超深基坑支護(hù)選型及地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用

白志廣

【摘要】廣東省白鵝潭國際金融中心項(xiàng)目處于廣州市荔灣區(qū)芳村大道與花地大道交叉路口西北角，針對(duì)廣州市荔灣區(qū)白鵝潭項(xiàng)目選址處地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，緊鄰兩條市政道路，旁邊有地鐵施工。綜合考慮基坑支護(hù)的安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)使用地下連續(xù)墻和墻內(nèi)支撐的方式為基坑外側(cè)作支護(hù)，出土坡道采用放坡+土釘+掛網(wǎng)噴錨的支護(hù)形式。

【關(guān)鍵詞】超深基坑；地下連續(xù)墻；基坑支護(hù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.060

1、工程概況及場地地質(zhì)條件

本項(xiàng)目地下五層，地上64層，高度286米，建筑面積267461平方米，基礎(chǔ)開挖深度25.3米。25.3米深度內(nèi)主要為填土、淤泥質(zhì)土、細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化中風(fēng)化微分化泥質(zhì)粉砂巖，本工程巖面較淺地下8米見巖。

2、周邊道路及建筑物

場地北側(cè)：紅線外為老舊民房建構(gòu)筑物群，天然基礎(chǔ)，包含一棟文物保護(hù)房，年代久遠(yuǎn)。該側(cè)含生活供水管，距離本地下室邊線最近約7m。

場地東側(cè)：該側(cè)含現(xiàn)狀地鐵1號(hào)線芳村站和規(guī)劃地鐵22號(hào)線終點(diǎn)站，其中現(xiàn)狀地鐵1號(hào)線芳村站距離本地下室邊線約60m，規(guī)劃地鐵22號(hào)線終點(diǎn)站邊線距離本地下室邊線4m。

場地南側(cè)：該側(cè)含在建管廊盾構(gòu)及工作井、規(guī)劃地鐵11號(hào)線盾構(gòu)段、規(guī)劃地鐵28號(hào)線站臺(tái)、規(guī)劃地鐵22號(hào)線客流出入口，其中在建管廊盾構(gòu)距離本地下室邊線約6.8m，在建管廊工作井采用地下連續(xù)墻加內(nèi)支撐方式進(jìn)行支護(hù)，距離本地下室邊線約4m，規(guī)劃地鐵11號(hào)線盾構(gòu)段距離本地下室邊線約26m，規(guī)劃地鐵28號(hào)線距離本地下室邊線約59m，規(guī)劃地鐵22號(hào)線客流出入口后期與本項(xiàng)目地下室連通場地西側(cè)：為現(xiàn)狀空地、停車場。

3、基坑支護(hù)的常用類型、特點(diǎn)和適用范圍

3.1 放坡開挖

放坡適用范圍：周圍場地不受限制，工程造價(jià)最便宜，回填土方較大。

3.2 深層攪拌樁圍護(hù)墻

深層攪拌樁圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和水泥漿強(qiáng)行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀擋墻。

水泥土圍護(hù)墻優(yōu)點(diǎn)：坑內(nèi)一般無支撐，便于使用機(jī)械化進(jìn)行快速挖土；具有止水、擋土的雙重功能；一般情況下較經(jīng)濟(jì)；施工中振動(dòng)小、噪音小、污染少、擠土輕微，適合在鬧市區(qū)內(nèi)及夜間施工。

水泥土圍護(hù)墻的缺點(diǎn)：位移相對(duì)較大，特別是在基坑長度大時(shí)，為此可采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移；其次是厚度較大。

3.3 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁所用材料為水泥漿，是利用經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的高壓噴嘴將水泥漿噴入土體與土體混合形成水泥土加固體，相互搭接咬合形成排樁，用來止水和擋土。高壓旋噴樁的造價(jià)要高于深層攪拌水泥土圍護(hù)樁。

高壓旋噴樁優(yōu)點(diǎn)：施工設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、體積小、占地少，并且施工機(jī)具的振動(dòng)很小，噪音較低，對(duì)周圍建筑物不會(huì)帶來振動(dòng)影響和產(chǎn)生噪音等環(huán)境公害，空間較小處也可使用。

缺點(diǎn)：施工中需要排出大量泥漿，容易引起污染。地下水流速過大的地層、無填充物的巖溶地段永凍土、對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì)、噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固，均不宜采用高壓旋噴樁施工。

