浅谈地下连续墙在桥梁深基础施工中的应用

关键词：地下连续墙；桥梁深基础；施工 

　　前言 

　　世界各国对地下连续墙基础的使用都是首先从水利水电基础工程中开始，而后推广到建筑、市政、交通、矿山和铁道等部门。尽管地下连续墙近年来在我国广泛应用于城市地下建筑，特别是闹市区的高层建筑地下室、市区地下车库和地铁车站，但其作为桥梁锚碇基础的应用，目前仅处于起步阶段。 

　　1、地下连续墙基础 

　　地下连续墙作为桥梁基础的设计计算，目前国内尚无先例或规范可循。但是我们认为根据地连墙的结构构造特征和施工特点，地连墙基础设计计算在很大程度上与沉井和摩擦桩的外侧摩阻力的计算相似，不同之处在于地连墙基础格室设计（平面形状与墙基间距）合理布置时，应该考虑内侧摩擦力的表现，所以地连墙的结构设计是在充分研究地基土的岩土参数的基础上进行，并且考虑地连墙特殊的结构形式，以及水土作用下的侧向静止土压力、横向地震力作用以及土—墙协同作用下的应力、位移等问题。 

　　2、地下连续墙的构造 

　　2.1主要类型 

　　连续墙是深埋地下的钢筋混凝土连续墙体；地下连续墙基础则是利用“接头”的形式将一个个相邻的墙段结合为平面成各种形状的以作为基础的结构物。其接头有刚接和铰接两种。地下连续墙基础的形式，根据结构物用途不同而选定。目前在桥梁基础工程中见到的有： 

　　（1） 桥梁护坡基础，分弧形或折线形； 

　　（2） 围堰工程，圆筒形； 

　　（3） 墩、台基础；分闭合的框格或圆形，加顶板。框格为矩形框格，有单室、双室及多室几种。 

　　2.2地下连续墙具有如下优点： 

　　（1）墙体刚度大、强度高、耐久性好； 

　　（2）施工机械化程度高、劳动强度低、挖掘效率高； 

　　（3）适用于多种地质条件，包括淤泥、粘性土、冲击土、砂性土及粒径50～以下的砂砾层； 

　　（4）施工振动小、噪音低、对周围地基无扰动、利于环境保护； 

　　2.3地下连续墙的缺点 

　　缺点是施工需较多的机械设备，一次性投资较高，施工工艺复杂，技术要求较高，质量要求较严，施工操作若不严易出事故。目前地下连续墙已经成为桥梁基础工程中的一枝新秀，在国内外多座桥梁中得到应用。 

　　3.1下面简要介绍明石海峡大桥和虎门大桥地下连续墙的施工工艺。 

　　1、明石海峡大桥IA锚旋基础 

　　明石海峡大桥主跨1990m，是现今世界上跨径最大的悬索桥，其IA锚旋基础是圆筒形实 

　　体混凝土基础，采用了地下连续墙。该地下连续墙具有如下特点： 

　　①规模大，壁厚2.2m，挖掘深度75.5m，总长2印延米。 

　　②作为基础主体的一部分进行利用。 

　　③为了尽可能使平面形状接近圆形，并考虑每节长度，将其建成接近圆形的92角形，先浇 

　　槽段与后浇槽段均为23段。 

　　（l）挖掘机械 

　　根据壁厚、挖掘深度及地质情况，选用水平多轴旋转切削型钻机（多头钻机）。 

　　（2）护壁泥浆 

　　护壁泥浆必须具备以下3种性能：①保持槽壁稳定；②能被水下混凝土置换；③携带沉渣。护壁泥浆的标准配比如下：拌和1m3衬泥浆采用聚合物（OP一18）5kg，膨润土（300号）7kg，分散剂（三聚磷酸钠）7kg，并适当掺加防漏剂及防变质剂。泥浆的管理采用人工计量、自动计量A、B三种方法，其中人工计量及自动计量A测其物理量，自动计量B分析其化学量。 

　　（3）挖掘精度管理 

　　由于挖掘精度直接影响连续墙的作用，而且该地下连续墙作为构造物主体的一部分，这就对施工精度提出了更严格的要求。因而采取如下措施进行精度管理： 

　　①检查挖掘机主体在自然状态下吊下时的垂直度； 

　　②开始挖掘时，将挖掘机固定在设在导墙上规定位置的固定框架上； 

　　③挖掘过程中，用挖掘机上配置的精度管理系统，监视挖掘机的位置和姿势，根据需要，用位置修正倾斜度； 

　　④挖掘中及完毕后，用超声波侧壁测定仪测量槽壁形状，超过精度管理标准时，进行挖掘修正。 

　　（4）施工监测 

　　将测试元件约450个埋设在地下连续墙内，除测量、监视内部开挖或灌注混凝土时的应力外，还可以预测下次挖掘阶段的应力以及测量浇注混凝土时的温度应力。测量数据每15min自动输人常设监视系统内并与事先设定的值对照，必要时警报装置可发出警报。 

