預(yù)制截?cái)嗥囱b深基坑地下連續(xù)墻方案研究

鄧劍榮

預(yù)制截?cái)嗥囱b深基坑地下連續(xù)墻方案研究

鄧劍榮

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，510330，廣州//高級(jí)工程師）

地下連續(xù)墻是深基坑支護(hù)工程中一種重要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻施工工藝是在連續(xù)墻成槽的同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋籠，待成槽完成后將鋼筋籠吊裝到槽內(nèi)，再澆筑混凝土，形成地下連續(xù)墻體。該工藝需要現(xiàn)場(chǎng)有鋼筋籠加工場(chǎng)地，而且地下連續(xù)墻的混凝土是水下澆筑，鋼筋籠定位難，混凝土澆筑質(zhì)量難以保證。介紹了針對(duì)上述問(wèn)題的解決方案：地下連續(xù)墻采用工廠化預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)；連續(xù)墻的側(cè)邊接頭采用榫接，并采用多道防水措施，保證接頭防水效果；連續(xù)墻的豎向截?cái)嗥囱b采用鋼結(jié)構(gòu)拼裝，提高施工效率。該方案可顯著提高地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，節(jié)約施工工期，增強(qiáng)地下工程的安全性。

深基坑；地下連續(xù)墻；榫接；截?cái)嗥囱b

Author′s addressGuangzhou Metro Design and Research Institute Co.，Ltd.，510330，Guangzhou，China

深基坑工程在城市建設(shè)中經(jīng)常遇到，地鐵、地下商場(chǎng)、地下車庫(kù)等工程都離不開(kāi)深基坑支護(hù)。

地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)是深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中一種重要形式，其利用連續(xù)的豎向墻體結(jié)構(gòu)形成圍閉的空間，再結(jié)合水平支護(hù)體系置換出連續(xù)墻圍閉范圍內(nèi)的土體，形成可用以建設(shè)的空間。地下連續(xù)墻因其用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成了連續(xù)的圍閉體，可以有效阻隔地下水土流失，被普遍認(rèn)為是一種最安全的深基坑支護(hù)形式。地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)也有其不足之處，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻較長(zhǎng)，達(dá)到20 m以上時(shí)，鋼筋籠的制作和吊裝都有一定的風(fēng)險(xiǎn)，且在水下鋼筋籠定位難，水下澆筑混凝土的質(zhì)量也難以保證，因此地下連續(xù)墻經(jīng)常出現(xiàn)空洞、露筋、侵限等問(wèn)題。

隨著我國(guó)工程建設(shè)水平的發(fā)展，對(duì)工程質(zhì)量和安全的要求越來(lái)越高，地下連續(xù)墻的施工工藝急需提高，預(yù)制地下連續(xù)墻［1-5］結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)運(yùn)而生。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于預(yù)制地下連續(xù)墻的研究大體分為兩類：一類是預(yù)制連續(xù)墻接頭構(gòu)建，用預(yù)制接頭構(gòu)建連接現(xiàn)澆混凝土墻體，保證接頭部位的施工質(zhì)量；另一類是預(yù)制整塊地下連續(xù)墻板，墻板與墻板之間直接連接。這兩種預(yù)制地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)都尚存在不足：第一種雖然解決了接頭問(wèn)題，但是未解決整個(gè)連續(xù)墻施工質(zhì)量及施工周期問(wèn)題；第二種雖然實(shí)現(xiàn)了全預(yù)制，但當(dāng)連續(xù)墻長(zhǎng)度達(dá)到10 m以上時(shí)，運(yùn)輸和吊裝都很困難。鑒于此，本文提出一種預(yù)制截?cái)嗥囱b地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，既能實(shí)現(xiàn)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的全預(yù)制，又能簡(jiǎn)化連續(xù)墻的運(yùn)輸和安裝工藝，提高施工質(zhì)量，縮短施工周期。

1 預(yù)制地下連續(xù)墻側(cè)邊連接方案

地下連續(xù)墻的側(cè)邊連接接頭需要滿足連續(xù)墻之間的接縫止水要求，同時(shí)傳遞墻間剪力。常用的地下連續(xù)墻接頭有鎖口管和工字鋼兩種，這兩種連接形式適合于現(xiàn)澆地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。本文提出一種適合于預(yù)制地下連續(xù)墻的榫接結(jié)構(gòu)形式，榫接的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1所示。這種榫接形式還可以優(yōu)化，將榫頭和凹槽設(shè)計(jì)成自卡形式，讓墻幅與墻幅之間連接緊密，不易錯(cuò)位。

圖1 預(yù)制拼裝地下連續(xù)墻榫接平面示意圖

預(yù)制拼裝地下連續(xù)墻立、剖面示意圖如圖2所示。連續(xù)墻與連續(xù)墻接頭位置凸榫和凹槽位置采用3 mm厚鋼板包邊，一方面對(duì)接口進(jìn)行保護(hù)，防止施工過(guò)程中受損，另一方面便于后續(xù)防水補(bǔ)強(qiáng)措施的實(shí)施。

