成一定高差的泥浆液柱压力，二是泥浆在渗透的作用下形成一定厚度的泥皮。为了确保槽壁稳定，选用黏度大、失水量小、能形成护壁泥皮的优质泥浆，并且在成槽过程中，需要经常监测槽壁的情况变化，并及时调整泥浆性能指标，确保土壁稳定。

3 地下连续墙接头技术

施工接头是指地下连续墙单元槽段之间的连接接头。根据受力特性，地下连续墙施工接头可分为刚性接头和柔性接头。能够承受弯矩、剪力和水平拉力的施工接头称为刚性接头，反之不能承受弯矩和水平拉力的接头称为柔性接头。

工程中常用的柔性接头主要有圆弧形（或半圆形）锁口管接头、波形管（双波管、三波管）接头、楔形接头、钢筋混凝土预制接头和橡胶止水带接头。柔性接头抗剪、抗弯能力较差，一般适用于对槽段施工接头的抗剪、抗弯能力要求不高的基坑工程。

刚性接头可传递槽段之间的竖向剪力，当槽段之间需要形成刚性连接时，常采用刚性接头。在工程中应用的刚性接头主要有一字形接头或十字穿孔钢板接头、钢筋搭接接头和十字形钢插入式接头。

套铣接头工艺是一种使用双轮铣槽机设备施工接头的施工工艺，通过双轮铣槽机旋转的铣轮，以铣轮上的合金齿将形成的一期槽段接缝面混凝土铣削成锯齿状，起到类似于新旧混凝土施工缝中的凿毛作用，使得后浇筑的二期槽段混凝土与一期槽段混凝土在接缝处形成良好的咬合[5]，在不采用锁口管、接头箱的情况下形成止水良好、致密的地下连续墙接头。地下连续墙套铣接头工艺有成墙深度深、施工工序简洁、接头牢靠、抗渗性能强等诸多优点。

由于地下连续墙施工接头种类和数量众多，在实际工程中，在满足受力和止水要求的前提下，应结合地区经验尽量选用施工简便、工艺成熟的施工接头，以确保接头的施工质量。

4 地下连续墙检测技术

地下连续墙的检测主要包括接头检测和墙体检测。目前，在没有开挖前，地下连续墙接头还没有很好的质量检测手段，一般通过地下连续墙施工中的控制来保证地下连续墙接头的施工质量。地下连续墙的墙体检测可以通过预埋的超声波检测管进行。

4.1 接头检测

地下连续墙成槽接头多采用超声波检测，超声波检测时应兼顾接头处的垂直度。另外基坑开挖前，应进行抽水试验，检查地下连续墙接头和墙体的渗漏水情况。

4.2 墙体检测

地下连续墙墙体质量检测内容应包括墙体完整性、墙体厚度、墙体深度、墙身混凝土强度及墙底沉渣厚度。

永久性地下连续墙的墙体混凝土质量应采用超声波透射法进行检测。当采用超声波透射法判定墙身质量不合格、墙体混凝土试件不合格或施工过程中发生堵管等质量事故时，应采用钻芯法进行验证。

5 《规程》修订内容

基于上海软土地区地下连续墙的施工特点，在《规程》修订时充分考虑技术进步，对相关内容进行了更新与增加：

1）增加了泥浆测试的频率要求：由于旧版《规程》对泥浆的检验频率要求是每幅槽段抽检的指标不少于2处，每处不少于3次，对泥浆测试的频率和取样次数不够明确，为了保证成槽槽段的泥浆质量，提高护壁的效果，对泥浆的检测频率进行了提高和明确。

2）增加了橡胶带接头：由于橡胶带接头具有良好的经济效益和止水效果，目前在上海许多工地得到了推广和应用，为了保证技术的发展和地下连续墙接头的质量，在《规程》中做了相关规定。

3）增加了含玻璃纤维筋的钢筋笼的制作及吊装：由于玻璃纤维筋具有质量轻、抗拉强度高、静剪切力很高但动剪切力较低等特点，在地下连续墙的工作井进、出洞或地下穿越位置以其替代普通钢筋，方便顶进设备穿越地下连续墙，所以，《规程》特别针对含玻璃纤维筋的钢筋笼提出了技术要求，解决了地下连续墙作为工作井进出洞门时凿除洞门混凝土的困难。

4）增加了预制地下连续墙槽壁注浆：由于预制地下连续墙接头处相对薄弱，接头处容易漏水，限制了预制地下连续墙的使用。结合近年来的施工经验，为了保证预制地下连续墙的施工质量，确保接头处达到良好的止水效果，增加了槽壁注浆一节。

