两墙合一地下连续墙防水设计和施工关键技术

1 工程概况

乔高大型综合体开发项目4B地块位于上海市徐汇区，±0.000以下为3层地下室结构，±0.000绝对标高为+4.300m，自然地面绝对标高为+3.800m。4B地块基坑开挖面积约21220m ² ，基坑周长623m，基坑地库普遍开挖深度为15.25m（底板）/15.75m（承台），基坑主楼普遍开挖深度为15.65m，基坑内局部落深坑落深1.5~3.5m。基坑安全等级为一级，基坑北侧围护结构与已施工的4A地块共用800mm地下连续墙，其余三侧采用 1000mm 厚连续墙（两墙合一兼作永久墙）+基坑内侧设置3道钢筋混凝土支撑。

2 对裂缝宽度辨证分析

现行国家标准GB50108—2008《地下工程防水设计规范》与GB50010—2010《混凝土结构设计规范》对于兼作地下永久外墙的连续墙计算以裂缝宽度进行控制，应用较广的程序设计软件中嵌入的裂缝宽度计算公式与规范的公式一致，都是在穆拉谢夫教授以简支梁构件形式进行试验研究的基础上发展而来，对单向简支受弯构件的适用性较强。

然而，两墙合一连续墙在进行正常使用阶段的承载力与变形计算时，将连续墙视为双向受力压弯构件，按正常使用阶段的最不利工况进行计算，外侧土压力采用静止土压力，水位以结构正常使用阶段的静止水位计算，同时考虑地面可变荷载。结构梁板处根据结构梁板与墙体连接节点的实际约束条件计算。

显然，对于地下连续墙类超静定双向受力板，根据现行规范和应用软件计算结果，并不能反映地下连续墙真实的裂缝状态，计算得出的裂缝宽度通常偏大，允许的裂缝宽度0.4mm限值又过于严格，若根据裂缝宽度进行配筋，通常会造成很大的浪费。

同时，为控制裂缝，常采用细而密的钢筋分布，这种分布形式在一定程度上可增加钢筋表面与混凝土的接触面积，但若分布过于紧密，则难以保证混凝土浇筑的密实度，不利于钢筋混凝土形成统一的整体 构件。

根据上海地区的工程经验，一方面通过增加钢筋外层混凝土保护层的厚度达到防治裂缝锈蚀的目的，增加结构整体的耐久性和抗渗性，本工程地下连续墙钢筋保护层厚度在基坑内外侧均取70mm；另一方面，为保证混凝土浇筑的密实性，纵向受力筋直径宜不小于16mm，净间距宜不小于75mm，且应在3倍钢筋直径以上，当纵向钢筋配筋量较大、钢筋布置无法满足净距要求时，常采用并筋的方式，以调整钢筋净距，确保混凝土浇筑密实。

本工程根据基坑开挖阶段控制的墙身竖向受力筋分布为外侧临土面直径32@160mm，内侧迎坑面直径32@180mm，内侧迎坑面采用并筋的方式，如图1所示钢筋和采用并筋的形式。

      

图1 地下连续墙纵向钢筋分布示意

3 设计采取的防渗漏措施

两墙合一结构隔水抗渗的设计重点主要体现在止水帷幕的选择、地下连续墙槽段接头的选型、墙体与梁板结合处节点的处理，以及为延长地下水的渗流路径采取的其他防水措施。

3.1 CSM水泥土墙槽壁加固兼止水帷幕

本场区赋存于第2层（2–1层和2–2层直接连通）砂质粉土夹粉质粘土层中的地下水具有（微）承压性，勘察期间实测2–1层微承压水水头埋深为4.02~4.50m，与本工程基坑的设计和施工直接相关。

两墙合一连续墙两侧设计采用槽壁加固措施，内侧常规槽壁加固采用直径850@600mm三轴搅拌桩，搭接250mm，水泥掺量20%；外侧槽壁加固采用700mm厚CSM双轮铣水泥土搅拌墙，水泥掺量25%，兼作连续墙外侧落地式全封闭止水帷幕，典型断面CSM等厚度水泥土搅拌墙 L =52.4m，进入3层9m左右，完全隔断2层承压水层。

