疊合墻軟土深基坑明挖順作與蓋挖逆作結(jié)合應(yīng)用的分析

陳大鯨

（石城縣交通運(yùn)輸局，江西 石城 342700）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，高層建筑、地鐵工程等建設(shè)項(xiàng)目多采用深基坑施工技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)多層地下空間的開發(fā)利用。而遭遇軟土地質(zhì)時(shí)，進(jìn)行深基坑施工還應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)支護(hù)，以免施工過程中出現(xiàn)突水、邊坡失穩(wěn)等問題，給工程施工帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。采用疊合墻實(shí)現(xiàn)多種加固技術(shù)組合，能夠保證基坑穩(wěn)定性，但需實(shí)現(xiàn)明挖順作和蓋挖逆作方法的結(jié)合應(yīng)用，因此對(duì)基坑支護(hù)施工提出了較高技術(shù)要求。

1 工程概況

某項(xiàng)目工程位于城市繁華商業(yè)中心地段，地面設(shè)計(jì)為地鐵總站，地下建設(shè)有地鐵站房和出租車停車場，用于實(shí)現(xiàn)地上廣場功能延伸。地下部分為負(fù)3層，局部設(shè)置小夾層。工程基坑長196.5m，寬在50.6～108.6m之間，深度達(dá)到15m，頂板覆土2.6m，面積為17 213m2。工程周邊分布較多建筑物，最近的建筑距離工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)僅6.6～19.0m，打入地下的樁基礎(chǔ)深達(dá)到19.0m。

對(duì)場地條件展開分析，地質(zhì)勘察結(jié)果如表1所示，可知深基坑施工遭遇了軟土地質(zhì)。從水文條件來看，工程地下水主要為第四系潛水和微承壓水，水力坡度較小，徑流緩慢。含水層和周圍護(hù)城河間存在淤泥層，水力聯(lián)系較強(qiáng)，將粉質(zhì)黏土層作為隔水底板。在勘察期間，地下水位埋深在21.1～22.2m之間，標(biāo)高在-17.8～-17.4m范圍，建設(shè)抗拔樁應(yīng)對(duì)地下室抗浮穩(wěn)定性問題，抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高按照3m分析。

表1 工程地質(zhì)勘察結(jié)果

2 深基坑施工方案

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)

在深基坑施工方面，基坑臨近周圍建筑，應(yīng)加強(qiáng)變形控制，同時(shí)保證基坑穩(wěn)定性，以免給周圍建筑帶來安全威脅。而工程地處市中心，應(yīng)減少泥漿、粉塵等污染，同時(shí)，受復(fù)雜水文地質(zhì)條件影響，施工時(shí)應(yīng)做好基坑降水，以防發(fā)生涌水問題。在綜合考量的基礎(chǔ)上，需要采用疊合墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，建設(shè)800mm厚的地下連續(xù)墻，沿著連續(xù)墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行400mm內(nèi)襯墻施工，墻深均達(dá)到22m，通過結(jié)構(gòu)組合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)支護(hù)。不同于復(fù)合墻的墻體保持單獨(dú)受力狀態(tài)，疊合墻通過對(duì)內(nèi)襯墻和地下連續(xù)墻進(jìn)行駁接，可以做到共同受力，完成剪力和彎矩傳遞，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。而形成的結(jié)構(gòu)能夠作為建筑永久支護(hù)體系，提供較大地下空間，可減少資源浪費(fèi)。采用疊合墻，為避免墻體出現(xiàn)開裂滲漏問題，采用C35水下混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，確認(rèn)強(qiáng)度和防水性能良好。為預(yù)防槽段裂縫出現(xiàn)滲漏情況，在槽壁兩側(cè)進(jìn)行深7m水泥攪拌樁施工，攪拌樁直徑為600mm，間距為450mm，構(gòu)成止水帷幕墻，發(fā)揮止水作用[1]。

2.2 方法選擇

在支護(hù)結(jié)構(gòu)施工階段，考慮到場地條件較差，同時(shí)基坑形狀復(fù)雜，如果全部進(jìn)行明挖順作法施工要求加強(qiáng)坑內(nèi)支撐體系建設(shè)，完成中立柱、鋼筋混凝土支撐、鋼管支撐等各種支撐結(jié)構(gòu)施工。在基坑面積較大的情況下，則將產(chǎn)生過高造價(jià)，同時(shí)也將產(chǎn)生過多粉塵，給周圍環(huán)境帶來影響。單純進(jìn)行蓋挖逆作法施工，需要先對(duì)圍護(hù)樁、墻和中間樁柱進(jìn)行施工，然后按照土方開挖、頂板施作等順序施工，地下一層進(jìn)行土方開挖、層板施工、邊墻施作，后續(xù)幾層也需制定相應(yīng)施工工序。采用該方法盡管不會(huì)給周圍環(huán)境帶來過多影響，卻因?yàn)楣ば驈?fù)雜導(dǎo)致施工難度大、進(jìn)度慢，將導(dǎo)致工期延長，無法滿足工程建設(shè)要求。在綜合考量的基礎(chǔ)上，采用明挖順作和蓋挖逆作相結(jié)合的施工方法，先進(jìn)行疊合墻、圍護(hù)樁和中間樁柱施工，然后進(jìn)行周圍邊跨和跨梁、板施工，構(gòu)成環(huán)形支撐體系后進(jìn)行基坑開挖，通過明挖順作方式進(jìn)行周圍主體結(jié)構(gòu)施工，然后通過蓋挖逆作方式進(jìn)行中間主體結(jié)構(gòu)施工，將兩種施工方法結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。將頂?shù)装遄鳛橹谓Y(jié)構(gòu)，可以加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)利用，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)施工成本，利用順作區(qū)作為運(yùn)送通道，加快施工效率。

