超深地下連續(xù)墻施工措施研究及分析

劉曉亮，田雨，陳婷

（1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430070；2.荊州市四湖工程管理局，湖北 荊州 421002）

工程技術(shù)中一般把深度大于7m的基坑稱為深基坑，深基坑技術(shù)在工程中一直都是一項(xiàng)難度較大，變化較快的項(xiàng)目技術(shù)。大型工程、地下工程都有此技術(shù)的應(yīng)用。目前深基坑技術(shù)還存在較多問題需要克服，而深基坑失穩(wěn)是深基坑工程中最常見也是最難克服的問題之一。影響基坑穩(wěn)定性的因素主要有：土濕化程度、土類別、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量及基坑邊坡坡度等。深基坑失穩(wěn)不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境也會(huì)形成威脅?；又ёo(hù)和圍護(hù)是基坑工程中保證基坑穩(wěn)定性的一種安全體系，選擇適合的基坑支護(hù)及圍護(hù)方案至關(guān)重要。深基坑地墻是深基坑工程中的必須工程，深基坑地下連續(xù)墻施工有三大成墻工藝：等厚度水泥土地下連續(xù)墻(TRD工法)、超深多軸水泥土攪拌樁（SMW工法）、水泥土地下連續(xù)墻基坑止水帷幕（CSM工法）。在工程中開挖深度超過10m的深基坑工程，對(duì)防水、抗?jié)B、抗變形有較嚴(yán)格要求的工程、逆作法施工、基坑內(nèi)空間有限，及30～50m的超深基坑工程一般都采用地下連續(xù)墻的圍護(hù)方案。工程效率高、工程時(shí)間短、工程質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高這些都是地下連續(xù)墻的特點(diǎn)。

適宜周邊復(fù)雜施工環(huán)境、占地少、防水抗?jié)B性好、剛度大，但地下連續(xù)墻在施工時(shí)，廢泥漿較難處理，且對(duì)施工方法及施工地質(zhì)條件有較高要求，對(duì)于一些特殊地質(zhì)條件，施工難度大。本文是基于有限元分析的情況下針對(duì)深基坑穩(wěn)定性的問題作出一定分析。

1 工程概況

1.1 工程概況

工程為地下空間工程，總用地面積約85hm2，地面規(guī)劃包括31個(gè)地塊及區(qū)域內(nèi)道路，地下規(guī)劃建設(shè)建筑面積約138萬(wàn)㎡，共分為8層，最深處達(dá)-49m。本項(xiàng)目基坑為長(zhǎng)條形，長(zhǎng)度約420m，寬度約50m。設(shè)計(jì)基坑方案如下。①總體方案：明挖順做法施工。基坑開挖深度沿長(zhǎng)邊逐漸增大，基坑采用分區(qū)開挖能夠更好地控制地下水及挖土對(duì)變形的影響。②基坑圍護(hù)：從東往西向道路兩側(cè)采用1000地墻的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，南北向兩側(cè)、地鐵區(qū)域及分隔墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1200地墻。③基坑水平支撐：沿豎向設(shè)3道混凝土支撐，根據(jù)開挖深度的變化，采用4-8道支撐，支撐形式采用了混凝土支撐與鋼支撐相組合的方法。④基坑豎向支撐：立柱采用四角鋼格構(gòu)柱，立柱樁以充分利用工程樁為原則，并根據(jù)需要局部增設(shè)樁基。⑤基坑加固：地連墻利用15m?850@600三軸攪拌樁的方法對(duì)地連墻槽壁進(jìn)行了加固。采用樁長(zhǎng)8.0m高壓旋噴樁封底加固坑底。

1.2 深基坑地下連續(xù)墻

工程地下連續(xù)墻挖深區(qū)東西向兩側(cè)為1.1m型地墻，幅數(shù)為152幅，采用十字鋼板剛性接頭；南北向兩側(cè)及分隔墻區(qū)域?yàn)閴?.2m，十字鋼板接頭幅數(shù)為178幅?；炷翉?qiáng)度等級(jí)均為水下C35P10，垂直度要求均為1/300。地下連續(xù)墻最深處入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖約 1.9m(成槽深度 70m)，接頭采十字鋼板接頭。地下連續(xù)墻參數(shù)表見下表。

地下連續(xù)墻參數(shù)表

1.2.1 槽壁加固

槽壁加固施工前對(duì)攪拌樁位置進(jìn)行定位放樣，攪拌樁樁位處應(yīng)探明和清除地下障礙物，并用素土換填分層壓實(shí)。加固攪拌樁垂直度在施工前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，每幅檢測(cè)應(yīng)不少于1個(gè)斷面。三軸攪拌樁施工方案為槽壁加固。

