基于“兩墻合一”的泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)

王 龍

(江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

地下基坑連續(xù)墻作為地下構(gòu)筑物與深基坑工程建設(shè)中的重要技術(shù)，在越來越多的地下工程中得到了廣泛應(yīng)用，其中泵站地下基坑工程就是地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)具有以下優(yōu)勢：振動(dòng)小、施工噪聲低，適合城市中的施工；工期快、工效高、經(jīng)濟(jì)效益高、質(zhì)量可靠；對于地質(zhì)條件較為復(fù)雜的地方也同樣適用；墻體防滲性能較好、剛度大，對于周邊管道或建筑產(chǎn)生的影響較小[1]。盡管該技術(shù)有以上優(yōu)勢，但在實(shí)際施工中依舊會(huì)使周邊土體產(chǎn)生一定的沉降。同時(shí)隨著建筑用地越來越緊張，很多施工場所附近都分布著密集的城市道路、地下市政管線以及建筑物等，由于坑內(nèi)降水井和排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)占地過多，無法充分利用紅線以內(nèi)的空間和地面，導(dǎo)致連續(xù)墻施工空間較小，不利于施工工作的進(jìn)行。因此，施工單位對于泵站地下基坑連續(xù)墻的施工安全極為重視。為了使地下基坑連續(xù)墻技術(shù)更適應(yīng)當(dāng)前的工程與現(xiàn)實(shí)需求，本文設(shè)計(jì)一種基于“兩墻合一”的泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工中的技術(shù)突破。

1 基于“兩墻合一”的泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 地下基坑連續(xù)墻設(shè)計(jì)

基于“兩墻合一”技術(shù)設(shè)計(jì)一種泵站地下基坑連續(xù)墻。在設(shè)計(jì)中，結(jié)合方式選擇疊合墻與復(fù)合墻同時(shí)使用，具體結(jié)合方法如下：

首先由外至內(nèi)打造一面混凝土襯墻，也就是構(gòu)建一面兩墻合一的連續(xù)墻兼?zhèn)缺?，使用的材料為鋼筋混凝土。外?cè)防水涂料的涂抹厚度需高于1.0mm，用量需高于1.5kg/m2，選用的涂料為滲透結(jié)晶水泥基涂料。選用的砂漿為防水聚合物水泥砂漿與超細(xì)無機(jī)保溫砂漿相結(jié)合[2]。

接著由外至內(nèi)打造混凝土砌塊墻空腔，也就是構(gòu)建兩墻合一的另一面連續(xù)墻兼?zhèn)缺?。該連續(xù)墻的厚度為200mm[3]。

結(jié)合后泵站地下基坑連續(xù)墻的墻體垂直度需要達(dá)到1/300～1/250，平整度需要滿足下式：

R+P<100mm

(1)

式中，R—平均墻面傾斜突出厚度；P—平均墻面表面局部突出厚度。

就此完成地下基坑連續(xù)墻的設(shè)計(jì)。

1.2 成槽施工

成槽施工的關(guān)鍵施工點(diǎn)是溝槽清理、溝槽開挖、施工管理、溝槽清理等。具體施工流程如圖1所示。

圖1 成槽施工流程

在施工中，泥漿的配置需要以材料配合比為依據(jù)，在泥漿站中對泥漿進(jìn)行攪拌。攪拌后需要靜置一天。依據(jù)2倍槽段體積對泥漿進(jìn)行制備，在挖槽前將泥漿放滿導(dǎo)墻[4]。

成槽時(shí)，以槽段為依據(jù)，遵循“跳一挖一”的施工原則對各槽段進(jìn)行施工。由于開槽會(huì)對工程的質(zhì)量和工期造成很大影響，因此需要根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)條件，利用液壓抓斗來實(shí)現(xiàn)開槽。

1.3 墻體施工

在墻體的構(gòu)建中，鋼筋籠是墻體的主體，其構(gòu)建是重要施工步驟。在打造鋼筋籠時(shí)需要使用多種類型的鋼筋，包括縱向型、水平型、封口專用以及加強(qiáng)型鋼筋。

