接头管防绕流料仓漏斗在地连墙中的应用研究

地下连续墙作为深基坑围护工程的墙式挡土结构，其止水性能、承载力、抗渗性能在港口码头，地铁车站等基础设施建造项目中被广泛应用。地下连续墙接缝施工质量会直接关系到地下连续墙整体墙身质量和安全。传统的接头管施工方式防绕流较差，由于施工人员控制不当，接头管插入过深导致混凝土从接头管溢出或者拔接头管时操作不当，都会产生接头管卡阻、渗漏等各种质量缺陷，据有关统计数据，接头管渗漏现象占到了 72%以上，这使后期的维护成本大幅度增加。尤其在软弱土层或者流砂区域，该现象尤为严重，给工程建设的质量和进度造成极大的影响，针对该难题，笔者将通过防绕流的核心问题，进行接头管防绕流料仓漏斗使用的研究，从而提高地下连续墙的质量。

1.传统接头管施工绕流问题分析

1.1 传统施工工艺

传统地连墙接缝施工工艺包含诸多关键环节，成槽验收合格之后，借助履带吊把圆形接头管准确放到槽段接缝处，然后开展钢筋笼吊装以及混凝土浇筑工序，待混凝土刚凝固时便着手拔除接头管，这个过程中拔管的时机选择很大程度上依靠技术人员的经验判定，缺少系统的防绕流技术支撑，复杂地质状况下容易出现质量问题。

1.2 绕流病害及成因

1.2.1 接头管下放不到底引发的绕流

受地下孤石、 在地质构造中，硬夹层之类的不利因素会影响接头管施工的精准度，造成高出设计标高的富余空间，用 h 来表示，在混凝土浇筑期间，如果受压状态下富余空间里的流体沿着某个路径绕过接头管并渗透到未开挖的相邻槽段，就可能会出现如下问题：接头管内部固化之后的混凝土很难被清理干净，进而造成管体被卡住；相邻槽段的土体因为混凝土的侵入而形成隔离层，极大地加大了成槽作业的技术难度。

1.2.2 接头管下放到底引发的绕流

接头管定位到目标标高之后，为了规避拔管工序过于繁杂，通常会在混凝土初凝之前就做好拔管环节，由于坍落度变动，环境温湿度变化等多种因素的作用，拔管时机的选择存在较大不确定性，如果提前拔管，有可能因为混凝土尚未到达初凝状态而沿管壁流淌渗入内部，要是推迟拔管，又容易让接头管被混凝土牢牢嵌住，需要依靠冲击钻设备来破除混凝土，这样既会加大施工成本，又会延长工期。

1.3 绕流危害

混凝土绕流现象不但会破坏接缝防渗效果，还会引发工程后期渗漏隐患，而且会使接头管与墙体黏结得过于紧密，在强制拔管操作期间，槽壁结构极易受损乃至坍塌，进而引发安全事故。

2.新型料仓漏斗的研发

2.1 新型料仓漏斗的结构

针对以上技术难题，本研究提出了一个全新的地连墙接头管防绕流装置的地连墙新型料仓设计方法，主要由料仓、漏斗、支撑架、密封组件以及吊耳等组成，各个部件都是用钢板制作而成，支撑架是用方矩形钢管制作的，吊耳是用圆钢制作的，各个零部件都是通过焊接的方式连接在一起的，具体结构可以参考图 1。

图 1 新型料仓漏

该设备采用了模块化的架构形式，其漏斗底部安装有可拆卸的密封组件，方便对级配碎石的供给速率实施即时调节，料仓的顶端装有由圆钢构成的吊耳装置，凭借吊车就可以完成与接管系统之间的快速分离操作。

2.2 新型料仓漏斗的设计思想

本方案主要是通过支架结构将料仓和漏斗安装在接头管上方，通过两者结合完成将级配碎石输送到接头管底部的任务，在施工过程中可以通过调节漏斗倾角来精确控制下料速度以及下料时间，在设备调试完成后使用吊车配合吊耳装置进行整机升降操作。

3.3 新型料仓漏斗加工制作要点

本设计选择屈服强度 σ 达到 235 兆帕的 2 毫米厚普通碳素结构钢做料仓和漏斗的主体材料，根据有关规范来确定刚性特性参数，即弹性模量 E 的取值范围是 196 到 206 吉帕，剪切模量 G 被指定为79 吉帕，按照技术要求，料仓的直径设为 1 米，高度达 1.5 米，漏斗底部直径缩减到 0.3 米，这样才能符合常规地连墙施工的技术规范要求。

3.工程应用实例

3.1 工程概况

天津港某集装箱码头扩建工程地处渤海湾西岸，规划新设 5 个 10 万吨级泊位，总长 1260 米，地连墙采用遮帘式板桩，共 218 幅，单幅墙体厚 0.8 米，深度 28～35 米，区域内地层以粉细砂、淤泥质黏土为主，地下水埋深约 1.2 米，局部存在流沙层等复杂地质，传统施工方法易造成接缝处渗漏。

3.2 应用方案设计

选取该工程项目北侧 60 幅地连墙作为试验段，使用创新料仓漏斗施工技术，南侧 60 幅地连墙作为对照组，采用传统工艺进行施工。对试验段中由于接头管未达到设计标高导致的 18 幅地连墙，采用碎石材料进行填充；其余 42 幅接头管下沉的地连墙，在其表面铺设 0.5 米厚的碎石垫层。

3.3 应用效果分析

3.3.1 经济效益分析

由表 1 可知，试验段单幅地连墙平均造价为 628 元，比对照段（2006 元）降低 68.7% ，其中接头管损耗成本减少 92.3% ，返工费用减少 85.1% ，多次循环使用的料仓漏斗具有明显的综合经济效益，使项目全生命周期运营成本降低。

表 1 施工成本对比分析表

3.3.2 工期效益分析

试验组的地连墙施工周期是 45 天，对照组需要 62 天，比试验组少了大概 27.4%的时间，新设备的出现明显改善了作业流程，单幅接缝处理的时间由以前的 2.5 小时大幅缩减到 0.8 小时，施工效率得到了明显的提升。

4.总结

针对地连墙接头管施工中下放状态差异引发的混凝土绕流问题，创新地提出了集料仓，漏斗和支撑结构于一体的防绕流装置。经由对钢板，方矩管等材料规格参数及加工工艺开展深入分析并融合工程实际情况改良阻隔层结构，完成对接头管全工况（已下放，未下放）适配化优化。经过天津港码头工程检验，装置把接缝渗透系数稳定在 0.8×10^-7cm/s 以下，并使拔管成功率达到 100% ，单幅施工费用比传统手段节约 68.7% ，施工期限缩减 27.4% ，该项技术不但显著优化了地连墙质量，而且显示出了操作便捷，具备经济优势，在类似工程项目中有较强的可借鉴意义。

参考文献

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[2] 邓升安,楼国锋,徐科珺,等.移动床固体颗粒绕流顺排圆管的过程[J].工程科学学报, 2018, 40(6):8.DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2018.06.012.

[3] 谢中意.网壁排水暗管在非饱和土壤中的排水排盐效果的研究[D].石河子大学,2020.

作者简介：

李顺 男 1986.05 中级工程师 本科 李林芨 男 1987.12 中级工程师 本科 陈凌霄 女 1991.10 助理工程师 本科