連續壁轉角為什麼都是公單元
在建築工程中，連續壁（Slurry Wall）是一種重要的地下連續結構，廣泛應用於深基坑開挖、隧道盾構進場、地下擋土牆等場合。連續壁的特點是其整體性和連續性，能夠有效阻止地下水滲漏並抵抗土壓力。然而，在實際施工中，我們常常會發現連續壁的轉角部分，無論是內轉角還是外轉角，通常都會採用「公單元」（或稱「公模」、「主單元」）的形式進行施工。這背後究竟蘊含著怎樣的工程考量與技術原理呢？
理解連續壁的施工原理
在深入探討轉角公單元的問題之前，我們需要先了解連續壁的標準施工流程。連續壁通常採用 છે挖槽、下導牆、泥漿護壁、吊放鋼筋籠、混凝土澆築」的工藝。其中，泥漿護壁是關鍵環節，它利用泥漿的靜壓力來撐持開挖出來的溝槽，防止其坍塌。而混凝土澆築則需要通過導管（Trémie）進行，確保混凝土能夠均勻密實地填充整個槽孔。
連續壁的接縫處理
連續壁的單元與單元之間，以及在轉角處，都需要進行有效的接縫處理，以確保結構的整體性和防水性。傳統的接縫處理方式主要有以下幾種：
- 止水鋼板：在兩個單元之間放置止水鋼板，通過其犧牲陽極的作用或橡膠條的彈性變形來達到止水效果。
- 橡膠止水帶：類似於止水鋼板，但採用橡膠材料，具有更好的彈性和耐久性。
- 灌漿止水：在接縫處預留孔道，待混凝土初凝後進行灌漿，封堵滲漏。
- 專用接頭：一些專門設計的接頭，可以提高接縫的止水和強度性能。
為什麼連續壁轉角多採用公單元？
連續壁轉角之所以多採用公單元，主要基於以下幾個方面的考量：
1. 施工的便利性與精確性
- 導管操作：在進行混凝土澆築時，導管需要深入槽孔的底部。對於直的單元，導管的操作相對簡單。然而，在轉角處，尤其是較小的轉角，如果採用兩個獨立的單元，導管在插入和移動時會受到限制，難以保證混凝土能夠均勻地填充到每一個角落，容易產生蜂窩、麻面等缺陷。
- 鋼筋籠吊放：鋼筋籠是連續壁的骨架，其吊放精度要求很高。在轉角處，如果採用兩個單元，鋼筋籠在就位時，其邊緣與槽壁的間隙可能不均勻，特別是角部區域，難以精確對齊。而公單元可以視為一個整體，鋼筋籠的吊放和定位會更加順暢和精確。
- 模板支設：雖然連續壁通常不使用傳統意義上的側模，但開挖形成的溝槽壁實際上扮演著「模」的角色。在轉角處，如果分割成兩個單元，其溝槽的幾何形狀在施工過程中更難維持精確的直角或所需的轉角角度。公單元能夠更有效地保證轉角處的幾何精度。
2. 結構的整體性與強度
- 應力集中：在連續壁的轉角處，往往是應力集中的地方。如果轉角處採用兩個獨立單元，其接縫部位可能成為潛在的薄弱點，容易產生裂縫，影響結構的整體強度和防水性能。
- 整體連續性：公單元能夠將轉角處的結構視為一個不可分割的整體，從而提高整個連續壁結構的連續性和整體性。在承受土壓力時，應力能夠更均勻地分佈，減少局部應力過大的風險。
- 防水效果：轉角是連續壁防水的關鍵部位。如果轉角處存在多個接縫，防水處理的難度會大大增加，且施工質量難以保證。公單元將轉角形成一個連續的整體，極大地簡化了防水處理，提高了防水效果。
3. 施工流程的優化
- 減少接縫：採用公單元，可以有效減少轉角處的施工接縫數量。每減少一個接縫，就意味著減少一次接縫處理的工序，降低了施工難度，也減少了潛在的質量隱患。
- 統一工藝：對於公單元，其開挖、護壁、鋼筋籠吊放、混凝土澆築等工序可以採用與直線單元相似的標準化流程，便於施工管理和質量控制。
4. 經濟性考量
雖然從材料使用上來看，公單元可能需要一次性開挖出較大的槽寬，但從整體施工週期、質量保證、減少返工等方面綜合考慮，採用公單元往往更具經濟性。特別是在複雜的地下結構中，精確的施工和可靠的結構性能是降低長期維護成本的關鍵。