5）完善了导墙施工的技术要求，不同成槽工艺的施工技术要求，圆弧形接头、十字钢板接头、工字型钢接头、套铣接头的施工技术要求。针对目前超深的地下连续墙大多采用的套铣接头，《规程》给出了具体的参数要求，确保了超深地下连续墙的施工质量。增加了混凝土抗压强度试件和永久性地下连续墙混凝土抗渗试件的检测数量规定。

6）完善了成槽施工关键技术：针对上海地区上软下硬的特殊地层情况，《规程》提出抓斗成槽、抓铣成槽、套铣成槽不同的成槽工艺，并提出应根据不同土层条件、不同开挖深度等选用不同的成槽工艺。《规程》提出采用抓铣成槽工艺，目的在于提高超深地下连续墙的施工效率。当地下连续墙超过一定深度后，采用锁口管接头易出现锁口管顶拔不出或顶拔断裂的问题，《规程》提出采用套铣成槽施工技术，不仅可有效保证墙体的质量，而且能够防止接头漏水问题的出现。针对地下连续墙接头渗漏水这一关键性的难题，通过不断的现场试验和开挖验证，《规程》提出了地下连续墙槽段接头的清洗控制技术。地下连续墙墙底沉渣容易导致墙体出现质量问题或墙体沉降，《规程》提出了槽段内清基的控制技术和清基后泥浆的指标，根据地下连续墙的深度合理选择工艺，保证清基的效果。针对临时结构和永久结构，《规程》分别给出了垂直度和沉渣厚度的控制标准，同时提出了套铣接头的垂直度要求，针对套铣接头给出了1/500的控制标准，目的在于保证超深地下连续墙的接头质量。

7）修改了现场泥浆储备量的规定、泥浆性能指标的部分参数、钢筋笼制作允许偏差的部分参数。由于地下连续墙施工的深度越来越大，需要使用铣槽机成槽的项目越来越多，旧版《规程》对泥浆储备量的要求不能满足铣槽机成槽的要求，所以修订《规程》时把抓斗式成槽和铣槽机成槽的泥浆储备量分别作了规定。

8）本次规程的修订把地下连续墙的接头和墙体的渗漏检测增加进来。地下连续墙墙体的检验主要包含接头检测和墙体的检测。针对这2种检测项目，《规程》分别给出了检测的方法和检测的数量要求。目前针对接头质量，尚缺乏有效的检测手段，《规程》结合常用技术手段和可靠的工程经验总结出了接头的实用检测技术，提出接头的平面位置偏差和垂直度要求，同时提出地下连续墙用作基坑围护结构时，可通过抽水试验对接头质量进行检验。墙体的质量包括检验墙体的完整性、墙体厚度、墙体深度、墙身混凝土强度及墙底沉渣厚度，《规程》提出可通过采用预埋的超声波管和预留的试块进行检验。同时，《规程》还给出了遇到异常情况时的处理措施，对验收过程突发情况作出了有效的指导。

6 结语

结合上海市工程建设规范DG/TJ 08-2073—2016《地下连续墙施工规程》修订过程的系列研究工作，分析了地下连续墙在软土地区应用的优势及其技术的发展趋势，对上海适用于软土地区的地下连续墙施工重点与难点进行深入分析，对上海地区地下连续墙施工发展的最新技术进行了系统总结：

1）总结了最新的地下连续墙成槽及铣槽技术，成槽全过程垂直度控制是保证连续墙质量的重要因素。

2）地下连续墙成槽过程中泥浆的主要作用是护壁，此外泥浆还有携渣、冷却机具和切土润滑的功能。合理使用泥浆可保持槽壁的稳定性和提高成槽效率。针对现场泥浆储备量的具体要求，《规程》根据不同的成槽方式给出了泥浆不同的储备量要求。同时泥浆的使用分为静止式和循环式，泥浆在循环式使用时，应根据泥浆的恶化程度进行舍弃或再生处理，《规程》对新拌制泥浆、循环泥浆的性能指标提出了要求。

3）地下连续墙套铣接头工艺，相对于其他传统式接头有很多的优势，诸如成墙深度深、施工工序简洁、接头牢靠、抗渗性能强等。

4）地下连续墙的检测是保证施工质量的关键，对接头检测、墙体检测的方式进行了总结。

随着修订后规程的发布和实施，将会给上海地区的地下连续墙施工带来一定的指导作用，有利于促进城市建设，提高工程质量，对规范上海地区地下连续墙的施工具有重要的意义。