深厚軟土層中超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)的設(shè)計與實(shí)踐

張 峰

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院，湖北武漢 430064）

深厚軟土層中超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)的設(shè)計與實(shí)踐

張 峰

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院，湖北武漢 430064）

以武漢市長江一級階地深厚軟土層中某超深基坑支護(hù)工程為例，根據(jù)具體工程地質(zhì)條件及周圍環(huán)境條件，詳細(xì)介紹了地下連續(xù)墻支護(hù)技術(shù)方案、施工技術(shù)要點(diǎn)與監(jiān)測技術(shù)要求。實(shí)踐表明，該方案不僅保證了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，而且降低了經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)省了工期，可為類似基坑工程的設(shè)計與施工提供參考。

地下連續(xù)墻；軟土；超深基坑

0 引言

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口的增長，武漢市城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，基坑工程日益呈現(xiàn)超深、超大的趨勢，普遍存在施工難度大、占用資金多、工期長等實(shí)際困難，因此對基坑支護(hù)方案設(shè)計提出了更高的要求。針對大城市土地資源日益緊張，基坑支護(hù)的作業(yè)空間越來越狹小的現(xiàn)狀，國內(nèi)研究者提出了許多支護(hù)方案，包括土釘墻支護(hù)、樁錨聯(lián)合支護(hù)和地下連續(xù)墻等支護(hù)方式，其中地下連續(xù)墻支護(hù)方法因具有以下4個優(yōu)點(diǎn)，在工程建設(shè)得到了廣泛的應(yīng)用。

地下連續(xù)墻的4個優(yōu)點(diǎn)：

（1）墻體剛度大，用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故，是深基坑工程程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)。

（2）防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進(jìn)，使地下連續(xù)墻幾乎不透水。

（3）適用于多種地基條件。地下連續(xù)墻對地基的適用范圍很廣，從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實(shí)的砂礫層，各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續(xù)墻。

（4）占地少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益。

本文以位于武漢市深厚軟土層中某深基坑支護(hù)工程為例，系統(tǒng)介紹了超深基坑地下連續(xù)墻支護(hù)設(shè)計方案、施工技術(shù)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)，以期為類似基坑工程的設(shè)計與施工提供參考。

1 工程概況

該工程建筑由主樓和裙樓組成，主樓地面以上48層，裙樓地面以上6層，主樓及裙樓下滿鋪3層地下車庫?；娱_挖深度為13.5～15.6m，電梯井位置最深處達(dá)19.2m，基坑周長約360延米，基坑開挖面積約8000m2，屬超深型深基坑工程。

基坑周邊分布有厚達(dá)17.5m的軟-流塑狀淤泥或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，對基坑支護(hù)與土方挖運(yùn)極為不利；且基坑周邊緊鄰交通主干道及已有建（構(gòu)）筑物，地下管網(wǎng)密集，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，基坑支護(hù)與降水設(shè)計及施工的挑戰(zhàn)性極大。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

場地地貌單元屬長江Ⅰ級階地，地勢較平坦，場地平場標(biāo)高約21.00m，地層分布及支護(hù)設(shè)計參數(shù)詳見表1。

第（1-1）雜填土：雜色，濕，上部以建筑垃圾為主，下部以粘性土為主，含大量碎石。結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，強(qiáng)度低。場區(qū)內(nèi)普遍分布，層厚介于0.60～4.20m之間。

第（1-2）層素填土：黃褐～灰黑、松散，飽和狀態(tài)。主要以軟塑狀態(tài)的粘性土，有機(jī)質(zhì)含量高，局部含少量磚塊、碎石。局部分布，層厚介于0.60～2.80m之間。

第（1-3）層淤泥：灰黑、流塑、飽和狀態(tài)主要成分為塘底沉積淤泥，含有機(jī)質(zhì)，局部分布，層厚介于0.40～1.80m之間。

第（2-1）粘土：黃、灰褐色，濕～飽和，可塑，含鐵錳氧化物及少量有機(jī)質(zhì)土。強(qiáng)度低，具高壓縮性。場地大部分布，厚度介于0.5～4.4m之間。

第（2-2）淤泥：灰、灰褐色，飽和，流塑，含植物、有機(jī)物及少量螺殼。局部含少量粉土、粉砂，大部分場地分布，厚度介于1.7～14.7m之間。

第（2-3）淤泥質(zhì)粘土：灰、灰褐色，飽和，流塑-軟塑，含植物、有機(jī)物及少量螺殼。局部含少量粉土、粉砂，大部分場地分布，厚度介于0.6～3.7m之間。