3.2 分段布置排水沟

地下连续墙兼作永久结构时，根据与主体结构结合方式不同，可分为单一墙、分离墙、重合墙、复合墙。其中单一墙构造最简单、最经济，地下室内部不再另做承重结构，此方式对地下连续墙与主体结构连接节点要求较高，不仅需要满足结构受力要求，而且各节点应具有较好的防水抗渗性能。

本工程设3层地下结构，地下1层设置商业，地下2层和3层设地下车库，防水等级二级。本工程地下室设计采用单一墙，为达到地下室干爽的效果，在地下连续墙内侧做1道200mm 厚的砖墙，两墙之间随结构楼板分段设置排水沟，以便于收集地下连续墙和底板，以及各结构楼板连接节点处渗水。

3.3 地下连续墙接头内侧设置扶壁柱

考虑止水效果、施工方便等条件，本工程在地下连续墙槽段接缝处采用型钢接头并设扶壁柱（图2），以延长地下水的渗透路径，增强地下连续墙的整体刚度，槽段连接接头及扶壁柱预留筋如图3所示（ d 为钢筋直径）。

      

图2?槽段接头处扶壁柱示意

      

图3 槽段连接接头及扶壁柱预留筋示意

3.4 地下连续墙底板连接处预留橡胶止水条

地下连续墙与底板连接处，底板上下主筋位置预埋直螺纹钢接驳器，锚固长度35 d ，中间预埋两排底板插筋，规格为 16mm，横向间距为150mm，竖向间距250mm，各层钢筋之间在节点处预留150mm×100mm通长剪力槽，上下两排剪力槽内预埋通长橡胶止水条。地下连续墙与基础底板连接如图4所示。

      

图4 地下连续墙与基础底板连接示意

4 两墙合一地下连续墙防水施工关键控制

两墙合一地下连续墙在施工过程中的防水关键控制点主要包括止水帷幕的防水质量、地下连续墙的垂直度控制以及地下连续墙接头防渗技术。

本工程范围内2层承压水位较高，周边完全由CSM水泥土搅拌墙隔断承压水层，因此CSM水泥土墙的止水效果至关重要。地下连续墙槽段垂直度直接影响地下连续墙钢筋笼的吊装质量、钢筋笼上预埋构件的空间定位以及槽段间连接接头的安装质量，是地下连续墙施工质量控制的重点。

地下连续墙槽段接头一直是地下连续墙防水的薄弱环节，只有当接头施工的每一步工序质量达到标准要求时，才能保证接头的防水质量。

4.1 CSM搅拌墙止水帷幕质量控制

本工程CSM工法墙深度达52.4m，属于超深CSM水泥土搅拌墙，若垂直度无法满足要求，则槽段搭接处的质量无法保证，导致槽段下部出现“踢脚”或“开叉”现象，且直接影响后续地下连续墙的成槽与垂直度，因此对CSM墙体的垂直度要求极高，设计要求垂直度偏差不得超过1/500，且墙体偏差不得大于50mm。

为保证CSM水泥土墙的垂直度，施工过程中应全程严格控制铣头下沉与提升速度，保持泵送压力与流量的稳定；在双轮铣头处安装采集垂直度的传感器，铣削过程中一旦发现垂直度偏离，及时通过工作台上操作杆调整铣头姿态。同时，从正面和侧面两个方向分别架设经纬仪，实时配合检查校正。

当CSM水泥土墙搅拌深度超过40m时，作用在铣削头上的上浮力和向上的摩擦力将大于其本身的自重，导致铣削头继续向下搅拌成墙的阻力增大，铣削头下沉困难，进而垂直度无法保证，因此选用SC?45系列双轮铣削搅拌钻机搭载LZ80多功能电液履带桩机，利用其钻杆加压技术解决超深CSM水泥土墙下搅阻力问题。

本工程一次成槽宽度为2800mm，由于CSM水泥土墙深度较大，所以相邻墙幅搭接长度控制为400mm。为保证墙幅槽段搭接质量，采用跳打式双侧套铣施工成槽（图5）。

      

图5 跳打式双侧套铣施工顺序示意

4.2 垂直度控制

两墙合一地下连续墙要求垂直度至少需达到1/300，随着地下连续墙深度的增加，垂直度要求随之更加严格。

根据地质条件选择具有垂直度自动纠偏功能的成槽机，成槽过程中实时监测槽段偏斜并进行自动调整。测量定位时，将导墙定位外移100~150mm，保证地下连续墙开挖后内衬的厚度。

