框格式地下连续墙在水利水电工程中应用
【摘 要】地下连续墙作为深基础施工的有效手段在高层建筑、地铁及各种大型地下设施中已被广泛使用，在水利水电工程中的应用主要是围堰防渗，用于进行基础处理的情况并不多。论文以雅砻江桐子林水电站导流明渠框格式地下连续墙施工为例，重点介绍框格式地连墙的施工工艺及其施工要点和难点。
【关键词】框格式地下连续墙；施工工艺；要点；难点
1概述
桐子林水电站导流明渠布置在右岸滩地上，明渠中心线混凝土底板长609.773m；渠身段底宽 63.8m，桩号（左导）0+215.000m~（左导）0+326.481m 段基础处理采用框格式连续墙，该段覆盖层厚一般15m~30m，最大约 41m，由上部含漂砂卵砾石层和下部青灰色粉砂质黏土层 （最厚约34m） 组成，下伏基岩为砂页岩。设计框格间距沿河向为10m， 横 河 向 分 别 为10.0m、17.5m。导 墙 建 基 面 高程980.0m，设计墙厚 1.2m，入岩 1m~2m。最大墙深 41.0m，墙体材料为钢筋混凝土。
2桐子林水电站地连墙施工工艺特点
2. 1施工准备
由于桐子林水电站地连墙施工时围堰尚未完全闭气，为了满足工期要求，保证施工进度，参建单位讨论决定将地连墙施工平台提高至990m高程，使施工期槽孔高于最高洪水位1.5m 以上，同时也保证了废水 、废浆、废渣能顺畅排出。由于平台以下以粉砂质黏土层为主，承载力低，施工平台下2m 范围内置换为砂卵石层，保证了施工平台坚固、平整，满足了重型设备和运输车辆的行走。
2. 2结构形式的选择
由于该段粉砂质黏土层在连续墙施工过程中容易产生塌槽、缩径等现象，因此施工布置、施工程序、施工方法更加合理可行是必须要考虑的问题，特别是“十”型槽段的成槽，受地层条件的影响非常大，存在一定的技术难题。
框格节点部位的结构形式在满足建筑物结构要求的前提下怎样与目前国内施工机具和施工水平很好地结合，有下述三种结构形式可供选择。
1）“十”结构形式（结构形式一）
该结构形式在地层条件较好的地层多有应用。但由于受现有施工技术手段的限制，成槽形状难以满足设计要求。同时在施工过程中一旦发生塌槽事故，容易因为导向槽失稳而引发安全事故，因此常常需要采用搅拌桩等特殊措施加固改善地层后再进行成槽施工。
2）“扩槽”结构形式（结构形式二）
“扩槽”结构形式即将框格节点部位一定长度范围内的连续墙厚度进行适当扩宽，以满足结构要求。该结构形式可以从结构形式上解决将节点部位的连续墙先沿一个方向施工成“一”型作为一期槽，然后再以节点垂直方向的两边作为二期槽施工造成的可能不能满足其抗拉、抗剪等结构要求的问题。但在实际施工时为了保证施工安全，需要将一期槽的导向槽先连通成整体，将一期槽施工完后再将节点部位的导向槽拆除后修建二期槽的导向槽，然后再施工二期槽。
3）“扩桩”结构形式（结构形式三）
“扩桩”结构形式即将框格节点部位采用直径大于设计墙厚的桩作为节点，以满足结构要求。该结构形式由于节点部位采用扩大桩的形式，既较好地解决了结构问题，同时也因为先施工完节点处的桩后，导向槽直接设置在桩上，改善了导向槽的基础条件，从而可以有效解决软弱基础的施工安全问题。
根据本项目特点，从上述几种可能的结构形式分析可知，结构形式一和结构形式二均会增加施工成本，同时由于需要采取其它工程措施，会延长施工工期。结构形式三在施工成本和施工工期上相对而言优势较明显。因此本项目确定采用桩、槽结合的结构形式。、
2. 3节点桩、“一字”槽施工
地下连续墙造孔施工采用先桩后槽的施工方式，即首先施工桩，然后再施工‘一’型槽。节点桩施工中对桩口保护的护筒采用钢结构和混凝土两种形式，护筒深2.0m，混凝土采用C20混凝土现浇形成；“一”型槽导墙采用C20现浇混凝土，高度一般为 2.0m。
