圆筒形地下连续墙施工技术方案

圆筒形地下连续墙施工技术方案目录TOC\o"1-2"\h\u29113一、总则 279241.1编制依据 2266071.2适用范围 2319111.3核心原则 22675二、工程特点与优势 2277532.1结构特点 258652.2工程优势 33825三、荷载与内力计算方法 3179683.1荷载取值 3288323.2内力计算方法 313877四、结构设计要点 5139454.1墙体截面设计 591064.2配筋设计 5122314.3施工接头设计 531002五、施工准备 7230365.1技术准备 7114465.2现场准备 742445.3材料准备 7236225.4设备准备 812543六、核心施工工艺 9292766.1施工工艺流程 9314506.2测量放样 966746.3导墙施工 9304696.4槽段划分 10169686.5泥浆制备与管理 10174986.6成槽施工 12133196.7槽段清孔 12243256.8钢筋笼制作与安装 1274006.9接头处理 13245396.10混凝土浇筑 13137296.11墙体质量检测 1423323七、质量保证措施 1511830八、安全保障措施 156371.现场安全管理： 1552042.设备安全管理： 1531983.地质风险防控： 15199364.应急管理： 1613130九、环境保护措施 16一、总则1.1编制依据《地下连续墙施工技术标准》（GB/T51300-2018）《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB50202-2018）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010，2015年版）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）《基坑工程技术规程》（JGJ120-2012）工程设计文件、地质勘察报告及施工组织设计类似圆筒形地下连续墙工程施工经验及技术资料1.2适用范围本方案适用于主体结构为圆形、需采用无支撑大空间施工的基坑工程，尤其适用于对基坑变形控制要求高、土层分布复杂、周边环境敏感的项目，涵盖圆筒形地下连续墙的设计、施工、质量控制及安全保障等全流程。1.3核心原则安全优先：充分考虑土压力、地下水等荷载作用，确保围护结构及周边环境安全；受力优化：利用圆形结构拱效应和混凝土抗压性能优势，优化截面设计与配筋方案；施工可行：结合现有施工设备与技术水平，制定切实可行的槽段划分、成槽及接头处理工艺；经济合理：通过精准计算与优化设计，在保证安全的前提下降低工程成本。二、工程特点与优势2.1结构特点拱效应显著：充分利用土的拱效应，将侧向荷载转化为环向压力，大幅降低作用在支护结构上的有效土压力；力学性能优越：圆形结构可将荷载主要转化为环向压力，充分发挥混凝土抗压性能，有效控制基坑变形，相较于矩形、多边形等常规围护结构，变形量可减少30%~50%；受力状态特殊：实际工程中平面形状多为多边形（由直形或大角度折线槽段拟合），并非理想圆形，受力以环向受压为主、受弯为辅，需兼顾非均匀荷载下的复杂受力状态；空间效应明显：整体刚度大，水平位移小，对周边建筑物、地下管线等环境影响较小。2.2工程优势无支撑大空间：可实现无内支撑或少量内支撑的大空间施工，为基坑内土方开挖、主体结构施工提供充足作业空间，提高施工效率；适应性强：适用于多种土层条件，包括软土、砂层、粘性土等，对复杂地质条件的适应性优于常规围护结构；耐久性好：墙体整体性强，抗渗性能优异（渗透系数可达1×10⁻⁷~1×10⁻⁸cm/s），可作为主体结构一部分（两墙合一），减少后期围护结构拆除工序；环保节能：施工过程中对周边土体扰动小，泥浆可循环利用，减少环境污染与资源浪费。