3.4 槽鋼鋼板樁

鋼板樁圍護(hù)墻，由槽鋼正反扣搭接并排組成的圍護(hù)墻。槽鋼長一般6～8m，具體型號(hào)計(jì)算確定。

優(yōu)點(diǎn)：有良好的耐久性，基坑回填土后可將槽鋼拔出再次使用；工期短，施工方便。

缺點(diǎn)：由于槽鋼正反搭接不能擋水和土中的細(xì)小顆粒，在地下水位高的地區(qū)需采取降水措施；抗彎能力較弱，一般用于深度不大于4m的較淺基坑及溝槽，頂部一般設(shè)置一道支撐或拉錨；支護(hù)剛度小，變形較大。

3.5 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是較深基坑支護(hù)中最常用的一種。深度一般在坑深7m～15m的深基坑工程，樁與樁之間主要通過樁頂冠梁和圍檁形成整體。

優(yōu)點(diǎn)：施工時(shí)無振動(dòng)、無噪音等公害，無擠土現(xiàn)象，對(duì)周圍環(huán)境影響較?。粔ι韽?qiáng)度高，剛度大，變形小，支護(hù)穩(wěn)定性好。

缺點(diǎn)：整體性差，需要冠梁和圍檁連成整體。樁間縫隙易造成水土流失，在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū)更容易造成水土流失，需根據(jù)工程實(shí)際條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等方式解決擋水問題；鉆孔灌注樁適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū)，但在砂礫層和卵石中由于施工困難要慎用；在重要地區(qū)，特殊工程及開挖深度很大的基坑中應(yīng)用時(shí)需要特別慎重。

3.6 地下連續(xù)墻

通常連續(xù)墻的厚度為600mm-1000mm，也有厚達(dá)1200mm-1500mm的，以前較少使用，現(xiàn)在逐步增多。

優(yōu)點(diǎn)：剛度大很少產(chǎn)生水平位移，止水效果好，最強(qiáng)的支護(hù)型式，適用于地質(zhì)條件差、地質(zhì)復(fù)雜，基坑深，周邊環(huán)境要求較高的基坑。

缺點(diǎn)：需要專用設(shè)備施工，造價(jià)較高。

3.7 土釘墻

土釘墻是被加固土體中埋入土釘附著在破面土體的砼面形成的墻體。其作用與上述圍護(hù)墻不同，是一個(gè)類似重力式擋土墻，土釘墻是起主動(dòng)嵌固作用，增加穩(wěn)定性，土釘鉆孔植入或直接打入，土釘多數(shù)為鋼筋也有型鋼。北方土質(zhì)較好，北方常用，一般用于10m以下的深基坑。

優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定可靠、操作方便、施工速度快、成本低、效果好廣為推廣。

4、方案選擇

經(jīng)過方案比對(duì)和支護(hù)類型的分析，本工程采用深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)使用地下連續(xù)墻和墻內(nèi)支撐的方式?；又ёo(hù)作用確保周邊環(huán)境和施工環(huán)境的安全。如圖1。

5、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

5.1 地連墻設(shè)計(jì)概況

本項(xiàng)目五層地下室，挖深約25.3m，支護(hù)周長約460m，地連墻79副，共計(jì)地連墻14668.72m3，入巖量達(dá)8850.14m3，入巖比例達(dá)60%；立柱樁64根，旋挖立柱樁1577.13立方米，水泥攪拌樁19223m。三道內(nèi)支撐，錨桿2520m。本工程立柱樁采用360型號(hào)旋挖樁機(jī)成孔，成孔樁徑1200mm平均成孔深度30m，入巖量999.82立方米，入巖比例達(dá)63%。

地下連續(xù)墻延建筑物周邊設(shè)置按永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地下連續(xù)墻厚度1.0m，成槽采用液壓銑槽機(jī)，墻身深度約32m，單元槽段的長度最大為4～6m，入巖率為60%，地下連續(xù)墻的抗?jié)B等級(jí)為p10，采用雙面對(duì)稱配筋。地下連續(xù)墻的防水等級(jí)為二級(jí)。地下連續(xù)墻和壓頂梁均為C30砼，導(dǎo)墻為C25砼。

