一種超深基坑的地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

張定柱 顧德清

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇南京 210007;2.江蘇華都建設(shè)有限公司，江蘇南京 210007)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地鐵周邊的基坑數(shù)量日益增多。因?yàn)榈罔F是發(fā)揮城市功能的基礎(chǔ)設(shè)施之一，對路基及隧道的變形要求特別高，所以地鐵周邊的基坑深度越來越大，導(dǎo)致超深基坑越來越多。目前，人們對于超深基坑沒有明確的定義，本文提到的超深基坑是指深度12 m以上的基坑。為了保證超深基坑周邊各種基礎(chǔ)設(shè)施、建筑物的安全并保證基坑本身的順利施工，需要在超深基坑的側(cè)壁與超深基坑之間設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)有多種形式，其中地下連續(xù)墻是目前設(shè)計(jì)者經(jīng)常采用的一種超深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式，因?yàn)榈叵逻B續(xù)墻有以下優(yōu)點(diǎn):

1)作為止水帷幕能防止基坑側(cè)壁外的水流入基坑;

2)作為擋土結(jié)構(gòu)能阻止基坑側(cè)壁外的土向基坑內(nèi)移動(dòng);

3)能被用作建筑物的外墻，承載豎向力，使得地上和地下建筑能同步施工，從而縮短了建筑物的施工時(shí)間;

4)抗變形能力強(qiáng)［1-8］。

由于地下連續(xù)墻具有上述的優(yōu)點(diǎn)，特別是抗變形能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因此在超深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。作者提出了一種新的、能被應(yīng)用于超深基坑的地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式，供廣大同行參考。

1 問題的提出

地下連續(xù)墻是用專門的挖掘設(shè)備、成槽機(jī)，應(yīng)用泥漿護(hù)壁的方法，開挖出具有一定深度和寬度的槽，然后在槽內(nèi)放置鋼筋籠，最后澆筑混凝土，形成單元槽段。將若干單元槽段用接頭連接起來，組成水平延伸、連續(xù)的混凝土墻。目前，有的地下連續(xù)墻的深度已經(jīng)超過了 60 m［3，9，10］。

地下連續(xù)墻深度的增加會(huì)產(chǎn)生下列問題:

1)鋼筋籠深度的增加引起鋼筋材料成本的增加;

2)鋼筋籠重量的增加加大了往單元槽段內(nèi)吊放鋼筋籠的成本和危險(xiǎn)性;

3)單元槽段兩槽壁深度的增加，使下放鋼筋籠時(shí)因單元槽段兩槽壁的不平，導(dǎo)致施工過程中鋼筋籠無法下放的可能性增加。

2 超深基坑的地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)

地下連續(xù)墻在超深基坑應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生問題是由于常規(guī)地下連續(xù)墻施工前接頭與鋼筋籠焊接在一起，組成了一個(gè)剛度很大的整體。而我們知道:物體剛度越大，則物體越不易彎曲。因此，在下放時(shí)因槽壁的硬性阻擋而無法彎曲，不僅減緩了施工速度，加大了施工成本，而且可能導(dǎo)致施工安全事故的發(fā)生。

鑒于常規(guī)地下連續(xù)墻上述的問題，作者提出了新的超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。此支護(hù)結(jié)構(gòu)型式由兩個(gè)鋼板柱接頭和中間的單元槽段組成(見圖1～圖3)，實(shí)現(xiàn)上述新的超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式的詳細(xì)施工步驟如下:

1)平整場地，清除場地上障礙物和場地下管線，保持場地平整。

2)在場地上把兩塊工字形型鋼的翼板對接焊成鋼板柱，使鋼板柱的長度等于地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)深度加上延長部分(見圖1)。

3)割掉延長部分中的翼板，并在割掉翼板后的延長部分的四側(cè)，用電動(dòng)鑿孔機(jī)各開一個(gè)直徑0.2 m～0.3m的小孔(見圖2)。

圖1 工字形型鋼俯視圖

圖2 兩端鋼板柱接頭主視圖

4)用挖掘機(jī)在場地上挖掘出長方體的單元槽段，單元槽段的延伸方向平行于地下連續(xù)墻的延伸方向。在單元槽段的兩側(cè)面施工導(dǎo)墻，導(dǎo)墻的作用是防止場地淺層砂土向單元槽段內(nèi)位移。導(dǎo)墻長度為單元槽段長度與鋼板柱長度之和，導(dǎo)墻深度1 m～2 m，導(dǎo)墻寬度0.1 m～0.25 m，導(dǎo)墻外側(cè)緊貼場地砂土。

5)把成槽機(jī)移至單元槽段的中間，順著導(dǎo)墻向下挖，開挖深度至地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)深度。