第（2-4）粉質(zhì)粘土夾粉土：灰、灰褐色，飽和，軟塑、中密，含氧化鐵及云母片，局部夾粉土。大部分場地分布，厚度介于0.8m～4.2m之間。

第（3）粉砂、粉土與粉質(zhì)粘土互層： 灰，飽和，稍密、中密、軟塑，含石英、長石、云母等。局部場地分布，厚度介于0.8m～11.6m之間。

第（3a）粉砂：灰色，稍密，飽和，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等，局部夾粉土。在場區(qū)均有分布，厚度介于3.8～13.5m之間。

第（4-1）粉砂：灰色，飽和，稍密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等。在場區(qū)均有分布，厚度介于3.8～13.5m之間。

第（4-2）粉細(xì)砂： 灰色，飽和，中密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等。在場區(qū)均有分布，厚度介于1.1～14.2m之間。

第（4-3）粉細(xì)砂： 灰色，飽和，中密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等，局部夾粉土粉質(zhì)粘土。局部場地分布，厚度介于0.4～14.3m之間。

第（4-4）粉質(zhì)粘土粉土與粉砂與互層： 灰，飽和，軟塑、密實(shí)、中密，含鐵錳氧化物，局部夾薄層分與，粉砂。局部場地分布，厚度介于1.0m～4.0m之間。

以下地層依次為（4-5）層礫卵石混中粗砂、（5-1）層強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、（5-2）層中風(fēng)化砂礫巖。

場地各層巖土體的物理力學(xué)參數(shù)詳見表1.

場地地下水類型主要為上層滯水和第四系孔隙承壓水，其中上層滯水主要賦存于第（1）層雜填土中，受地表水源、大氣降水和生活用水補(bǔ)給，無統(tǒng)一的自由水面，水位及水量受地表水源、大氣降水和生活用水排放量的影響而波動，水量有限。

表1 地層分布情況及基坑支護(hù)設(shè)計參數(shù)一覽表

第四系孔隙承壓水主要賦存于（3）單元過渡性土層及（4）單元砂層中，主要接受側(cè)向補(bǔ)給，與長江存在較密切水力聯(lián)系，呈互補(bǔ)關(guān)系?？碧狡陂g測得孔隙承壓水位埋深1.10～2.20m之間，孔隙承壓水位年變幅為3～4m，標(biāo)高為17.0～20.0m左右，水量較大。

3 基坑支護(hù)設(shè)計

本基坑工程總體方案是采用“三墻合一”地下連續(xù)墻十三道混凝土內(nèi)支撐的支護(hù)體系，坑底被動區(qū)采用三軸攪拌樁進(jìn)行加固處理，地下水采用深井降水進(jìn)行處理，主樓電梯井位置較深，采用滿鋪高壓旋噴樁五面圍封對地下水進(jìn)行封閉處理。

3.1 地下連續(xù)墻設(shè)計

①圍護(hù)墻體均采用800～1000mm厚"兩墻合一"地下連續(xù)墻，兼作地下室外墻。

②地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級均為C35，抗?jié)B等級為S8。地下連續(xù)墻豎向主筋保護(hù)層厚度迎土面與迎坑面均為70毫米。

③地下連續(xù)墻采用十字鋼板剛性接頭。施工應(yīng)確保相鄰槽段接縫無夾泥、無孔洞，混凝土密實(shí)度必須得到保證?；娱_挖后如發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，應(yīng)及時采取封堵措施。地下連續(xù)墻中應(yīng)埋設(shè)聲測管進(jìn)行質(zhì)量檢測。

④地下連續(xù)墻與地下室底板通過鋼筋鐓粗直螺紋接駁器及底板環(huán)梁插筋連接；與地下一層-地下三層樓板環(huán)梁通過插筋連接；與頂板及地下室外墻通過壓頂圈梁連接；此外地下室周邊壁柱和剪力墻通過插筋與地下連續(xù)墻連接。

⑤地下連續(xù)墻與地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，須配合有關(guān)結(jié)構(gòu)施工圖，留洞必須配合有關(guān)設(shè)備施工圖。連接處地墻表面必須經(jīng)過鑿毛、清洗和接漿處理。

⑥每幅槽段內(nèi)設(shè)置兩根注漿管，間距不大于3m，管底位于槽底（含沉渣厚度）以下不小于30cm，墻身混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后注漿，注漿壓力必須大于注漿深度處土層壓力。

3.2 內(nèi)支撐設(shè)計

①本工程設(shè)計采用三道混凝土內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用以環(huán)形梁結(jié)合角撐桁架體系。