地下连续墙节点桩直径为250cm，最大孔深为 41m。节点桩造孔采用JKL10 型手把式冲击钻机钻造成孔，钻孔出渣方式采用泥浆正循环出渣。‘一’型槽宽 1.2m，上部覆盖层采用GB-30 液压抓斗“抓取法”施工，下部基岩部分采用ZZ-8D 型冲击钻机破碎嵌岩。施工按照预先划分的槽段有序进行，施工顺序原则为：先施工顺河向槽段，再施工横河向槽段；先施工一期槽，再施工二期槽；在槽孔内，先施工奇数抓，再施工偶数抓，最后采用冲击钻机破碎基岩成槽。
节点桩和‘一’型槽施工均采用了泥浆固壁，根据现场情况，覆盖层中自造浆能力较好，因此在施工过程中，以自造泥浆为主，辅助加膨润土泥浆。在混凝土浇筑施工中置换出来的性能达到标准的泥浆，回收到储浆池后重复使用。
2. 4清孔时如果单元槽段内各孔孔深不同，清孔次序为先浅后深
桩清孔采用正循环法。其主要施工工艺为：桩孔钻进至设计孔深后，采用 4PN 泥浆泵向孔底注入新制泥浆，将孔内沉渣及含砂量较高的泥浆置换出桩孔。
‘一’型槽清孔采用“气举法”：成槽以后，先用抓斗抓起槽底余土及沉渣，再用“气举法”吸取孔底沉渣，经泥浆净化机净化后的泥浆返回槽内，并用刷壁器清除已浇墙段接头处的凝胶物。
2. 5钢筋笼的制作、搬运和吊装
桩、槽钢筋笼的制作需根据各个桩、槽的深度决定，进行现场加工制作。钢筋笼的搬运先用 260t 履带吊(主吊)和75t 汽车吊(副吊)双机抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后升主吊、放副吊，将钢筋笼凌空吊直，钢筋笼搬运先采用 260t 履带吊水平运送至槽（桩）附近，搬运时至少设置4 个吊点，大钢筋笼设置8个吊点吊装钢筋笼，当钢筋笼竖直吊至孔口后缓慢放入槽段内。钢筋笼下放到孔口只有 2 个吊点时，视钢筋笼沉放后测量孔内淤积有无明显增加，从而检查出钢筋笼沉放过程中有无严重刮壁现象。钢筋笼沉放至孔口后采用10m长细丝绑在钢筋笼顶部，钢筋笼沉放至孔底后测量上部余量以对钢筋笼沉放高程进行定位。
“投袋法”主要采用向接头孔内填筑黏土袋，即在钢筋笼下设前预先准备足够的编织袋，每袋装入的黏土为编织袋容积的2/3 左右，并对编织袋进行封口。钢筋笼下设完成后，采用人工投袋的方式同时向两侧接头孔内填筑黏土袋，在填筑黏土袋时要及时测量黏土袋的高程，使两侧的黏土袋上升速度基本相同，以防止黏土袋将钢筋笼挤扁或移位。黏土袋的填筑高程一般比混凝土顶面高 5m~7m，直至填筑到孔口，防止混凝土将黏土袋浮起。
2. 7 混凝土浇筑
浇筑混凝土采用泥浆下“直升导管法”，导管内径为节点桩 30cm，一字槽 25cm。根据槽段深度配置相应长度的导管逐节下入槽孔中，开浇时使用橡皮球放入导管中隔离泥浆，混凝土浇筑依靠其的自重压力自行分散密实，根据混凝土上升面起拔和拆卸导管。混凝土浇筑要求连续、均匀上升，直至达到设计高程终止混凝土浇筑后拔出导管。
3地下连续墙施工要点和难点
地下连续墙的施工主要分为以下几个部分：导墙施工、泥浆制作、成槽放样、成槽、下锁口管、钢筋笼制作、钢筋笼吊放和下钢筋笼、下拔混凝土导管浇筑混凝土、拔锁口管。各个施工环节中的要点和难点主要有以下几点。
3. 1护筒及导墙施工
护筒及导墙施工是地下连续墙施工的第一步，它的作用是挡土墙，保证施工平台安全稳固的手段，也是建造地下连续墙施工测量的基准，它对造孔、挖槽起着重要的作用。护筒及导墙施工主要有以下几点问题。
1）护筒及导墙下沉，由于置换层以下为粉砂质黏土层，受力条件较差，解决这个问题的措施是护筒及导墙顶部50cm 进行扩大，即做成倒“礼帽”的结构形式。护筒中心定位采用全站仪测量放点，在每个桩的中心点做4个护桩，做为施工控制点，导墙的中心线与框格式连续墙轴线重合，确保节点桩偏差符合设计要求。