三、荷载与内力计算方法3.1荷载取值土压力：由于圆筒形地下连续墙刚度大、变形小，主动区土压力按静止土压力计算，静止土压力系数K₀根据土层性质确定（粘性土K₀=0.50.7，砂土K₀=0.30.5）；水压力：按静水压力计算，地下水位以下按γ_w·h（γ_w为水的重度，h为计算点至地下水位的深度）取值；附加荷载：考虑施工荷载（如施工机械重量、材料堆放荷载）、周边建筑物荷载、车辆通行荷载等，附加荷载标准值一般取10~20kPa；特殊荷载：“两墙合一”结构需考虑正常使用阶段的地震荷载、主体结构自重及使用荷载；非对称开挖、土层分布不均匀时，需考虑水平单侧推压荷载（取相应位置均布荷载的20%左右）。3.2内力计算方法3.2.1平面竖向弹性地基梁法计算原理：将地下连续墙视为竖向弹性地基梁，土体以弹簧模拟，忽略圆形结构的空间拱效应，仅考虑竖向梁的抗弯受力；适用场景：工程界应用广泛，相关设计软件（如理正深基坑、启明星等）均有对应模块，操作便捷；局限性：未考虑圆形基坑的拱效应，计算结果偏于保守（变形与弯矩为极端值），无法计算环向内力；仅能平衡竖向内力，内支撑轴力计算值偏大，不适用于圆筒形地下连续墙主导受力分析。3.2.2空间弹性地基板法计算原理：将地下连续墙视为空间弹性地基板，充分考虑圆形结构的三维拱效应，将大部分侧向荷载转移给环向拱结构，减轻竖向梁的受力负担；核心优势：克服平面计算中竖向应力过大的缺点，通过环向拱作用提供水平抗力，减小内支撑受力，结构整体应力分布均匀，设计更经济合理；适用场景：能准确反映圆筒形地下连续墙的整体受力特性，是首选计算方法之一，适用于大部分圆筒形基坑工程。3.2.3三维连续介质有限元法计算原理：用实体单元模拟土体，墙土之间采用接触单元模拟相互作用，考虑土体本构关系（如摩尔-库仑模型、邓肯-张模型）及荷载动态变化；核心优势：可同时解答地墙内力、变形及周边环境变形问题，模拟更全面；反映土压力随围护体变形的动态变化，而非固定极限土压力；准确模拟土体与地墙的共同作用，而非独立弹簧模型；适用场景：适用于复杂地质条件、非对称荷载、周边环境敏感的重大工程，可对接头受力、非均匀围压等复杂状态进行精准模拟。3.2.4计算方法选择建议常规工程：采用空间弹性地基板法进行主导计算，平面竖向弹性地基梁法进行对比验证；重大工程/复杂场景：采用三维连续介质有限元法进行精准分析，重点模拟非均匀围压、施工接头受力、地震荷载等特殊工况；计算重点：无论采用何种方法，均需重点分析环向压力分布、竖向弯矩峰值、施工接头应力状态及基坑整体变形。四、结构设计要点4.1墙体截面设计截面厚度确定：根据环向压力计算结果确定，同时满足抗弯、抗渗要求，一般厚度为600~1200mm，具体计算公式为：t≥√(N/(f_c·b))（N为环向压力设计值，f_c为混凝土轴心抗压强度设计值，b为计算宽度）；混凝土强度等级：采用C30C40混凝土，抗渗等级P6P8；“两墙合一”结构混凝土强度等级不低于C40，抗渗等级不低于P8；截面形式：采用矩形截面，墙面垂直度允许偏差≤1/300，墙面平整度允许偏差≤5mm/m。4.2配筋设计配筋原则：以环向水平钢筋为主（受力钢筋），竖向钢筋为辅（构造或次要受力钢筋），充分适应环向受压为主的受力特点；环向钢筋：受力钢筋：直径1625mm，间距150200mm，布置在纵向钢筋外侧，满足环向抗压及局部抗弯要求；分布钢筋：直径1214mm，间距200300mm，与受力钢筋绑扎牢固；竖向钢筋：直径1420mm，间距200300mm，主要承受竖向弯矩及施工过程中的局部受力；保护层厚度：迎土面≥70mm，迎坑面≥50mm；箍筋：采用封闭箍，直径812mm，间距150250mm，在接头部位、转角处加密（间距≤100mm）；特殊配筋：在施工接头、槽段转角等薄弱部位，增设加强钢筋（如附加箍筋、拉结筋），提高局部承载能力。4.3施工接头设计4.3.1接头类型选择优选类型：工字形型钢接头，其优势如下：受压性能优异，可有效传递巨大环向压力；无筋区，地下连续墙整体受力性能好，适应接头区弯、剪、扭复杂受力状态；免除锁口管或接头箱的插拔流程，简化施工工序，提高施工效率；其他可选类型：十字形型钢接头、钢板接头，需根据受力状态专项设计，确保接头强度与刚度匹配墙体主体。