地下連續(xù)墻在深基坑支護中的應(yīng)用

郭計軍

隨著社會的發(fā)展，城市建筑越來越密集，建筑物越來越高，相應(yīng)基坑也越來越深，對基坑支護的要求也越來越高，特別是擬建物周圍場地狹窄、高樓林立，而且周邊市政管線縱橫。基坑支護稍有不慎，后果極為嚴(yán)重，地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿在深基坑支護中有其獨到的優(yōu)點。

1 工程實例

1.1 工程概況

本工程位于太原市親賢北街，地上主樓 36層，主要功能為酒店及辦公樓，裙房6層，主要功能為商業(yè)及酒店配套，地下室3層，主要功能為車庫;主樓采用框筒結(jié)構(gòu)，裙房及地下室采用框剪結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)?！?.000相當(dāng)于絕對標(biāo)高 782.3m。本工程基坑深度 17.0m。根據(jù)巖土工程勘察報告，基坑開挖影響范圍內(nèi)地層分布自上而下依次為:①素填土;②粉土;③粉細砂;④粉土;⑤粉細砂;⑥細中砂;⑦粉質(zhì)粘土;⑧粗砂。施工作業(yè)面寬度為地下室外挑基礎(chǔ)向外500mm;基坑周邊3m范圍內(nèi)嚴(yán)禁堆載，1m～6m范圍內(nèi)堆載不得超過15 kPa。

基坑開挖影響范圍內(nèi)有多條地下管線和多棟已有建筑物，特別是基坑西側(cè)的暗溝和基坑南側(cè)的通訊電纜，距離基坑較近，施工時需作重點考慮。

1.2 技術(shù)措施

西側(cè)地連墻墻頂標(biāo)高高于暗渠底標(biāo)高 900 mm，梁頂標(biāo)高與暗渠水壓力合力點基本齊平，冠梁以上采用磚砌擋墻，并用構(gòu)造柱與冠梁形成整體。錨桿設(shè)置時，通過調(diào)整錨桿位置和長度，保證錨桿端部不進入相鄰建筑的主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。錨桿施工采用跟進套管鉆機成孔，管內(nèi)出土和注漿，減少錨桿施工對土體的擾動。采用坑內(nèi)降水和坑外回灌相結(jié)合方式，避免坑外地下水位下降對土體產(chǎn)生附加沉降。地連墻兼作帷幕，滿足抗突涌和抗?jié)B流破壞要求，地連墻接頭采用防水效果較好的十字接頭。采用信息化施工，嚴(yán)格按照監(jiān)測規(guī)范對基坑及周邊環(huán)境進行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)復(fù)核各施工工況的設(shè)計方案與實際情況是否相符合。

1.3 降水對周邊環(huán)境影響分析

本工程采用的隔水帷幕深度達 9m～10m，根據(jù)地質(zhì)勘察報告判斷，基坑內(nèi)外的水力聯(lián)系已被全部截斷。但第④層粉細砂局部較薄，甚至有局部尖滅的可能，第⑤層粉細砂中的水有可能繞過帷幕底端滲入基坑。當(dāng)這種情況發(fā)生時，在坑外地下水補給量和坑內(nèi)抽排量實現(xiàn)動態(tài)平衡時，坑外地下水位降低很少，可以忽略不計，對周邊環(huán)境的影響不予考慮。當(dāng)坑外地下水補給量小于坑內(nèi)抽排量時會引起坑外水位下降，造成周邊土體沉降，為避免這種情況發(fā)生，本工程擬在基坑外設(shè)置觀測兼回灌井。降水過程中在保證基坑內(nèi)干槽作業(yè)條件下，盡可能減少抽排量，同時對坑外水位進行觀測，當(dāng)坑外水位下降較大時，可通過回灌井進行回灌。采取以上措施后，降水對周邊環(huán)境的影響完全可以得到控制。

1.4 坑外觀測及回灌

坑外觀測兼回灌采用管井，孔徑 600mm，井管為φ300的無砂混凝土管，濾料采用直徑2mm～3mm豆石。布井位置沿基坑邊緣周圈布置，平均間距15m。

1.5 施工工藝流程和施工措施

1.5.1 工藝流程

根據(jù)地層及場地特點，本工程地下連續(xù)墻采用抓槽機成槽、泥漿護壁、水下灌注混凝土工藝。

1.5.2 施工措施

1)泥漿制備。泥漿材料的選擇:采用膨潤土泥漿護壁。使用主要材料為:膨潤土，外加劑的用量可根據(jù)具體情況適當(dāng)選擇。通過試配，達到規(guī)定的性能指標(biāo)后，再進行泥漿拌制。攪拌均勻的泥漿放入儲漿罐或儲漿池，靜置 24 h后使用。護壁泥漿必須循環(huán)使用，并及時檢測其性能指標(biāo)，使之滿足施工要求。