②三道混凝土內(nèi)支撐的中心標(biāo)高（相對標(biāo)高）分別為：

第一道：-1.800m；

第二道：-6.300m；

第三道：-10.800m。

③支撐體系所采用的三道混凝土內(nèi)支撐及圍檁的混凝土強(qiáng)度等級分別為C35、C40、C40。第一道內(nèi)支撐通過壓頂冠梁與地下連續(xù)墻錨固連接，第二道、第三道混凝土內(nèi)支撐通過圍囹與地下連續(xù)墻中的預(yù)埋鋼筋錨固連接。

3.3 立柱設(shè)計

①為在基坑開挖過程中承擔(dān)三道混凝土內(nèi)支撐所產(chǎn)生的豎向荷載，在內(nèi)支撐體系中設(shè)置立柱樁62根。立柱樁在基礎(chǔ)底板以上為角鋼格構(gòu)柱，基礎(chǔ)底板以下為鉆孔灌注樁。

②角鋼格構(gòu)柱的截面尺寸為460mm×460mm，所采用角鋼的規(guī)格L160mm×14mm。

③立柱樁底部采用900鉆孔灌注樁，樁長約L=30m，要求按樁端持力層為（5-2）中風(fēng)化砂礫巖層，樁端進(jìn)入中風(fēng)化砂礫巖不小于2.0m。樁端采用后壓漿工藝。灌注樁所采用混凝土強(qiáng)度等級為C30。

④灌注樁底部采用樁端后壓漿工藝，每根樁端的注漿水泥用量不小于1.5t。

4 施工要求和基坑監(jiān)測要求

4.1 地下連續(xù)墻施工要求

①槽長誤差±5 cm，槽段沿豎向向相鄰槽段偏移不大于5 cm；

②槽寬誤差不大于±2 cm，墻面突出部分應(yīng)鑿平，鑿平后墻面高差應(yīng)小于5 cm；

③墻頂中心線允許偏差±3 cm；

④槽段垂直度滿足1/400；

⑤墻頂標(biāo)高誤差±3 cm；

⑥插筋左右偏差不大于2 cm，上下偏差不大于2 cm；

⑦混凝土應(yīng)連續(xù)澆灌，不得留水平施工縫；

⑧槽底沉渣厚度應(yīng)小于10 cm（澆灌混凝土前）。

4.2 立柱樁施工要求

①護(hù)筒中心與樁位中心偏差小于3cm；

②樁底沉渣厚度≤10 cm；

③成樁中心與設(shè)計樁位中心偏差≤5 cm；

④樁身垂直度≤1/200；

⑤鋼格構(gòu)柱應(yīng)保證垂直于水平支撐，其垂直度≤1/300；

4.3 報警界限

場區(qū)各部位監(jiān)測預(yù)警值見表2。

5 結(jié)語

深厚軟土層中超深基坑支護(hù)設(shè)計與施工的關(guān)鍵技術(shù)問題在于不僅要確?；幼陨斫Y(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，同時要考慮到后續(xù)土方及主體結(jié)構(gòu)施工的快捷方便。本基坑支護(hù)設(shè)計由于周邊環(huán)境限制，無支護(hù)結(jié)構(gòu)空間，只能采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的聯(lián)合支護(hù)方式，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)合理、施工時間短的目的。本基坑支護(hù)設(shè)計與施工的成功經(jīng)驗(yàn)可供類似基坑工程借鑒。

表2 支護(hù)體和周邊預(yù)警值

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)程[S].

[3]DB42/159-2004 基坑工程技術(shù)規(guī)程[S].2004 (Technical Specification for Engineering of Foundation Excavation[S]. 2004.

[4]徐楊青，深基坑工程設(shè)計方案優(yōu)化決策與評價模型研究[J]，巖土工程學(xué)報，2005，27（7）：844～848.

[5]劉國彬, 王衛(wèi)東. 基坑工程手冊[M]. 第2版. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Design and Application of Super-deep Foundation Pit Support by Underground Continuous Wall in Thick Soft Soil Layers

ZHANG Feng

(Wuhan Design & Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Wuhan 430064)

To take the super-deep foundation pit support in thick soft soil on the f rst-rank terrace of the Yangtze River in Wuhan as an example, according to the specific engineering geology and surrounding construction environment, we introduce the technical solution plan of underground continuous wall support, the specif c parameters of construction and monitoring. The results of practice show that our solution plan not only ensures the safety of foundation pit and the surrounding engineering, but also saves money and time. It can be benef cial to similar foundation pit supports.

Underground continuous wall; Soft soil; super-deep foundation pit

TU473.2

A

1007-1903（2014）01-0046-04

張 峰(1981- )，男，碩士，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計及科研工作。