4.3.2接头结构设计以工字形型钢接头为例，具体设计要求如下：型钢规格：工字钢型号根据环向压力确定，一般采用I20I40工字钢，翼缘厚度1220mm，腹板厚度8~14mm；接头长度：伸入槽段混凝土内长度≥600mm，确保与混凝土有效粘结；防腐处理：型钢表面涂刷防腐涂料（如环氧富锌底漆+面漆），涂层厚度≥150μm，防止锈蚀；密封措施：在型钢与混凝土接触面设置遇水膨胀止水条，宽度2030mm，厚度510mm，提高接头抗渗性能；配筋衔接：一期槽段与二期槽段的钢筋应与型钢可靠连接（如焊接、绑扎），避免出现配筋薄弱段。4.3.3接头受力分析（三维有限元模拟）以直径130m、挖深34m的圆筒形地下连续墙（工字形型钢接头）为例，分析流程如下：计算模型建立：平面取近似圆形，竖向取1.5m深度（侧向位移最大值所处位置）；槽段采用实体单元模拟，工字形型钢接头采用板单元模拟，钢筋采用空间梁单元模拟；包含一期槽段、二期槽段及工字形型钢接头，考虑配筋分布及薄弱段；荷载施加：环向水土压力：取该深度处静止土压力值；水平单侧推压荷载：取相应位置均布荷载的20%，模拟非均匀受荷状态；分析重点：型钢翼缘与腹板的应力分布，确保最大应力不超过钢材设计强度；接头部位混凝土的应力集中情况，避免出现开裂；接头与槽段混凝土的粘结性能，防止出现滑移。五、施工准备5.1技术准备图纸会审：组织技术人员熟悉设计图纸，核对墙体尺寸、槽段划分、接头类型、配筋布置等关键参数，明确施工难点；地质复核：结合地质勘察报告，重点复核土层分布、地下水位、土体物理力学指标（重度、内摩擦角、粘聚力），制定针对性施工措施；方案编制：编制专项施工方案，明确槽段划分、导墙设计、成槽工艺、泥浆制备、钢筋笼制作安装、混凝土浇筑、接头处理等核心工序技术要求；技术交底：召开分级技术交底会议，向施工管理人员、作业班组交底施工流程、质量标准、安全注意事项。5.2现场准备场地平整：清除施工区域内杂物、障碍物，平整场地，压实处理，确保施工设备通行及操作空间；场地围挡：设置封闭围挡，划分施工区、材料堆放区、泥浆循环区、办公区，设置安全警示标志；临时设施：搭建钢筋笼加工场、泥浆池、沉淀池、配电室、仓库等临时设施，确保施工需求；地下管线探测与保护：探明施工区域内地下管线（燃气、供水、供电、通信等）位置，采取迁移、悬吊、保护套管等保护措施，防止施工损坏；降水措施：若地下水位较高，提前采用轻型井点、深井井点等降水措施，将地下水位降至槽底以下1~2m，确保成槽安全。5.3材料准备5.3.1主要材料要求钢筋：采用HRB400级钢筋，表面无锈蚀、损伤，进场时提供合格证及检验报告，按规定抽样复检；型钢：工字钢、钢板等钢材采用Q235B或Q355B级，表面无裂纹、变形，进场时提供材质证明及检验报告；混凝土：采用商品混凝土，坍落度180~220mm，初凝时间≥4h，终凝时间≤12h，具备良好的流动性和和易性；泥浆材料：膨润土（蒙脱石含量≥70%）、纯碱（工业级）、CMC（羧甲基纤维素钠）、PHP（水解聚丙烯酰胺）等，确保泥浆性能达标；止水材料：遇水膨胀止水条、密封胶等，符合抗渗、耐久性要求。5.3.2材料存储与管理钢筋、型钢存放于干燥通风处，垫高30cm以上防潮，避免锈蚀；水泥、外加剂按规定存储，防止受潮变质；泥浆材料分类存放，做好标识，防止混淆。5.4设备准备5.4.1主要施工设备设备名称型号规格用途数量成槽机液压抓斗式（斗宽1.2~1.5m）槽段开挖2~4台起重机履带式（起重量50~100t）钢筋笼吊装、材料运输2台泥浆制备设备高速搅拌机、泥浆泵泥浆搅拌、输送2套混凝土浇筑设备混凝土输送泵、导管（直径250mm）水下混凝土浇筑4~6套电焊机直流焊机钢筋笼焊接、型钢接头焊接8~12台全站仪测角精度2″测量放样、槽段定位2台水准仪DS05级高程测量2台超声波检测仪墙体完整性检测1台泥浆指标测定仪含比重计、粘度计、含砂量计泥浆性能检测4套5.4.2设备校验与调试测量仪器（全站仪、水准仪）经校验合格，精度满足要求；成槽机、起重机等大型设备进场前检查性能，调试运行正常；泥浆制备设备、混凝土浇筑设备提前调试，确保流量、压力稳定；超声波检测仪等检测设备经标定合格，具备检测资质。