1 工程概况 1.1 项目背景 北京某项目位于北京市建国门桥东南，周边紧邻居民区及主干道，施工环境复杂。其用地规模：总用地面积20 514.25 m2，建设用地11 892 m2，建筑面积94 000 m2，地上建筑面积为55 000 m2，地下建筑面积为39 000 m2，地下5层基坑最大深度为27.8 m，地上最高26层，建筑高度最高达92 m，合同工期为1 447 d。项目基坑深度–27.68 m，采用800 cm厚30 m深地下连续墙支护形式，基坑周边距已有建筑20 m周边已有管线多且近（约11 m），基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数1.1。 1.2 水文地质情况 场地平均高程约40.2 m，±0.000是40.84 m，地下水类型为潜水和承压水，潜水稳定水位埋深为12.00~14.00 m；第一层承压水，水头埋深17.00~18.00 m；第二层承压水，水头埋深30.00~31.00 m；基坑南侧距通惠河直线距离不足300 m。 2 原因与挑战 2.1 外部约束 项目四周均为居住小区对噪声控制要求严格，根据规定每天施工时间为06∶00—22∶00，禁止夜间施工。紧邻长安街交通管制严格，混凝土搅拌运输车辆出入时间受限，混凝土浇筑时间受限。支护结构施工期为10月至4月，正值北京风季，大风预警天数占比大，最多连续预警时长超3 d。 2.2 工艺需求 根据地下连续墙施工工艺，通过理论分析结合试验段原始数据，按最不利因素考虑得出各工序耗时统计见表1。 表1 地下连续墙工序用时统计 h 3 3.1 地质条件 地层的物理参数直接影响槽壁的稳定性；地层的内摩擦角与粘聚力越大，土体的抗剪强度越好，槽壁的稳定性就越好。 土层土体级配和粒径大小、渗透系数直至影响到槽壁泥皮的形成；颗粒越大级配越差渗透系数越大，泥浆在压差作用下会沿着土体空隙大量渗入槽壁内部导致泥浆损耗浪费且无法有效形成泥皮，起到护壁作用。 3.2 地下水水位 地下水位较高时泥浆与地下水的压差减小，土体的含水率将随地下水位增加而增大，内摩擦角将相应减少，通过水压力对槽壁施加额外的侧向压力对槽壁的稳定造成不利影响，从而间接影响着泥浆护壁的效果。 3.3 施工工艺 抓斗在成槽过程中会对槽壁和槽底造成扰动，需对抓斗的抓取与提升速度以及成槽垂直度进行优化，操作速度小于0.85 m/s，垂直度控制在1/200。根据土拱效应模型分析，槽段越长发生槽段失稳的可能性越大。槽段长度小于6 m、跳仓法施工控制相邻两端施工间隔时间大于24 h，能显著降低槽壁失稳的概率。 3.4 间断施工 项目位置的特殊性导致不可避免的间断施工，研究表明成槽开挖时并非槽壁稳定的最不利状态，随着槽壁开挖槽壁土体孔隙水压力的消减，槽壁稳定性降低，开挖后泥浆静置时，槽壁变形随时间增加而增大。 为减小槽壁变形趋势，成槽完成后应及时清槽验收浇筑混凝土，确保地下连续墙施工连续不间断。因此间断期间槽壁的稳定性尤为关键，决定了地下连续墙施工的成败。 3.5 泥浆 地下连续墙成槽施工中起到槽壁稳定的核心是泥浆的性能，泥浆护壁的机制是借助泥浆液面高度产生的静水压力大于地下水的静水压力和土压力从而起到支撑槽壁的作用。 泥浆中的膨润土颗粒在水压压差的作用下渗入槽壁土体孔隙一定深度，形成透水性较低的胶结物泥皮，泥皮的透水性较差的特点能够阻隔地下水与泥浆互相渗透，从而能更好地稳定槽壁。 参照T/CECS 1287—2023《地下连续墙技术规程》对泥浆指标做出了规定，见表2、表3。 表2 新拌制泥浆性能指标 表3 循环制泥浆性能指标 4 护壁泥浆 5.1 泥浆材料选择及配合比设计 根据计算得到的泥浆最小比重，结合现场土质情况和相关数据，进行了初步配合比试配设计（采用总量比）通过试验测出相关性能指标，不掺加外加剂泥浆配合比及性能如图1、图2所示。 