2)導(dǎo)墻施工。導(dǎo)墻的施工順序:平整場地→測量定位→導(dǎo)墻土方開挖→測量放線→綁扎鋼筋→支模板→澆筑 C20混凝土→拆模并設(shè)置橫撐→土方回填。導(dǎo)墻采用“┓┏”形整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。按導(dǎo)墻開挖線及高程點挖導(dǎo)溝，溝底平整，溝寬不得小于設(shè)計值，溝壁順直;按導(dǎo)墻設(shè)計尺寸在導(dǎo)溝內(nèi)綁扎鋼筋，要求主筋順直，箍筋與主筋綁扎牢固;內(nèi)側(cè)支設(shè)的模板要求垂直平整，保證拆模后兩內(nèi)墻面距連續(xù)墻軸線分別為墻寬的一半;澆筑C20混凝土，澆筑程序先澆一側(cè)，再澆另一側(cè)。澆筑過程中要邊澆邊振搗密實，嚴(yán)禁漏振。頂面抹平，頂面要滿足高出現(xiàn)有地面100mm～200mm;導(dǎo)墻混凝土強度達到一定后拆模，為保持溝的寬度，拆模后應(yīng)向?qū)?nèi)填土，并每隔 3m設(shè)置一道素混凝土梁(200mm×200mm)支撐?；炷琉B(yǎng)護期間，起重機等重型設(shè)備不得在導(dǎo)墻附近作業(yè)或停留，以防導(dǎo)墻開裂和位移，導(dǎo)墻后填土要求密實回填，采用蛙式打夯機夯實，導(dǎo)墻施工縫位置應(yīng)與地下連續(xù)墻施工接頭位置錯開。提前預(yù)備排水使用的排污泵，揚程為20.0m～25.0m。在連續(xù)墻導(dǎo)墻施工過程中，出現(xiàn)上層滯水或?qū)娱g水流入導(dǎo)槽，采用排污泵排出槽外。

3)地下連續(xù)墻成槽施工。根據(jù)設(shè)計進行單元槽段劃分，基本單元槽段長 6.0m。根據(jù)已調(diào)整的單元槽段長度、編號進行測量放線，標(biāo)注在導(dǎo)墻頂面上，導(dǎo)墻頂面下標(biāo)明“泥漿液面”位置。槽段劃分考慮設(shè)備的施工能力，本著槽段數(shù)最少的原則。但由于場地限制，在施工過程中根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整。將組裝好的地下連續(xù)墻抓斗就位，就位前要求場地處理平整堅實，以滿足施工垂直度要求，吊車履帶與導(dǎo)墻軸線平行，抓斗對準(zhǔn)導(dǎo)墻中心位置，對首開槽段應(yīng)采取先兩端后中間的順序挖槽。邊開挖邊向?qū)?nèi)泵送泥漿，保持液面在導(dǎo)墻頂面下 300mm處。挖槽過程中隨著墻深的向下延伸，要隨時向槽內(nèi)補漿，使泥漿面始終位于泥漿面標(biāo)志處，直至槽底挖完。測定泥漿面下1.0m及槽底以上 0.5m處的泥漿比重，如比重大于 1.15時，則進行清底，置換泥漿。成槽1 h后槽底泥渣厚不得大于100mm，澆筑混凝土前(吊裝鋼筋網(wǎng)片、導(dǎo)管)槽底沉渣厚度不得大于 100mm。每挖掘一抓斗寬，測量一次槽壁垂直度，抓完一槽段進行槽深測量，以便計算混凝土總方量。成槽后抓斗進行下一槽段開挖。槽段開挖采取跳段施工。施工順序應(yīng)先挖首開槽，后挖順開槽，最后挖閉合槽。

4)鋼筋籠的制作。由于鋼筋籠重量大，為滿足鋼筋籠的吊裝要求，將連續(xù)墻鋼筋籠沿槽段長度方向分成兩片加工，兩片鋼筋籠接頭處以凹槽形式相互咬合。主筋采用對焊連接或直螺紋連接，對焊彎折角度不應(yīng)大于4°，兩鋼筋軸線差不大于2mm，搭接雙面焊的焊接長度為5d，單面焊接長度為 10d，主筋與支架筋的交點需全部點焊，點焊咬肉應(yīng)小于 0.5mm。鋼筋連接除四周兩道鋼筋的交點需全部綁扎外，其余可采用 50%交錯綁扎，綁絲接頭向籠內(nèi)。鋼筋籠縱向主筋放在內(nèi)側(cè)，橫向鋼筋放在外側(cè)，縱底端應(yīng)稍向內(nèi)側(cè)彎折，但向內(nèi)彎折程度不應(yīng)影響插入混凝土導(dǎo)管。鋼筋籠在設(shè)導(dǎo)管的周圍應(yīng)增設(shè)箍筋和連接筋進行加固。主筋保護層厚度為70mm，墊厚5.5 cm，在墊塊與墻面之間留1.5 cm的間隙。鋼筋籠中預(yù)留孔采用鋼管與鋼筋籠主筋焊接固定，內(nèi)用編織袋堵孔，并用膠帶封口。鋼筋籠制作時，吊點處需采取適當(dāng)?shù)募庸碳翱刂拼胧?，防止鋼筋籠在起吊過程中發(fā)生扭曲變形。檢查驗收合格的鋼筋籠應(yīng)掛牌標(biāo)識，以利吊放。