1.2.2 槽段開挖

施工前應(yīng)進(jìn)行試成槽，通過超聲波檢測(cè)垂直度與成槽后4、8、12小時(shí)的槽壁坍縮數(shù)據(jù)、槽底成渣厚度，并據(jù)此選擇合適的護(hù)壁泥漿配合比、槽壁穩(wěn)定控制等技術(shù)參數(shù)，掌握最佳工藝銜接控制和清基方法等技術(shù)措施。兩側(cè)導(dǎo)墻間凈距允許偏差小于±10mm，導(dǎo)墻平面位置允許偏差小于±10mm。槽長(zhǎng)誤差小于35mm，槽段沿豎向向相鄰槽段偏移不大于35mm。槽寬誤差不大于+20mm，墻面平整度應(yīng)小于1000mm，內(nèi)存墻鑿平后面高差不小于20mm。槽段垂直度不大于1/300；槽段深度不得小于設(shè)計(jì)標(biāo)高，且超深不大于+100mm。墻頂中心線允許偏差小于±10mm；墻頂標(biāo)高誤差不大于±20mm。槽內(nèi)泥漿面應(yīng)高出地下水位0.5m-1m，且不低于導(dǎo)墻頂面300mm。槽底成渣厚度不應(yīng)大于100mm。

1.2.3 鋼筋籠制作與安放

制作鋼筋籠時(shí)分布筋與主筋交叉點(diǎn)100%電焊，電焊焊絲直徑小于3.2mm，應(yīng)避免咬傷主筋斷面。鋼筋籠吊筋長(zhǎng)度根據(jù)導(dǎo)墻標(biāo)高確定。鋼筋籠應(yīng)設(shè)置保護(hù)層墊塊，并應(yīng)在清槽、泥漿置換完成后及時(shí)入槽。鋼筋籠起吊前要檢查其整體剛度，預(yù)埋件位置數(shù)量，吊點(diǎn)可靠性。在吊裝過程中，鋼筋籠不應(yīng)形成不可復(fù)永久變形，并且不能強(qiáng)制入槽。鋼筋籠應(yīng)一次吊裝入槽，起吊后如發(fā)生散架，應(yīng)重新制作焊接再入槽。地下墻內(nèi)的預(yù)埋接駁器尺寸偏差控制在±15mm之內(nèi)，并由施工單位制定相應(yīng)的保護(hù)措施，由施工監(jiān)理、設(shè)計(jì)核定，接駁器采用直螺紋滾絲工藝。鋼筋籠主筋間距誤差≤10mm、分布筋間距誤差≤20mm、前后層鋼筋網(wǎng)間距偏差≤10mm、鋼筋籠長(zhǎng)度誤差≤50mm、鋼筋籠寬度誤差≤20mm、鋼筋籠保護(hù)層誤差≤10mm、預(yù)埋件、預(yù)埋鋼筋、接駁器中心位置誤差≤10mm、鋼筋籠安裝深度允許偏差≤20mm，兩墻合一區(qū)域應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地下墻配筋要求。

1.3 周圍環(huán)境及地質(zhì)條件

工程場(chǎng)地地勢(shì)平坦，工程基坑?xùn)|側(cè)為荒地，對(duì)本項(xiàng)目實(shí)施無(wú)影響?；幽蟼?cè)上方有20kV高壓線、下方有綜合管廊橫穿基坑。其中高壓線為臨時(shí)線路，協(xié)調(diào)后可直接拆除；綜合管廊經(jīng)調(diào)查，目前為空管，無(wú)管線入廊，根據(jù)項(xiàng)目的總體規(guī)劃要求，計(jì)劃將本項(xiàng)目范圍內(nèi)的已建管廊截?cái)嗖⒉鸪筮M(jìn)行臨時(shí)封堵，在本項(xiàng)目中重新規(guī)劃設(shè)計(jì)管廊干支線，按照新的規(guī)劃設(shè)計(jì)恢復(fù)建設(shè)并與本項(xiàng)目區(qū)域外的已建管廊進(jìn)行對(duì)接。按照施工進(jìn)度計(jì)劃安排，高壓線及管廊計(jì)劃在2019年3月進(jìn)行拆除?；游鱾?cè)為荒地，距基坑約204m存在廢棄的化工廠房及10kV架空高壓線，距離較遠(yuǎn)，對(duì)本項(xiàng)目實(shí)施無(wú)影響?；颖眰?cè)為已建道路，對(duì)本項(xiàng)目實(shí)施無(wú)影響。道路地上有綠化、行道樹、路燈、交通標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等障礙物，已協(xié)調(diào)移交并已拆除。道路地下的各種管線除燃?xì)夤芤淹ㄍ?，其余均為空管。目前基坑施工范圍?nèi)燃?xì)夤軆啥艘逊舛?，其他管線已協(xié)調(diào)移交，可直接拆除。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及所提供管線圖，目前本場(chǎng)地周邊環(huán)境比較寬松，未發(fā)現(xiàn)有重點(diǎn)保護(hù)的建構(gòu)物。

2 超深地墻施工存在的問題

擬建項(xiàng)目采用地下連續(xù)墻厚1.1m～1.3m，十字型鋼接頭，最大成槽深度約60m。地質(zhì)勘察資料顯示地層地質(zhì)條件復(fù)雜，共穿過密實(shí)粉細(xì)砂（6.5m厚）、密實(shí)中粗砂（9.1m厚）、密實(shí)含卵礫石中粗砂（15.6m厚）、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖（2.0m厚），進(jìn)入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等7層巖土。根據(jù)計(jì)算單幅鋼筋籠（含索具）約在108.0噸左右，且?guī)r層分布不均勻。地下連續(xù)墻成槽及鋼筋籠吊裝難度大。