在施工中，綁扎合并相鄰的兩個(gè)縱向型鋼筋，對其凈距進(jìn)行調(diào)整，確保混凝土能夠密實(shí)地澆筑[5]。盡量在受彎較小截面處布置縱向型鋼筋的接頭。水平鋼筋與封口鋼筋布設(shè)時(shí)的豎向間距相同。根據(jù)鋼筋籠的變形要求、整體穩(wěn)定性、吊點(diǎn)位置、尺寸、重量配置10根加強(qiáng)鋼筋。將鋼筋籠底端鋼筋彎成閉合狀，避免吊放鋼筋籠時(shí)槽壁受到刮擦導(dǎo)致槽壁坍塌，對混凝土澆筑質(zhì)量造成影響。但閉合時(shí)向內(nèi)彎折的程度不能對插入澆筑導(dǎo)管造成影響。同時(shí)在鋼筋籠下端預(yù)留出一定的間隙，防止發(fā)生滲水現(xiàn)象。在加工平臺上確認(rèn)鋼筋籠被制作為一個(gè)整體，為確保單元槽段鋼筋籠的澆筑主梁與整體剛度，需要保證鋼筋籠一次吊裝入槽，吊裝次數(shù)過多會(huì)導(dǎo)致沉渣過多，影響槽壁穩(wěn)定。

在完成鋼筋籠的澆筑后，在頂部設(shè)置一個(gè)冠梁。保證冠梁的寬度大于墻體厚度。同時(shí)為避免對周圍的城市道路、地下市政管線以及建筑物等產(chǎn)生過大影響，需保持連續(xù)墻和冠梁高度迎土面齊平，使設(shè)置的冠梁能夠起到護(hù)坡?lián)踔淖饔?，確?；拥陌踩浴?/p>

最后處理墻體的澆帶構(gòu)造。

1.4 水平支撐結(jié)構(gòu)施工

將水平支撐結(jié)構(gòu)作為地下基坑連續(xù)墻施工中的支撐體系，以節(jié)約建筑材料費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)工期的縮短。選用的水平支撐結(jié)構(gòu)為梁板結(jié)構(gòu)體系，將頂板的厚度定為220mm，底板厚度定為1000mm。對于坡道與中后澆帶部位，由于可能造成底板、樓板的分區(qū)分塊，導(dǎo)致水平支撐結(jié)構(gòu)無法形成整體結(jié)構(gòu)傳力，因此需要設(shè)置一種臨時(shí)支撐進(jìn)行傳力[6]。將609×16mm鋼作為支撐，在地下一層到三層處的坡道位置，以樓板厚度為依據(jù)，居中對不同型號工字鋼進(jìn)行設(shè)置。

由于泵站地下基坑連續(xù)墻在使用和施工過程中受到的持力層與荷載是不同的，很容易發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象。因此對連續(xù)墻與梁板結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建連接處實(shí)施加強(qiáng)設(shè)計(jì)。同步進(jìn)行連續(xù)墻頂部浮漿鑿除工序與頂板施工。頂板施工時(shí)直接在地下連續(xù)墻中錨入頂板鋼筋，對二者進(jìn)行連接。為保障施工縫后續(xù)防水問題的處理，需通過箍筋的預(yù)留加強(qiáng)連續(xù)墻與頂板之間的連接。當(dāng)基礎(chǔ)底板實(shí)際厚度大于1m時(shí)，需要在基礎(chǔ)底板中對構(gòu)造環(huán)梁進(jìn)行設(shè)置，接著通過預(yù)埋鋼筋連接墻體與結(jié)構(gòu)環(huán)梁。

2 施工案例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)工程

利用設(shè)計(jì)的基于“兩墻合一”的泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)對實(shí)際泵站地下基坑工程進(jìn)行施工，測試設(shè)計(jì)方法的施工性能。

實(shí)驗(yàn)工程是一個(gè)施工條件較差的地下基坑工程，存在水位高、土質(zhì)軟、坑深大的難題，對于連續(xù)墻施工技術(shù)要求很高。泵站主體是鋼筋混凝土地下式單層結(jié)構(gòu)，占地面積為3185m2，設(shè)計(jì)規(guī)模為16.8m3/s，打算設(shè)置6臺潛水軸流泵。工程的基坑面積是1352m2，開挖深度是10.32m，形狀是圓形。該基坑的周邊存在很多地下市政管線與建筑物。