5.2 攪拌樁設(shè)計(jì)概況

攪拌樁直徑為600mm，攪拌樁采用四噴四攪的施工方法。

5.3 立柱樁設(shè)計(jì)概況

采用鋼立柱和直徑1.2m的混凝土澆灌制成，其中鋼立柱采用560×150×12的鋼板4塊為一組，每隔600mm放置一組，L160×14的角鋼4塊長度為每根鋼立柱所需長度，焊接成650mm的正方形；立柱樁采用鉆孔灌注樁，樁身混凝土采用C30。支撐立柱樁共計(jì)64根，平均樁長為30m。

5.4 插筋、土釘墻、噴錨設(shè)計(jì)概況

本工程出土車道采用放坡+土釘墻+掛網(wǎng)噴錨支護(hù)形式。放坡（1：0.5）插筋采用}16mm鋼筋打入式施工，并與通長的加強(qiáng)筋焊接連接，單面焊10d，鋼筋網(wǎng)與加強(qiáng)筋采用綁扎連接；放坡（1：1.5）采用打入式Φ48鋼花管錨桿。采用等級(jí)C20砼，厚100mm，掛網(wǎng)φ8.0@250×250，砼面層及鋼筋網(wǎng)須向上翻過基坑頂1米，以形成護(hù)坡。

5.5 內(nèi)支撐設(shè)計(jì)概況

本工程的壓頂梁、立柱基礎(chǔ)混凝土、腰梁、支撐梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，保護(hù)層厚度35mm。

6、總體施工順序

根據(jù)本工程的工期目標(biāo)、基坑支護(hù)施工圖紙的內(nèi)容及現(xiàn)場施工條件等因素，制訂出本工程各階段的主要施工順序，具體施工程序如下圖2所示。

7、施工標(biāo)段劃分及施工流向

基坑超前支護(hù)施工階段：

由于本工程場地較大，基坑?xùn)|側(cè)緊鄰規(guī)劃地鐵22號(hào)線，東側(cè)地連墻外側(cè)除需采用格柵式攪拌樁加固，為了加快本工程施工進(jìn)度，我司在基坑超前支護(hù)階段擬將地連墻施工劃分為1區(qū)地連墻、2-1區(qū)地連墻（外側(cè)為雙排攪拌樁）、2-2區(qū)地連墻（外側(cè)為格柵式攪拌樁）三個(gè)區(qū)域，具體劃分情況及工程量如下表1、下圖3所示：

8、總體施工方法

各分項(xiàng)工程施工方法：

（1）采用液壓抓斗機(jī)施工地下連續(xù)墻上部土層段，刷壁器平整墻壁，巖層段施工采用雙輪銑槽機(jī)成槽，吊車吊放下入鋼筋籠，墻身采用商品砼灌注，水下導(dǎo)管回頂法灌注墻身砼。

（2）立柱樁采用旋挖樁機(jī)成孔、鉆筒清渣、吊車吊放下入鋼筋籠、格構(gòu)柱，樁身采用商品砼灌注，水下導(dǎo)管回頂法灌注樁身砼。

（3）水泥攪拌樁采用攪拌樁機(jī)成樁，施工工藝為“四噴四攪”。

（4）內(nèi)支撐采用人工挖槽、綁扎鋼筋、支模板、澆筑砼，并及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

（5）掛網(wǎng)噴射砼采用噴射混凝土機(jī)噴射面層混凝土。

（6）鋼花管采用錨桿鉆機(jī)成孔，高壓注漿泵注漿。

（7）內(nèi)支撐拆除采用靜爆方式施工。

9、地下連續(xù)墻施工

9.1 概述

地下連續(xù)墻延建筑物周邊設(shè)置按永久結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用年限50年。地下連續(xù)墻厚度1.0m，墻身深度約32m，單元槽段的長度最大為4～6m，入巖率為60%，共計(jì)79幅，地下連續(xù)墻的抗?jié)B等級(jí)為p10，采用液壓抓斗成槽和雙輪銑配合施工。

9.2 施工順序與施工流向

施工順序：本項(xiàng)目劃地連墻分為一區(qū)和二區(qū)，2個(gè)區(qū)段獨(dú)立作業(yè)，其中二區(qū)又劃分為2-1區(qū)和2-2區(qū)，先施工2-1區(qū)再施工2-2區(qū)。