圖2 預(yù)制拼裝地下連續(xù)墻立、剖面示意圖

2 側(cè)向連接止水方案

地下連續(xù)墻的側(cè)向連接止水質(zhì)量控制至關(guān)重要，如若連續(xù)墻連接漏水，會(huì)導(dǎo)致地下水流失，從而引起基坑周邊建（構(gòu)）筑物不均勻沉降，造成破壞；連續(xù)墻接頭漏水還可能引起墻后泥沙噴涌，導(dǎo)致基坑垮塌。采用預(yù)制地下連續(xù)墻工藝后，連續(xù)墻側(cè)向連接的止水可以實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防。

（1）榫接位置設(shè)遇水膨脹止水條。在預(yù)制地下連續(xù)墻的榫接的凸出位置兩側(cè)粘貼遇水膨脹止水條，形成第一道防水。該止水條在連續(xù)墻準(zhǔn)備吊裝下槽時(shí)粘貼，以保證止水條的效果。

（2）接口位置注漿止水。連續(xù)墻側(cè)向連接位置，即榫槽預(yù)留一定空隙，在空隙內(nèi)注漿，對(duì)接頭位置的空隙進(jìn)行封堵，形成第二道防水。該漿液可采用超細(xì)水泥漿液，注漿時(shí)要控制壓力，以免引起墻位置移動(dòng)。

（3）Ω型止水鋼板止水。當(dāng)?shù)谝坏?、第二道防水效果不夠理想，未能杜絕地下水的滲漏時(shí)，則可以采用Ω型止水鋼板焊接在地下連續(xù)墻接頭位置的包邊鋼板上，形成第三道防水，徹底杜絕地下水滲漏。第三道防水示意圖如圖3所示。

圖3 Ω型止水鋼止水條示意圖

3 預(yù)制地下連續(xù)墻豎向截?cái)嗥囱b方案

預(yù)制地下連續(xù)墻最關(guān)鍵性技術(shù)就是豎向截?cái)嗥囱b工藝，只有實(shí)現(xiàn)了豎向分段拼裝，才能將長(zhǎng)大地下連續(xù)墻分成小塊，進(jìn)行制作、運(yùn)輸和安裝。否則，因?yàn)榈叵逻B續(xù)墻體量太大，制作場(chǎng)地、運(yùn)輸工具、運(yùn)輸路線以及吊裝設(shè)備都將成為制約預(yù)制地下連續(xù)墻應(yīng)用的掣肘。

本文提倡將地下連續(xù)墻分塊（寬（水平向）4 m至6 m、長(zhǎng)（豎向）6 m至10 m的小塊）預(yù)制，在工廠預(yù)制好后運(yùn)輸至施工場(chǎng)地。在地下連續(xù)墻成槽結(jié)束后，分塊吊裝預(yù)制連續(xù)墻，并在槽口導(dǎo)墻位置進(jìn)行豎向拼接，直至所有分塊拼裝完成，自下而上形成整幅墻片。預(yù)制地下連續(xù)墻的接頭采用型鋼接頭，以加快接頭位置施工效率，接頭構(gòu)造橫剖面示意圖如圖4所示。預(yù)制地下連續(xù)墻接頭立面示意圖如圖5所示。

圖4 預(yù)制地下連續(xù)墻豎向分段接頭橫剖面示意圖

上下接頭之間通過(guò)連接螺栓連接，在連接前，需要在鋼板內(nèi)填充止水材料或在鋼板連接部位貼雨水膨脹止水條。在連續(xù)墻接頭處，兩邊各留出800 mm左右空間，用以設(shè)置臨時(shí)固定裝置，通過(guò)該臨時(shí)固定裝置將下方墻體固定在導(dǎo)墻上，以便連接上方墻體。在圖5中，豎向勒板間距不超過(guò)500 mm。在螺栓孔位置，若因?yàn)橄路綁w質(zhì)量過(guò)大，使得螺栓容易彎折，則可在螺栓孔上下增加豎勒。螺栓的數(shù)量自下而上可逐漸增加。

圖5 預(yù)制地下連續(xù)墻豎向分段接頭立面示意圖

對(duì)于接頭位置的止水，也可以通過(guò)在接頭鋼板上預(yù)留注漿孔，將接頭鋼板之間的空隙填滿以止水；或是用鋼板將縫隙焊接上，堵住水流通道。

用以固定下方連續(xù)墻的臨時(shí)構(gòu)件示意圖如圖6所示。

圖6 臨時(shí)構(gòu)件示意圖

在施工過(guò)程中，可用型鋼梁穿過(guò)箱型臨時(shí)構(gòu)件的中空位置，將下方的預(yù)制地下連續(xù)墻臨時(shí)固定到導(dǎo)墻或特制構(gòu)件上，然后進(jìn)行上下預(yù)制地下連續(xù)墻組裝。