6)把旋挖鉆機(jī)移至單元槽段的左右兩端，重復(fù)進(jìn)行以下施工:旋挖鉆機(jī)鉆頭伸入到地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)深度，旋鉆，開鉆直徑0.8 m～1.5 m的鉆孔，使鉆孔的深度等于鋼板柱中延長部分的長度。

7)用吊車把兩根鋼板柱分別吊入單元槽段左右兩端的鉆孔中，完成后用木楔子將鋼板柱與導(dǎo)墻楔緊，防止鋼板柱在垂直地下連續(xù)墻延伸方向上的位移(見圖3)。

圖3 地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)俯視圖

8)用兩根槽鋼將鋼板柱對頂嵌拉，并使兩根槽鋼之間的寬度等于地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)寬度，兩根槽鋼的作用是防止單元槽段兩端的鋼板柱向單元槽段內(nèi)位移。

9)往兩根鋼板柱內(nèi)灌注混凝土，則混凝土通過小孔流到鉆孔與鋼板柱延長部分之間的空隙中，灌注到混凝土頂面至延長部分頂為止，這樣把兩根鋼板柱的底部固定。

10)等鉆孔與鋼板柱中延長部分之間空隙中的混凝土初凝后，往兩根鋼板柱內(nèi)灌注混凝土至場地面。

11)用刷壁器對單元槽段左右兩端、鋼板柱翼板之間的空間進(jìn)行清刷，以刷去翼板之間砂土、泥漿或混凝土，利于鋼筋籠的下放。

12)用吊車沿兩根槽鋼之間，把鋼筋籠下放到地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)深度。

13)用砂袋把鋼板柱外側(cè)與場地土之間的空隙填滿，砂袋填滿范圍從延長部分的頂至接頭箱底深，然后用吊車吊接頭箱到砂袋之上，并保證接頭箱頂部為場地面。

14)用混凝土充填包裹鋼筋籠、鋼筋籠和鋼板柱之間的空隙，并使混凝土頂至場地面，則地下連續(xù)墻第一個(gè)單元槽段施工完成。

15)用人工去掉木楔子和兩根槽鋼，用吊車去掉鋼板柱外側(cè)的接頭箱，把接頭箱放到場地上，用場地砂土填滿木楔子、兩根槽鋼、鋼板柱外側(cè)的接頭箱留下的空間。

3 實(shí)際應(yīng)用

江蘇省南京市某基坑離南京地鐵3號線10 m，為了保證地鐵的絕對安全，設(shè)計(jì)人員采用了抗變形能力強(qiáng)的地下連續(xù)墻，總共12幅，每幅深度42 m。但在施工中發(fā)現(xiàn)，由于基坑場地位于長江河漫灘的軟土區(qū)，單元槽段的槽壁易向內(nèi)位移，導(dǎo)致槽壁不平使鋼筋籠無法下放。經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意，第3幅、4幅試驗(yàn)采用由兩個(gè)鋼板柱接頭和中間的單元槽段組成的地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。鋼板柱接頭深度仍為42 m，而兩根鋼板柱之間的地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)深度為30 m、延長部分12 m。結(jié)果發(fā)現(xiàn)施工十分順利，而且監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑位移在規(guī)范的要求內(nèi)。于是以下的8幅地下連續(xù)墻均采用此種地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。

4 結(jié)語

1)地下連續(xù)墻的接頭與鋼筋籠分別下放，減少了剛度，使鋼筋籠在下放過程中能發(fā)生輕微的彎曲，有利于鋼筋籠的下放，因此，可提高施工速度和降低施工成本，防止出現(xiàn)安全事故。

2)鋼板柱的內(nèi)部用混凝土充填，增加了鋼板柱的剛度。物體剛度大，則物體不易彎曲。因此，減少了通過混凝土與鋼板柱連接起來、單元槽段內(nèi)鋼筋籠的長度，一般比常規(guī)地下連續(xù)墻鋼筋籠的長度減小1/3～1/2。

3)鋼筋籠長度的減少，可降低地下連續(xù)墻的材料成本。

4)鋼筋籠長度的減小，減少了鋼筋籠的重量，從而降低了往單元槽段內(nèi)吊放鋼筋籠的成本。

5)鋼筋籠長度的減少，單元槽段的槽壁深度也減少，降低了鋼筋籠下放過程中與槽壁發(fā)生硬性阻擋的可能性，降低了鋼筋籠下放的難度，不僅能加快施工速度，降低施工成本，而且能防止施工安全事故的發(fā)生。

6)需要說明的是，常規(guī)地下連續(xù)墻通常接頭與鋼筋籠連接在一起施工，且接頭與鋼筋籠等深，而本文提出的新的超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)型式接頭深、鋼筋籠淺，其實(shí)際效果有待于進(jìn)一步應(yīng)用驗(yàn)證。

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