2）在成槽过程中，严格控制钻头及抓斗的垂直度及平面位置，保证孔斜。仔细观察抓斗监测系统，X轴、Y轴任一方向偏差超过允许值时，立即进行纠偏。机械操作平稳，并及时补充泥浆，保证导墙中泥浆液面稳定。在成桩造孔过程中，对钻孔缩径、塌孔等现象，根据孔内地层的实际情况采取了相应的措施，如回填碎石、黏土来密实孔壁，以及采用小进尺、勤出渣等方法进行了及时处理。确保连续墙的偏斜在设计允许范围内。
3）导墙变形导致钢筋笼不能顺利下放。出现这种情况的主要原因是导墙施工完毕后没有加纵向支撑，导墙侧向稳定不足发生导墙变形。解决这个问题的措施是导墙拆模后，沿导墙纵向每隔 1m 设二道木支撑，将二片导墙支撑起来,导墙混凝土没有达到设计强度以前，禁止重型机械在导墙侧面行驶，防止导墙受压变形。如导墙已变形，解决方法是用锁口管强行插入，撑开足够空间下放钢筋笼。
3. 2桩、槽的缩径变形问题
施工过程中，在槽孔内注满泥浆，并使浆液面高于地下水位。由于泥浆比重较大，可以保证槽内的泥浆压力高于地下水压力，使泥浆渗入槽壁土体中，其中较细的颗粒进入空隙中，较粗的颗粒附着在孔壁上，形成“泥皮”。随着泥皮厚度的增加，对水的流动阻力也会增加，最终达到了平衡，水不再进入地层，泥浆与土体被泥皮隔开。泥浆所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，保证了孔壁的稳定。
泥浆具有一定的黏度、屈服值和凝胶强度，可以悬浮一定大小的钻渣而不会沉淀，使得钻进得以不断进行，同时钻渣被泥浆携带排出孔外。
3. 3钢筋笼制作及吊放
钢筋笼的制作是地下连续墙施工的一个重要环节，在施工过程中，钢筋笼的制作直接影响着工程进度。钢筋笼制作及吊放的主要问题：
1）进度问题，钢筋制作平台受施工场地条件限制。桩、槽钢筋笼的制作需根据各个桩、槽的深度决定，为了保证施工进度，要保证一天两幅的施工进度，一定要有两个施工平台交替作业。同时，焊接工程量较大，焊接质量问题是钢筋笼制作过程里一个比较突出的问题。
2）钢筋笼搬运和吊装过程中容易发生变形。根据钢筋笼尺寸及重量，吊运钢筋笼必须单独使用 260t 履带吊(主吊)，吊点的布置要合理，必须使钢筋笼呈水平悬吊状态。当钢筋笼竖直吊至孔口后，钢筋笼要缓慢放入槽段内，切忌急速抛放，以防钢筋笼变形或造成槽段坍方。钢筋笼沉放后须测量孔内淤积有无明显增加，从而检查出钢筋笼沉放过程中有无严重刮壁现象。钢筋笼沉放至孔口后应采用措施及时测量上部余量以对钢筋笼沉放高程进行定位。
3. 4 混凝土浇筑
槽孔混凝土浇筑是关键的工序，对成墙质量至关重要。一旦失败，整个墙段将全部报废，经济和工期的损失十分巨大。
混凝土浇筑工艺流程为：混凝土拌和→混凝土搅拌罐车→孔口储料斗→分溜槽→漏斗→导管→槽孔→测量混凝土顶面深度→起拔导管。浇筑混凝土时，在孔口处设置盖板，防止混凝土散落槽孔内。槽孔底部高低不平时，从低处浇起，防止混凝土将空气压入导管内。浇筑过程中控制各料斗均匀下料，并根据混凝土上升速度起拔导管，导管埋入混凝土的深度在 1.0m～6.0m 之间。混凝土浇筑应连续。
导流明渠框格式地下连续墙施工主要质量检查项目：嵌岩深度、孔斜率及墙体厚度均满足设计要求；混凝土拌和物性能、注水试验、抗压强度试验，检测成果均满足设计和规范要求。
5结语
桐子林水电站导流明渠框格式地下连续墙作为深基础的处理措施，结合工程地质特性进行了设计和施工工艺的优化 ，颇 有 特 色 ，其 成 功 的 实 施 ，使 得 框 格 式 地 下 连续墙在工程应用中的范围将更为广阔，在工程中发挥的效益亦是非常突出的，值得在处理深厚覆盖层的工程中加以推广。
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