5)鋼筋籠吊裝。因鋼筋籠重量較大，為確保其在吊運過程中安全無變形，在成型后的鋼筋籠上布置一定數(shù)量的桁架筋和穩(wěn)定骨架鋼筋，確保制作精度和起吊剛度。吊點鋼筋采用Φ25“U”形筋搭接焊于主筋上?，F(xiàn)場根據(jù)各槽鋼筋籠寬度具體詳細計算吊點位置，保證籠子吊起后保持平穩(wěn)。

6)混凝土水下澆筑。連續(xù)墻的混凝土采用商品混凝土灌注，設(shè)計的混凝土標(biāo)號為C25，抗?jié)B等級P6。鋼筋籠就位后，在4h以內(nèi)澆筑混凝土，超過時應(yīng)重新檢查沉渣厚度，不符合要求時應(yīng)重新清底?；炷凉嘧r，導(dǎo)管下口與槽底距離一般要大于隔水栓長100mm～200mm，混凝土面上升速度不小于2m/h。根據(jù)槽段長度采用兩根導(dǎo)管同時灌注，兩導(dǎo)管間距不大于 3m，導(dǎo)管距槽端不大于1.5m。兩導(dǎo)管第一次灌注時必須同時進行，各混凝土面高差不宜大于0.3m，直到灌注到墻頂標(biāo)高以上300mm～500mm。

7)施工中對槽壁坍塌現(xiàn)象的應(yīng)急處理措施。根據(jù)槽壁坍塌的具體情況，適當(dāng)縮小單元槽段的長度。改善護壁泥漿的質(zhì)量，調(diào)整泥漿的各項摻量，必要時向槽內(nèi)投入粘土塊。減少地面荷載、機械等對地層產(chǎn)生的振動，隨時觀察泥漿液面的變化。若出現(xiàn)泥漿大量漏失，泥漿內(nèi)有大量泡沫上冒或出現(xiàn)異常的擾動，導(dǎo)墻及附近地面出現(xiàn)沉降，排土量超過設(shè)計斷面的土方量等情況，應(yīng)及時地將挖槽機械提至地面，以避免發(fā)生挖槽機被埋入地下的事故，然后迅速補漿以提高泥漿液面或回填粘性土，待所填的回填土穩(wěn)定后再重新開挖。

1.6 錨桿施工工藝流程和施工措施

1)工藝流程。工程地質(zhì)條件的特點是:地下水位高，土體含水量高，若采用螺旋鉆機成孔工藝，鉆孔內(nèi)土體不易返出，同時孔壁土體受到擾動較大，很容易在孔壁和注漿體之間形成軟弱夾層，大幅降低錨桿的承載能力，因此對本工程的錨桿施工采用跟管鉆機成孔，并進行二次壓力注漿工藝，有效保證錨桿的施工質(zhì)量。

2)施工措施。錨桿桿體制作時應(yīng)比設(shè)計長出 1.0m～1.5m，以滿足鎖定需要。定位骨架間距1.5m～2.0m，鋼絞線用鐵絲均勻捆于骨架周圍，二次注漿管固定于定位骨架中心。在錨桿自由段，鋼絞線上滿涂黃油，以塑料套管包裹，保證鋼絞線與水泥漿體無粘結(jié)。將制作好的桿體及二次注漿管緩慢放入錨桿孔內(nèi)。鉆進過程中，采用水泥漿液護壁，鉆進至設(shè)計孔深后，停鉆并通過中空鉆桿向孔內(nèi)注入水泥漿液清孔，水泥采用P.SA 32.5，水灰比0.5～0.6，注漿應(yīng)慢速連續(xù)，直至鉆孔內(nèi)的水及雜質(zhì)被完全置換出孔口，孔口流出水泥濃漿為止。清孔完成后，緩緩將鉆桿提出。然后將鋼絞線放入孔內(nèi)。一次注漿完成 6 h后進行二次高壓注漿，注漿壓力保持在1.0MPa～2.0MPa。當(dāng)錨桿腰梁安裝完畢和錨固體強度達15MPa后，為縮短養(yǎng)護時間，可在水泥漿液中摻加早強劑，對錨桿進行張拉、鎖定。錨桿張拉采用穿心千斤頂，張拉設(shè)備在錨桿張拉前須經(jīng)計量部門進行標(biāo)定。

2 結(jié)語

隨著建筑層數(shù)的增加，根據(jù)構(gòu)造及使用要求，基礎(chǔ)埋深也相應(yīng)加深，由于城市密集地區(qū)建筑物周圍的局限性，傳統(tǒng)的放坡等支護技術(shù)已遠遠滿足不了建筑本身發(fā)展的需求，地下連續(xù)墻結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨桿支護技術(shù)具有支護和止水雙重功能，在水位較高、深度較深的基坑支護中效果很好。

[1] 彭典華.淺談深基坑工程的支護技術(shù)[J].山西建筑，2009，35(27):99-100.

[2] 黃正榮，張 辛.基坑支護設(shè)計方案比較[J].山西建筑，2009，35(6):121-122.