根据槽段的宽度尺寸，决定挖槽的抓数和次序，采用先两侧后中间的挖槽方法，挖槽慢速稳定进行。在槽段混凝土灌注前，严禁重型机械在槽孔附近行走。每一抓到底后，用超声波测井仪检测成槽情况，一旦垂直度超过规定范围，立即启动自动纠偏系统。

4.3 接头防渗技术

施工过程质量是保证实体工程质量的关键，在地下连续墙施工过程中，对连续墙接头混凝土进行多遍壁面清刷，确保刷壁器上没有泥屑，槽底淤泥不再增加，并用高精度超声波检测仪检测刷壁效果合格后，方可对下一道工序进行施工，以消除基坑开挖后接头处渗漏及冒砂的隐患。

做好地下连续墙接头处理，施工时在先浇段地下连续墙工字形钢接头的两侧钢板上焊接宽500mm、厚0.4mm的止浆铁皮，防止混凝土浇筑时向槽段外绕流。

基坑开挖后优先在基坑内侧施作连续墙接头处的扶壁柱，尽快延长接头薄弱环节的渗流路径，施工时扳出连续墙内的预留插筋，与扶壁柱箍筋进行焊接，凿除预留插筋处上下各延伸100mm范围内的混凝土，深度不少于70mm，凿除区域与扶壁柱同时浇筑。

基础底板施工时凿除地下连续墙与底板连接位置上下各向外延伸100mm范围内的混凝土，深度到达直螺纹接驳器，连续墙插筋与底板钢筋焊接牢固、底板主筋与直螺纹接驳器接驳后，去除剪力槽集塑板垫块，湿润后一道浇筑连续墙凿除区域、剪力槽与底板混凝土，保证三者形成统一整体。图6所示黑色阴影部分为底板施工时地下连续墙与底板节点连接处混凝土凿除范围。

      

图6 地下连续墙与底板节点处混凝土凿除范围 （黑色阴影部分）示意

5 地下连续墙实施效果

5.1 墙面基本干燥

从基坑开挖后显露的连续墙内侧墙面来看，墙面基本干燥。

5.2 接头处少量渗水及加固措施

随着开挖面下移，出露的连续墙在接头处有少量竖向渗漏现象，原因可能是CSM水泥土搅拌墙成功隔断2层承压水层，但两墙合一连续墙并未隔断承压水层，为施工方便，CSM水泥土搅拌墙与连续墙之间留有80mm的间隙。坑内降压井一般将水头降至最深开挖面下0.5~1.0m作为安全水头，此时水头压力促使承压水头沿CSM水泥土搅拌墙与连续墙之间的间隙增加，在连续墙接头的薄弱环节向坑内渗漏，因此在连续墙与底板接头深度以下1m范围内，在CSM水泥土墙与连续墙之间采用高压旋喷进行加固堵漏，封闭CSM水泥土墙止水帷幕与连续墙之间的渗漏通道。

6 结束语

从基坑开挖及地下结构施工过程监测数据来看，两墙合一连续墙位移变形小、强度富余大。通过对地下连续墙结构防渗漏薄弱点采取一系列有针对性的措施，并严格控制施工过程质量后，地下连续墙的实体质量可达到防水抗渗的要求。

两墙合一地连墙设计可采取的防渗漏措施包括选用落地式全封闭止水帷幕完全隔断承压水层、在单一墙内侧砌筑砖墙，并在两墙之间结构楼板节点处设置排水沟、地下连续墙接头处设置扶壁柱、地下连续墙与楼板节点处预留橡胶止水等，可根据具体条件选择一项或几项设计防水措施。

地下连续墙及外侧止水帷幕的防水质量是落实设计方案、保证地下结构防水及耐久性的关键因素。地下连续墙由于具有自上而下进行现场水下施工的特点，在施工过程中无法及时发现和完全避免实体缺陷，因此必须提高每一道工序的施工过程质量，并针对渗漏薄弱点采取必要的加固措施，以满足作为永久外墙正常使用阶段的安全性和耐久性要求。

本工程自2021年4月地下结构出±0以来，已经过完整的地下水变动周期，地下连续墙已经历了完整地下水位变化考验。周边环境已基本稳定，墙面基本处于干燥状态，仅有少量湿渍，通过预留的排水沟收集排水，达到了设计要求。