施工流向：一區(qū)、二區(qū)均按照按由北向南推進(jìn)施工。

施工流程：

（1）施工格柵式攪拌樁加固，再施工地下連續(xù)墻、立柱。（與地鐵22號(hào)線協(xié)調(diào)施工）。

（2）土方開挖至冠梁底下施工冠梁、蓋板。（與地鐵22號(hào)線協(xié)調(diào)施工）。

（3）分層開挖土方至下一道支撐梁底，施工腰梁和支撐梁。

（4）待腰梁和支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，分層開挖土方至第二道支撐梁底，施工腰梁和支撐梁。

（5）待腰梁和支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，分層開挖土方至第三道支撐梁底，施工腰梁和支撐梁。

（6）待腰梁和支撐梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，施工底板。

9.3 施工工期安排

本工程地連墻施工階段總工期為80日歷天，其中導(dǎo)墻澆注工期為30日歷天，地連墻施工在導(dǎo)墻澆注5天后即可開始施工，安排75日歷天；泥渣外運(yùn)與地連墻施工同時(shí)進(jìn)行，安排75日歷天。

9.4 施工機(jī)械配備計(jì)劃

（1）地下連續(xù)墻采用1臺(tái)上海金泰SG70液壓抓斗對(duì)土體成槽和1臺(tái)徐工XTC80/55雙輪銑槽機(jī)進(jìn)行巖層施工、2臺(tái)寶峨BG30旋挖鉆機(jī)配合施工，成槽機(jī)施工效率為1天1副，雙輪銑施工效率為1天1.5副。

（2）鋼筋籠一次焊接加工成型，180t、100t履帶吊各一臺(tái)配合用整體下放入槽（抬吊法）。

（3）其他輔助施工機(jī)械主要為2臺(tái)刷壁器、2臺(tái)泥漿凈化裝置、2輛挖掘機(jī)、1輛泥頭車、2臺(tái)泥漿運(yùn)輸車及鋼筋加工機(jī)械等。

9.5工藝流程（如圖4）

9.6 施工工藝及方法

1.測量放線

根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場布置測量控制點(diǎn)，報(bào)驗(yàn)合格后，再進(jìn)行軸線放樣。

2.導(dǎo)墻制作

10？地下連續(xù)墻成槽施工

本工程地下連續(xù)墻施工入巖較多，采用“多首開、少連接”的施工成槽方法，旨在減少入巖施工帶來的成槽偏差，進(jìn)一步地減少累計(jì)誤差。

（1）土層—液壓抓斗成槽施工

1）槽段劃分

2）槽段放樣

3）槽段開挖：槽段使用專用成槽機(jī)施工。

①成槽機(jī)垂直度控制

成槽前成槽機(jī)保持水平，成槽過程中液壓抓斗配有縱向糾偏裝置，保證垂直度。

②成槽挖土順序

槽段按照先兩端后中間的施工順序進(jìn)行。

先挖單孔，后挖隔墻。

C、槽段挖到深度后，再沿槽的長向套挖幾次。抓斗成槽時(shí)產(chǎn)生凹凸面需要整平，確保槽段橫向平直。

D、槽段挖到設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行槽底沉渣。

③成槽挖土

抓斗入槽、出槽時(shí)要慢速進(jìn)行，垂直度偏差及時(shí)糾偏。為了達(dá)到導(dǎo)墻內(nèi)泥漿不受土體污染的目的在導(dǎo)墻內(nèi)兩端插入雙向閘板再進(jìn)行槽段挖土。

4）槽深測量及控制

5）槽段檢驗(yàn)

槽段的檢查內(nèi)容包括的槽段深度、水平位置、壁面和端面垂直度。

（2）巖層—雙輪銑成槽施工

1）按照設(shè)計(jì)槽段6m長度施工，轉(zhuǎn)角處與特殊部位按設(shè)計(jì)單獨(dú)劃分。開槽前做好槽段編號(hào)核對(duì)、分界線等施工記錄。

2）槽段施工時(shí)采用隔倉開挖的方法，銑槽機(jī)先銑兩端，再銑中間剩余部分。銑槽機(jī)工藝在銑槽過程中進(jìn)行漿、砂、巖分離出槽，此工藝根據(jù)氣體反循環(huán)原理對(duì)槽內(nèi)泥漿進(jìn)行凈化除砂。（如圖6）