六、核心施工工艺6.1施工工艺流程测量放样→导墙施工→槽段划分→泥浆制备→成槽施工→槽段清孔→钢筋笼制作与安装→接头处理→混凝土浇筑→墙体质量检测→下一槽段施工6.2测量放样控制网布设：根据设计图纸，在施工区域外布设平面控制点和高程控制点，确保控制点稳定可靠；导墙定位：采用全站仪精准放出导墙中心线及边线，用石灰洒线标识，导墙平面形状按槽段划分形式确定；高程控制：用水准仪测量原地面高程，确定导墙开挖深度及顶标高，导墙顶标高一般高于地面10~20cm，防止雨水流入槽内。6.3导墙施工导墙设计：截面形式：采用“┓┏”形或“┗┛”形，厚度200300mm，高度1.52.0m，混凝土强度等级C25~C30；转角处理：转角部位导墙向外延伸400~600mm，确保成槽时角部泥土挖除干净；间距控制：导墙内净距比地下连续墙厚度大40~60mm，保证成槽精度；导墙施工：开挖：采用挖掘机配合人工开挖，开挖过程中控制坡度，防止坍塌；钢筋绑扎：导墙钢筋采用双向Φ12@200mm，绑扎牢固，设置拉筋；模板安装：采用钢模板，安装牢固，保证垂直度和平整度；混凝土浇筑：采用泵送混凝土浇筑，振捣密实，浇筑完成后覆盖养护，养护时间≥7d；导墙质量控制：中心线偏差≤10mm，墙面垂直度≤1/500，墙面平整度≤5mm/m；导墙顶面标高偏差±10mm；养护期间严禁重型机械碾压，防止导墙变形。6.4槽段划分划分原则：采用一字形或L形槽段拟合圆筒形，槽段长度2.5~6.0m（根据成槽机斗宽确定）；槽段接缝尽量设置在平直段，避开转角部位，利于保证接头施工质量；考虑施工效率与质量平衡，避免槽段过长导致成槽难度增加或槽壁坍塌风险；划分示例：直径130m的圆筒形地下连续墙，可划分6080个一字形槽段，槽段长度45m，转角部位采用L形槽段过渡。6.5泥浆制备与管理6.5.1泥浆配合比（重量比）材料名称掺量（%）作用膨润土100主要造浆材料，形成泥膜纯碱3~5调节泥浆pH值（8~10），提高膨润土分散性CMC0.1~0.3增加泥浆粘度，提高泥膜质量PHP0.05~0.1改善泥浆流变性能，提高悬浮能力水800~1000稀释膨润土，调节泥浆比重6.5.1泥浆性能指标性能指标成槽阶段清孔阶段浇筑混凝土阶段比重1.05~1.151.03~1.08≤1.10粘度（s）18~2515~2015~22含砂量（%）≤3≤1≤1pH值8~108~108~10胶体率（%）≥98≥99≥996.5.3泥浆制备流程加水→加入纯碱搅拌溶解→加入膨润土搅拌30min→加入CMC、PHP搅拌20min→静置熟化24h→泥浆性能检测→合格后使用；搅拌采用高速搅拌机，搅拌速度≥1000r/min，确保泥浆均匀。6.5.4泥浆循环与管理循环流程：泥浆池→泥浆泵→成槽机→沉淀池→泥浆池（净化后）；净化处理：采用沉淀池沉淀+振动筛过滤，含砂量超标时采用旋流器进一步净化；补充与废弃：施工过程中定期检测泥浆性能，指标超标时及时补充新材料或废弃旧泥浆；安全环保：泥浆池设置防护栏杆和警示标志，防止人员坠落；废弃泥浆经处理达标后排放，严禁随意倾倒。6.6成槽施工成槽顺序：采用跳槽施工（间隔1~2个槽段），避免相邻槽段同时开挖导致槽壁坍塌；成槽方法：软土、粘性土：采用液压抓斗成槽，分层开挖，每层开挖深度23m，控制开挖速度（0.51m/h）；砂层、硬土层：采用抓斗+冲击钻联合成槽，冲击钻破碎硬土层后抓斗取土；槽段垂直度控制：成槽机配备垂直度监测装置，实时监测；每开挖2~3m，采用超声波测斜仪检测垂直度，发现偏差及时调整（如调整抓斗角度、回填泥浆重新开挖）；最终垂直度允许偏差≤1/300；槽段深度控制：按设计深度开挖，预留2030cm清孔余量，采用测绳测量槽深，每槽测量35点，取平均值。