轉角公單元的具體表現
在實際施工圖紙和現場操作中，「公單元」通常是指在繪製或開挖時，將轉角處的槽孔視為一個整體進行設計和施工。例如，一個 90 度的內轉角，如果採用兩個單元，則需要兩個獨立的槽孔，它們在角部相交。而如果採用公單元，則會形成一個連續的弧形或折線形槽孔，將整個轉角區域包含在一個開挖單元內。
在混凝土澆築時，導管會直接在公單元內移動，確保混凝土的密實。鋼筋籠的吊放也針對公單元的形狀進行設計和加工。在一些特殊的轉角情況下，例如非常小的轉角或者需要精確控制內輪廓的情況，公單元的優勢尤為明顯。
常見的轉角處理方式
雖然公單元是常見的處理方式，但在某些特殊情況下，也會採用其他組合方式，但核心目的都是為了確保轉角處的結構性能和施工質量：
- 大弧度轉角：對於非常大的弧度轉角，有時也會採用多個小的直線單元連接而成，但其接縫的設計和防水處理會更加嚴格。
- 特殊的節點設計：在一些非常複雜的結構佈置中，可能會出現針對轉角的特殊節點設計，但這類情況相對較少，且通常需要更精密的計算和施工。
常見問題 (FAQ)
Q1: 為什麼連續壁轉角處不能像直線段那樣簡單地拼接兩個單元？
A1: 在連續壁的轉角處，簡單拼接兩個獨立的直線單元會帶來多個難題。首先，在混凝土澆築時，導管在轉角處難以精確就位，容易導致混凝土填充不均勻，產生蜂窩、麻面等缺陷，特別是角部區域。其次，兩個單元在轉角處的接縫會形成一個潛在的薄弱點，影響結構的整體強度和防水性能。此外，鋼筋籠的吊放和定位也會變得複雜，難以保證精確。公單元將轉角視為一個整體，有效地解決了這些問題。
Q2: 使用公單元會不會增加工程成本？
A2: 單純從開挖面積來看，公單元可能需要一次性開挖出較大的槽寬，這可能會在材料上有所體現。然而，從整體工程效益來看，採用公單元能夠顯著提高施工效率，減少接縫處理的複雜性，降低因轉角處施工質量問題而導致的返工風險，並確保結構的長期穩定性和防水性能。因此，綜合考慮，公單元的應用在大多數情況下是更具經濟性的選擇，有助於降低整個項目的總體成本和風險。
Q3: 如何確保連續壁轉角公單元的混凝土澆築質量？
A3: 確保連續壁轉角公單元的混凝土澆築質量，需要從多個環節入手。首先，在開挖階段，必須精確控制槽孔的幾何尺寸和輪廓，特別是轉角處的曲線或折線。其次，在吊放鋼筋籠時，要確保其位置準確，與槽壁間隙均勻。最關鍵的是混凝土澆築過程，需要使用合適的導管，並對導管的移動速度、高度和路線進行嚴格控制，確保混凝土能夠從底部開始，均勻、密實地填充整個槽孔，避免產生氣泡和夾渣。同時，還需要根據現場情況，採取相應的措施，例如設置臨時的振搗棒，以輔助混凝土的密實。嚴格的現場監測和質量檢查也是必不可少的。
Q4: 在非常小的轉角處，是否也必須採用公單元？
A4: 對於非常小的轉角（例如，小於 30 度的角），採用公單元是非常普遍且推薦的做法。這樣可以最大程度地保證轉角處混凝土的密實性和結構的整體性。如果強行採用兩個獨立單元，由於轉角過於尖銳，導管操作和鋼筋籠定位都會極為困難，導致質量風險極高。即使是略大一些的轉角，如果設計和施工條件允許，採用公單元也能顯著簡化施工並提高質量。
Q5: 公單元除了轉角，還有其他應用嗎？
A5: 公單元的主要概念是將一個連續的、具有複雜幾何形狀（如曲線、折線、甚至一些特殊節點）的槽孔視為一個整體來施工。因此，除了連續壁的轉角，任何需要形成連續、整體性結構的場合，都可以考慮採用公單元的施工思路。例如，一些曲線形的連續壁、需要與其他結構物形成特殊連接的節點、或是需要特定形狀的地下擋牆等，都可能採用公單元的概念來優化設計和施工。