3）鋼筋籠制作控制要點(diǎn)

本工程地下連續(xù)墻的鋼筋籠分為“一”、“V”和“L”型。

4）制作平臺(tái)

根據(jù)現(xiàn)場的條件和成槽設(shè)備的臺(tái)數(shù)，制作一個(gè)鋼筋加工平臺(tái)，平臺(tái)尺寸為8m×35m，根據(jù)鋼筋間距，插筋、加固筋、預(yù)埋件、及鋼筋連接器位置標(biāo)出控制標(biāo)志，保證預(yù)埋件、鋼筋籠的精度。

5）鋼筋籠吊裝加固

鋼筋籠面積較大，剛度較小，為確保起吊時(shí)的剛度和強(qiáng)度通常在鋼筋籠內(nèi)部按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置鋼筋行架。鋼筋籠的吊裝采用整幅成型的方式吊裝入槽。

（3）鋼筋籠吊放和起吊設(shè)備選擇

本次驗(yàn)算選“一”型幅寬最大，籠長32.3m，單幅地墻（6米寬）鋼筋籠重約32t（含工字鋼），加上吊鉤及鋼絲繩鎖具等重量約為3t，吊裝總重量合計(jì)約為35t。

經(jīng)過計(jì)算用180t和100噸各一臺(tái)履帶吊配合抬吊。180t主鉤吊鋼筋籠頂端，100t副鉤吊鋼筋籠中間，主副鉤一起工作，緩慢吊起鋼筋籠離開地面，控制好鋼筋籠的垂直度，隨時(shí)觀察鋼筋籠的變形情況，緩慢入槽嚴(yán)控標(biāo)高。鋼筋籠放到為后，用專用扁擔(dān)擱置在導(dǎo)墻上，通常用槽鋼現(xiàn)場制作。

（4）置換、清孔

1）沉淀法清孔

因?yàn)槟酀{粘度，泥渣、砂在沉降過程中會(huì)受到阻滯，沉到槽底需要一段時(shí)間，通常待泥渣、砂沉降1小時(shí)之后開始清底（沉淀法），用液壓抓斗挖除沉渣。

2）導(dǎo)管法置換泥漿進(jìn)行二次清底

若安裝完鋼筋槽段底部沉渣比較厚，用導(dǎo)管法置換泥漿進(jìn)行二次清底。

3）刷壁

①為了槽段之間良好連接提高接頭處的抗剪和抗?jié)B性能防止?jié)B漏，連續(xù)墻接頭處對(duì)先干槽段按縫進(jìn)行刷壁清洗，刷壁必須在清孔之前進(jìn)行。

②刷壁清孔換漿后的出口泥漿指數(shù)應(yīng)達(dá)到：比重<1.25%，含沙率<6%，粘度<25S。

4）沉渣厚度檢測

在地連墻混凝土澆筑之前，要檢測槽底沉渣厚度，并保證沉渣厚度小于100mm，如果不符合要求，應(yīng)重新清孔，直到合格。

（5）混凝土灌注

1）本工程槽段混凝土標(biāo)號(hào)為C30P10商品砼。

2）澆筑砼采用雙導(dǎo)管同時(shí)澆筑的施工方法，導(dǎo)管均選用直徑為300mm的圓形螺旋接頭導(dǎo)管，為了方便施工在導(dǎo)管頂端安裝圓形或方形漏斗。

3）混凝土澆注前要保證坍落度合格，并留好試塊。一幅槽段留三組試件，其中一組為抗?jié)B試件兩組為抗壓試件。

結(jié)語：

對(duì)于開挖深度大，沒有工作面，穩(wěn)定性要求高的深基坑，經(jīng)工程實(shí)踐證明，選用地下連續(xù)墻及內(nèi)支撐方案，經(jīng)濟(jì)、可靠。

本工程地下連續(xù)墻支護(hù)施工時(shí)間三個(gè)月時(shí)間，取得了較好效果、為類似工程提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱吉新.淺析基坑支護(hù)方式相關(guān)質(zhì)量進(jìn)度安全控制.《湖南省土木建筑學(xué)會(huì)施工專業(yè)學(xué)術(shù)委員會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)》，2016-10-01.