图1 泥浆比重变化曲线 图2 泥浆粘度变化曲线 由图1、图2中数据可以看出，在不添加外加剂的情况下，随着膨润土掺量的增加泥浆比重增加趋势不明显、泥浆粘度增加趋势明显；当膨润土掺量达到6 %时泥浆粘度指标大于35 s超出要求，需加外加剂调整。通过加入外加剂试验调整得出3组配合比及性能指标见表4。 表4 添外加剂新拌制泥浆配合比及性能 由表4中数据可以看出随着外加剂的加入，泥浆比重增加的同时能稍微降低泥浆粘度，3组配合比下泥浆指标比重为1.05~1.07 g/cm3、粘度为31~34 s、胶体率大于99 %均能满足表2要求。 5.2 泥浆比重及配合比选择 采用表4配合比分别调配出3组泥浆样本：样1、样2、样3，试验观察静止84 h状态下中间部位泥浆各性能指标变化趋势如图3~图5所示。 图3 泥浆静止状态比重变化趋势 图4 泥浆静止状态粘度变化趋势 图5 泥浆静止状态胶体率变化关系 根据图3~图5中数据可以看出，泥浆在静止状态下比重随静止时间增加呈递增趋势，但变化幅度较小，粘度随静止时间增加呈递增趋势，但在静止42 h后出现了大幅的递增、胶体率随静止时间增加呈递减趋势；样2、样3在静止12 h时粘度指标小于40 s，样2在静止12 h时胶体率大于98 %满足表3的要求。 结合上述数据，样2在静止12 h时、粘度、胶体率能满足表3要求，配合比决定采用样2进行现场试验槽段施工。 6 工程运用与效果 6.1 试验槽段 结合试验数据为验证成槽质量及泥浆护壁效果，选取了基坑标准段标号DW–16槽段长6 m、宽0.8 m、深30m接头形式工字钢，泥浆配合比为水∶膨润土∶重晶石粉=1∶0.065∶0.025，比重1.06 g/cm3，最大单幅泥浆量为144 m3，泥浆制备总量根据规定（V总不低于最大成槽方量的3倍）通过计算本次泥浆制备总量V=440 m3。 试验槽段模拟成槽完成后出现连续3 d大风预警，为保证成槽后间断施工期间槽段槽壁安全，采取如下预防措施：成槽时槽底提前预留50 cm不开挖；成槽完成后检测泥浆比重、粘度、胶体率是否满足表3要求，如不满足对泥浆进行置换。 间断施工期间，应安排专人进行24 h不间断的巡查，检查泥浆液面的高度，并使液面高度不得低于导墙面以下30 cm；每6 h进行一次泥浆比重、粘度、胶体率性能指标检测试验；每12 h进行一次泥浆循环置换，直到比重、粘度、胶体率指标满足表2的要求方可停止。 泥浆置换时，应提前测定沉渣厚度以确定泥浆泵放置位置，吸浆采用两台WQ–65–35–60–15型泥浆泵，分别放置于槽段两端距端头2 m底部高出沉渣面以上0.5 m，注意泥浆吸补平衡，不能让泥浆溢出且浆面不低于导墙顶面以下0.3 m。 清底采用抓斗直接排泥法待预警结束后挖出预留部分槽土并同时清除槽底沉渣置换泥浆，比重、粘度、胶体率满足表3要求，验收合格后及时下钢筋笼浇筑混凝土。 在试验段施工期间通过超声波检测显示，成槽完成及槽段静止84 h后槽壁垂直度较好未发生槽段塌孔、剥落现象；混凝土充盈系数约1.05，满足DB11T 1526—2018《地下连续墙施工技术规程》要求。 6.2 整体施工效果 施工槽段共划分为53个槽段其中异型槽段10个，整体施工是按照试验槽段的泥浆配合比及措施进行，其中DW–5、DW–9、DW–20、DW–35、DW–42、DW–50槽段施工间断施工时间在11~84 h，其余槽段间断施工时间在12 h内。 整个地下连续墙墙施工槽壁稳定，未出现塌方等现象平均浇筑完成后混凝土充盈系数约1.04；基坑开挖后，地下连续墙表面平整无鼓包等现象，验证了技术措施的有效性。 7 结论 通过上述试验得出以下结论：当膨润土掺量达到6 %时泥浆粘度指标超出规范要求，比重为1.031.04 g/cm3区间；随着外加剂的加入，泥浆的比重增加且粘度降低；根据试验泥浆在静止12 h后粘度、胶体率指标不满足规范要求，需要安排专人监测泥浆液面的高度、每6 h测定泥浆质量、每12 h置换一次泥浆；预留50 cm槽底在清底时同时挖出。通过现场施工验证技术措施可靠效果良好，对在类似环境下地下连续墙施工提供借鉴。