4 鋼結(jié)構(gòu)接頭技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 鋼結(jié)構(gòu)接頭受力分析

假設(shè)地下連續(xù)墻厚800 mm，勒板水平間距500 mm，上下接頭板總寬度取540 mm，板厚20 mm，鋼材為Q235鋼，則每延米型鋼接頭結(jié)構(gòu)抗剪承載力為2 592 kN；每延米型鋼接頭結(jié)構(gòu)抗彎承載力為107 600 kNm；每延米型鋼接頭結(jié)構(gòu)抗拉承載力（由12顆連接螺栓提供，假設(shè)連接螺栓為8.8級(jí)M24，采用高強(qiáng)度摩擦型連接，摩擦面抗滑移系數(shù)取0.45）為1 701 kN；每延米鋼筋混凝土連續(xù)墻抗剪承載力（C30混凝）為730 kN；取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重為25 kN/m3，假設(shè)接頭部位可滿足長(zhǎng)度為L(zhǎng)的連續(xù)墻自重拉力，則L為36.5 m；每延米鋼筋混凝土連續(xù)墻抗彎承載力（C30混凝土，內(nèi)外側(cè)配筋取HRB400 E28@100）為1 444 kNm。

根據(jù)以上分析可知：每延米型鋼接頭結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪承載力要高于每延米鋼筋混凝土地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪承載力；接頭部位承受的拉力也較大，可以承載36 m長(zhǎng)地下連續(xù)墻自重，滿足工程需要。

4.2 工程造價(jià)分析

根據(jù)核算，每一個(gè)接頭位置每延米地下連續(xù)墻接頭型鋼用鋼量約為0.7 t；每個(gè)接頭每延米地下連續(xù)墻如果用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)替代，則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為0.24 m3，假設(shè)鋼材綜合單價(jià)為3 000元/t，地下連續(xù)墻混凝土結(jié)構(gòu)綜合單價(jià)為2 500元/m3，則每個(gè)接頭處每延米造價(jià)增加約1 500元；一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站周長(zhǎng)假設(shè)為500 m，在連續(xù)墻中部設(shè)置一道連接接頭，則總費(fèi)用增加約75萬(wàn)元，費(fèi)用增加較少。

4.3 工期對(duì)比分析

傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻施工一般采用跳槽施工方式，在一幅墻成槽完成后，開(kāi)始下一幅墻的成槽作業(yè)，同時(shí)對(duì)上一幅成槽完成的墻進(jìn)行吊裝鋼筋籠和澆筑混凝土作業(yè)，作業(yè)時(shí)間主要由成槽時(shí)間控制；采用預(yù)制拼裝地下連續(xù)墻后，作業(yè)時(shí)間仍由成槽時(shí)間控制，故采用預(yù)制拼裝地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)對(duì)工期無(wú)影響。

5 結(jié)論與討論

（1）地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)采用預(yù)制截?cái)嗥囱b結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，保證了連續(xù)墻的施工質(zhì)量，提高了工程安全和生產(chǎn)效率。

（2）截?cái)嗥囱b形式可真正意義上實(shí)現(xiàn)預(yù)制地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和推廣，特別是對(duì)于深度超過(guò)20 m的基坑，連續(xù)墻分成小塊吊裝，減小了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）預(yù)制地下連續(xù)墻豎向分段連接采用鋼結(jié)構(gòu)形式連接，可加快連接位置的施工效率，最大程度上減少成槽后槽壁暴露時(shí)間，從而提高了工程安全性。

（4）由于地下連續(xù)墻采用工廠化生產(chǎn)，施工質(zhì)量有保證，連續(xù)墻的接頭防水也可以有效控制，通過(guò)多道設(shè)防，可有效阻止地下水土的流失。

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On the Truncated and Assembled Prefabricated Underground Slurry Wall

DENG Jianrong

Underground slurry wall is an important enclosure structure form that supports the deep foundation pit.Traditional construction technology is to make a steel cage on the site which is hoisted into the wall slot for grouting.This technology demands a processing place and is often affected by the strata and ground conditions due to the underwater casting concrete.In order to address the quality problems，a new technology is introduced，which uses the prefabricated underground continuous wall structure made in factory，taking joggle joint at the side of slurry wall and multichannel waterproof measures to ensure the stop-water effect for slurry wall；while the vertical truncated assembly uses steel structure assembly to ensure the engineering quality and enhance the construction efficiency.This new technology is proved to have higher quality and shorter construction time limit，it can enhance the safety of underground engineering.

deep foundation pit；underground slurry wall；joggle joint；truncated and assembled

TU476+3

10.16037/j.1007-869x.2017.08.026

2017-03-27）