6.7槽段清孔清孔目的：清除槽底沉渣，降低沉渣厚度，确保混凝土与槽底土体有效结合；清孔方法：采用气举反循环清孔，清孔管下至槽底以下30~50cm，通入压缩空气，将沉渣随泥浆一同排出；清孔标准：槽底沉渣厚度≤100mm（端承型）或≤200mm（摩擦型）；泥浆性能指标达到清孔阶段要求；清孔时间：每槽清孔时间≥2h，确保沉渣清除干净；清孔后等待浇筑时间：清孔完成后30min内浇筑混凝土，最长不得超过4h，防止沉渣再次淤积。6.8钢筋笼制作与安装钢筋笼制作：制作场地：在平整的钢筋加工场制作，铺设胎膜，确保钢筋笼平整；钢筋绑扎：按设计配筋绑扎，环向钢筋在外、竖向钢筋在内，绑扎牢固，采用梅花形绑扎，绑扎点间距≤200mm；型钢接头安装：将工字形型钢与钢筋笼可靠连接（焊接），确保接头位置准确，焊接质量达标；保护层垫块：采用混凝土垫块或钢筋垫块，间距1.5~2m，每侧不少于2个，确保保护层厚度；吊点设置：根据钢筋笼重量设置吊点（一般4~8个），采用双拼槽钢或钢板加强，防止吊装变形；钢筋笼质量控制：钢筋规格、数量、间距符合设计要求，偏差≤±10mm；钢筋笼长度偏差±50mm，宽度偏差±10mm，高度偏差±10mm；焊接质量：焊缝饱满，无夹渣、气孔、裂纹，焊缝长度、厚度符合规范要求；钢筋笼吊装：采用履带式起重机双机抬吊，主吊机吊顶部，副吊机吊中部，同步起吊，平稳放入槽内；吊装过程中避免钢筋笼碰撞槽壁，防止槽壁坍塌或沉渣淤积；钢筋笼安装深度偏差±50mm，中心位置偏差≤20mm；预埋件安装：若为“两墙合一”结构，按设计要求安装预埋件（如主体结构连接件、止水钢板等），位置偏差≤10mm。6.9接头处理工字形型钢接头处理：一期槽段施工：浇筑混凝土时将工字形型钢一端预埋在槽段内，外露长度≥600mm，确保型钢表面清洁，无混凝土粘附；二期槽段施工：清理型钢表面的泥土、杂物，涂刷界面剂，确保与二期混凝土粘结牢固；止水处理：在型钢翼缘外侧粘贴遇水膨胀止水条，确保接头抗渗；接头质量控制：型钢位置偏差≤10mm，垂直度偏差≤1/500；接头部位混凝土浇筑密实，无夹泥、空洞；接头抗渗性能：浇筑完成后进行渗水试验，渗水高度≤20mm/24h。6.10混凝土浇筑浇筑准备：导管安装：采用直径250mm的钢制导管，导管壁厚≥3mm，接口采用法兰连接，密封严密；导管下至槽底以上3050cm，导管间距23m，确保混凝土覆盖均匀；混凝土检验：浇筑前检查混凝土坍落度、和易性，坍落度180~220mm，不符合要求的混凝土不得使用；浇筑施工：浇筑方式：采用水下混凝土浇筑，连续浇筑，不得中断；浇筑速度：浇筑速度≥2m/h，确保混凝土上升均匀，防止出现冷缝；导管提升：随混凝土浇筑逐步提升导管，提升速度≤2m/h，导管埋入混凝土深度2~6m，严禁导管拔出混凝土面；浇筑高度：混凝土浇筑至导墙顶面以上30~50cm，确保墙体顶部混凝土质量，后续凿除浮浆；混凝土质量控制：混凝土强度：按设计要求，试块强度达标（每浇筑50m³留取1组试块，每槽段不少于1组）；墙体完整性：浇筑过程中观察混凝土上升速度和导管返浆情况，发现异常及时处理；浇筑后处理：浇筑完成后及时清理槽口浮浆，覆盖养护。6.11墙体质量检测检测时间：混凝土浇筑完成28d后进行；检测方法：超声波检测：采用超声波透射法检测墙体完整性，检测数量为总槽段数的100%；钻孔取芯检测：抽取总槽段数的5%~10%进行钻孔取芯，检查混凝土强度和密实度，取芯后用水泥浆回填孔洞；抗渗检测：“两墙合一”结构抽取3%~5%的槽段进行抗渗试验，抗渗等级符合设计要求；合格标准：超声波检测：墙体无明显缺陷（如空洞、夹泥、裂缝），声速值均匀；钻孔取芯：混凝土强度≥设计强度，芯样连续完整，胶结良好；抗渗检测：无渗水现象。七、质量保证措施原材料质量控制：所有材料进场必须提供合格证和检验报告，按规定抽样复检，不合格