　　（5）临时设施 

　　临时设施包括①泥水循环设备②储泥浆设备③制泥浆设备④废液处理设备。其中泥水循环设备：用振动筛和离心器组成土、砂分离装置分离从挖掘机送出来的泥浆和土、砂，然后用旋流器分离残留在泥浆中的粉细砂和粉土，最后将泥浆存储在泥浆槽中，再送回到挖掘机循环利用。废液处理设备：在劣质泥浆及剩余泥浆中添加絮凝剂后，用压滤机搅拌泥浆，其微粒子作为泥膜分离出去，分离的水转作制泥浆用水继续使用。连续墙的施工过程主要可分为：导墙的形成，槽段的划分与形成，钢筋笼子的形成与入位，接头形式的选用，浇筑混凝土，开挖后墙面凿平做装饰等；各个环节都很重要，在施工中应严格控制质量；结合展览馆立交连续墙施工过程中一些情况主要应注意以下两点。 

　　2.虎门大桥西锚旋基础 

　　虎门大桥为主跨段粥m加劲梁为流线型钢箱梁的悬索桥。其西锚旋基础采用地下连续墙进行围水然后开挖浇注混凝土。这是地下连续墙首次应用到我国的桥梁基础中。具有如下特点： 

　　①规模大，外径达6lm，壁厚80cm，分段墙的基底标高根据岩面起伏确定，以人弱风化岩 　　不少于50cm控制。实际施工中平均人岩深度达1.95m，最大人岩深度达3.5m。 

　　②墙体共分成35个节段，为环形折线墙。 

　　③结头采用V形隔板型式，按铰接考虑，不做特殊处理。 

　　④混凝土标号C20。 

　　（l）挖掘机械 

　　由于西锚旋位于人工砂岛上，不宜应用成槽机，故先用SPT一300型钻机钻孔至岩面形成排孔，孔间距90cm，然后用自制冲击钻机完成岩层排孔，最后用冲孔锤修壁成平整的墙段。 

　　（2）护壁泥浆 

　　泥浆的配制主要由优质粘土造浆并加人适量纯碱和经基甲基纤维素，以增加泥浆的粘结力和减少矢水量。泥浆循环系统布置在地下连续墙圆形的中心，直径如m，分沉淀池和泥浆池两部分。 

　　4、精度的问题 

　　连续墙作为桥梁的基础工程以及作为桥梁永久的承重结构，对其施工精度要求更高；在施工放线，槽段的形成过程中对施工工艺及质量都应严格控制，特别是导墙作为施工的操作平台以及检测成槽时测量准确度的操作平台更应定位准确，结构稳定。在施工中如果超过设计规定的范围，不仅会给主体结构的施工带来困难，还会增大混凝土的浇灌量，因此在施工中发现异常时应及时控制并修正，随时的监控是必要的。 

　　5、成墙质量问题 

　　由于连续墙的施工过程中质量较难控制，地质情况也会有变化，一般都在墙面开挖暴露后才发现问题，主要有墙体几何尺寸偏差过大，墙体内部窝泥导致墙体不连续，混凝土离析、骨料架空等；当这些缺陷足以影响连续墙的安全运行时必须进行补强措施，一般可采局部凿除，立模补浇处理或局部注浆处理；展览馆连续墙在成槽开挖后局部也有槽孔坍塌、混凝土突出以及局部露筋现象，采取了凿除多余部分混凝土及局部补修措施。 

　　结束语 

　　连续墙在桥梁工程中的应用与建筑基坑支护功能有些不同，桥梁作为永久结构，在设计应用连续墙时应具体分析其使用功能，在应用《建规》相关规范进行计算时应结合《桥规》对其修正以满足桥梁工程的使用要求；结合展览馆立交连续墙的设计施工，应特别注意回填土的扰动，地下水位的确定，各参数的选用以及施工监控问题等。 

　　随新材料、新技术的发展，连续墙的发展很快，应用越来越广泛，计算手段也更丰富精确，更精确的计算可采用有限元法。 

　　参考文献： 

　　[1] 丛蔼森.地下连续墙的设计施工与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2001. 

　　[2] 刘明虎，付宇文.井筒式地下连续墙基础设计及应用[J].公路，2006（5）. 

　　[3] 戴公连，李德建.桥梁结构空间分析设计方法与应用[M].北京：人民交通出版社，2001. 

　　[4] JTG D63 -2007 公路桥涵地基与基础设计规范[S].