施工基坑處的土層土性參數(shù)具體見表1。

表1 土層土性參數(shù)

連續(xù)墻施工時(shí)，使用的建筑材料的參數(shù)具體見表2。

表2 使用的建筑材料參數(shù)

利用設(shè)計(jì)方法進(jìn)行連續(xù)墻施工后對施工成果的性能進(jìn)行測試。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對連續(xù)墻施工后坑底土體隆起情況進(jìn)行測試，具體測試結(jié)果如表3所示。在測試中以坑底中心點(diǎn)為二維平面坐標(biāo)中心點(diǎn)構(gòu)建二維坐標(biāo)軸，分別測試縱坐標(biāo)軸與橫坐標(biāo)軸上的坑底土體隆起數(shù)據(jù)。

表3 坑底土體隆起情況測試結(jié)果

根據(jù)表3的坑底土體隆起情況測試數(shù)據(jù)，以坑底中心點(diǎn)為二維平面坐標(biāo)中心點(diǎn)時(shí)，縱坐標(biāo)軸與橫坐標(biāo)軸方向上均存在一定的坑底土體隆起問題。同時(shí)坑底土體隆起情況在坐標(biāo)中心點(diǎn)處達(dá)到最大值。但綜合坑底土體隆起數(shù)據(jù)來說，施工連續(xù)墻整體隆起較低，說明設(shè)計(jì)方法的施工方式比較科學(xué)。

對連續(xù)墻幾個(gè)月后的形變情況，具體測試數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 連續(xù)墻幾個(gè)月后的形變情況

根據(jù)圖2連續(xù)墻幾個(gè)月后的形變數(shù)據(jù)，在第一個(gè)月后，施工的連續(xù)墻發(fā)生了輕微形變，橫向坐標(biāo)與縱向坐標(biāo)均發(fā)生了一定位移；在第二個(gè)月后，施工的連續(xù)墻發(fā)生了一定形變，橫向坐標(biāo)與縱向坐標(biāo)的位移發(fā)生擴(kuò)大；在第三個(gè)月后，施工的連續(xù)墻繼續(xù)發(fā)生形變，橫向坐標(biāo)與縱向坐標(biāo)的位移繼續(xù)擴(kuò)大；在第四個(gè)月后，施工的連續(xù)墻不再發(fā)生形變，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)的穩(wěn)定。整體來說設(shè)計(jì)方法的施工結(jié)果形變不嚴(yán)重，說明設(shè)計(jì)方法的施工方式比較科學(xué)合理。

對連續(xù)墻的周邊土體沉降情況進(jìn)行測試，同樣以坑底中心點(diǎn)為二維平面坐標(biāo)中心點(diǎn)，分別測試縱坐標(biāo)軸與橫坐標(biāo)軸上的周邊土體沉降數(shù)據(jù)。具體測試結(jié)果見表4。

表4的周邊土體沉降情況測試數(shù)據(jù)表明，隨著距離基坑的距離越來越遠(yuǎn)，以坑底中心點(diǎn)為二維平面坐標(biāo)中心點(diǎn)時(shí)縱坐標(biāo)軸與橫坐標(biāo)軸上的周邊土體沉降值均變得越來越低。綜合整體土體沉降測試數(shù)據(jù)可知，連續(xù)墻周邊土體沉降值較小，同樣說明設(shè)計(jì)技術(shù)的施工方式具有科學(xué)性，有一定優(yōu)勢。

表4 周邊土體沉降情況測試結(jié)果

3 結(jié)語

在泵站地下基坑連續(xù)墻施工問題的研究中，設(shè)計(jì)了一種基于“兩墻合一”的泵站地下基坑連續(xù)墻施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對周邊影響較小的科學(xué)連續(xù)墻施工，是一種具有很高推廣價(jià)值和發(fā)展前途的地下基坑施工技術(shù)，對于地下基坑工程的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用有很大意義。但由于研究時(shí)間與研究精力的限制，整體研究存在不注重細(xì)節(jié)的問題，今后將針對施工技術(shù)的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行研究。同時(shí)在日后的研究中對研究方向進(jìn)行擴(kuò)展，對施工技術(shù)進(jìn)行更加深入地研究。