3 工程措施

3.1 擬先進(jìn)行試成槽

根據(jù)試成槽情況結(jié)合地質(zhì)資料，試成槽采用帶有自動(dòng)糾偏系統(tǒng)重型抓斗SG70成槽機(jī)。同時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況變化投入銑槽機(jī)（抓銑結(jié)合）或旋挖鉆機(jī)（抓鉆結(jié)合）配合進(jìn)行砂層（含卵礫石中粗砂）、入巖段地墻成槽施工。

3.2 嚴(yán)格把控導(dǎo)墻的工程施工質(zhì)量，優(yōu)化挖槽順序，保證成槽垂直度

導(dǎo)墻采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分段進(jìn)行制作，分段長(zhǎng)度為30～50m，分段節(jié)點(diǎn)設(shè)在導(dǎo)墻墻肋拐角，導(dǎo)墻凈距較地墻厚度外放20mm，即主體1200mm厚地墻，對(duì)應(yīng)導(dǎo)墻寬度為1240mm；1000厚地墻，對(duì)應(yīng)導(dǎo)墻寬度為1040mm。導(dǎo)墻高1.5m。

3.3 吊機(jī)選擇、吊裝工藝、鋼筋籠剛度加強(qiáng)

最深地墻鋼筋籠長(zhǎng)約70.0m，且為十字鋼板型接頭，最重鋼筋籠約102t重。選用400t履帶吊作主吊、260t履帶吊作為副吊吊裝主籠，260t履帶吊作主吊、180t履帶吊作為副吊吊裝主籠。吊裝采用同胎制作分節(jié)吊裝。其中上籠主吊（4點(diǎn)）+副吊（10點(diǎn)）14點(diǎn)吊，下籠采用主吊（2點(diǎn)）+副吊（2點(diǎn)）4點(diǎn)吊的吊放方式，以滿足地下連續(xù)墻鋼筋籠吊裝要求。

3.4 防繞流措施

合理配置泥漿，試成槽確定泥漿參數(shù)，確定添加膨潤(rùn)土等外摻劑，保護(hù)槽壁的穩(wěn)定性。

十字鋼板與地墻水平鋼筋采用雙面焊接，端部采用50×5角鐵，固定1m長(zhǎng)，2mm厚鐵皮防止繞流。十字鋼板底部插入土體500mm，頂部至地墻翻漿高度。發(fā)生混凝土繞流時(shí)，需要在24h內(nèi)處理，當(dāng)繞流在導(dǎo)墻中時(shí)，成槽機(jī)不能直接清除時(shí)，可用鎬頭機(jī)破除。鎬頭機(jī)、吊車就位、吊車將泥漿泵放置導(dǎo)墻內(nèi)，將泥漿抽掉，直至繞流混凝土露出泥漿面、鎬頭機(jī)將其破處、回放泥漿、成槽機(jī)抓除。當(dāng)繞流在導(dǎo)墻底部時(shí)，而鎬頭機(jī)打不到時(shí)，需先將導(dǎo)墻破除，再處理繞流。制作導(dǎo)墻支撐模板支撐導(dǎo)墻、鎬頭機(jī)破除導(dǎo)墻、吊車泥漿泵就位，抽取泥漿直至繞流混凝土露出液面、鎬頭機(jī)破除、焊接導(dǎo)墻鋼筋、回放泥漿、成槽澆混凝土、鋪設(shè)鋼板及路基箱、頂拔鎖口管。當(dāng)繞流部位在導(dǎo)墻以下4m或4m以下，鎬頭機(jī)無(wú)法破除時(shí)，利用鎖口管沖擊。找到繞流準(zhǔn)確平面位置，放置好頂升泵，吊放鎖口管、頂升泵抱緊鎖口管、鎖口管沖擊、反復(fù)沖擊、繞流混凝土破除、成槽施工。無(wú)法清除繞流時(shí)，利用旋挖機(jī)對(duì)混凝土切割。

4 結(jié)論

①地下空間工程結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了超深地下連續(xù)墻的成槽工藝對(duì)深基坑穩(wěn)定性的影響。

②工程建成后，深基坑穩(wěn)定性有一定程度的提高。超深地下連續(xù)墻工藝在工程建設(shè)前后，深基坑滿足防水抗?jié)B流及穩(wěn)定性要求。施工期超深地下連續(xù)墻成槽及繞流對(duì)深基坑穩(wěn)定性存在一定影響，采取相應(yīng)的防護(hù)和補(bǔ)救措施可以消除不利影響。

③工程經(jīng)過對(duì)應(yīng)的防護(hù)和補(bǔ)救措施后，超深地下連續(xù)墻對(duì)深基坑的穩(wěn)定性存在的不利影響有一定程度的減少。