2.3 施工方案

確定施工方法后，制定施工方案，在對(duì)基坑頂平面和負(fù)一層進(jìn)行施工時(shí)，采用明挖順作法加快施工進(jìn)度，提供足夠出土空間。按照施工順序，需要先做好施工準(zhǔn)備，完成周圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)和800mm鋼管混凝土柱的施工，然后進(jìn)行圈梁、邊梁及其支撐結(jié)構(gòu)施工。完成土方挖掘后，進(jìn)行墊層和底板施工，完成5個(gè)出土口預(yù)留，如圖1所示，作為后期蓋挖施工出土通道。由于開挖深度不大，通過雙排支護(hù)結(jié)構(gòu)和局部設(shè)置的角撐即可實(shí)現(xiàn)基坑變形控制，保證施工安全。對(duì)地下負(fù)二層以下的空間，進(jìn)行蓋挖逆作施工。結(jié)合工程特點(diǎn)，蓋挖部分需要將直徑800mm的鋼管柱作為中間柱發(fā)揮抗浮作用，柱深達(dá)到基坑底部以下16m位置。在負(fù)二層到負(fù)四層施工過程中，需要完成三道支撐施工，并進(jìn)行各層側(cè)墻施工。確認(rèn)各層支撐結(jié)構(gòu)完工后，才能進(jìn)行下一層土方開挖，最后進(jìn)行地下室底板土方開挖和結(jié)構(gòu)施工。針對(duì)較淺的土面，使用長臂挖機(jī)作業(yè)，深土面利用抓斗挖掘機(jī)施工。在開挖深度較大的情況下，將樓板當(dāng)成是水平支撐，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)變形控制。利用結(jié)構(gòu)梁等加強(qiáng)支護(hù)，無須設(shè)置臨時(shí)支撐，可以減少施工成本和工期，避免產(chǎn)生過多粉塵污染，能夠?yàn)楣こ淌┕砀嘈б妗Ｔ诨咏邓矫?，由于連續(xù)墻將對(duì)含水層進(jìn)行隔斷，因此在內(nèi)部布置直徑400mm的16口疏干井，彼此間保持25m間距，在開挖時(shí)進(jìn)行基坑降水，使水位降深達(dá)到坑底以下0.5～1m的位置，有效預(yù)防涌水現(xiàn)象發(fā)生[2]。

3 深基坑施工要點(diǎn)

3.1 立柱樁施工

在深基坑施工期間，立柱樁為工程主體結(jié)構(gòu)框架柱，在地下結(jié)構(gòu)包含4層時(shí)將承受較大的荷載。因此在立柱施工過程中，需要利用傳力鋼板將立柱和結(jié)構(gòu)梁受力鋼筋連接在一起。在施工實(shí)踐中，對(duì)負(fù)一層底板進(jìn)行明挖施工，將導(dǎo)致設(shè)置的鋼管立柱處于懸空狀態(tài)。為保證結(jié)構(gòu)始終保持穩(wěn)定，需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)保護(hù)，需要使用卵石進(jìn)行外圍空間回填。針對(duì)各層樓板位置，應(yīng)使用C50混凝土進(jìn)行澆筑，高度達(dá)到150mm，有效進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固。在蓋挖施工過程中，需要進(jìn)行中間柱狀施工，完成220根中間樁布置，樁徑達(dá)到1 800mm，并將底部擴(kuò)大至3 000mm。采用一柱一樁支撐結(jié)構(gòu)，將中間樁作為承力樁，在蓋挖逆作施工期間還應(yīng)加強(qiáng)垂直控制，保證結(jié)構(gòu)可以提供較強(qiáng)的承載力。為此，還應(yīng)加強(qiáng)鋼立柱質(zhì)量控制，在現(xiàn)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工時(shí)，確認(rèn)選用的角鋼質(zhì)量合格，型號(hào)等各項(xiàng)參數(shù)符合要求。在加工期間，應(yīng)確認(rèn)鋼材垂直度符合要求，并嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接，減少接頭的產(chǎn)生。針對(duì)加工得到的鋼立柱，應(yīng)平直堆放，施工前使用工裝進(jìn)行校正，并加強(qiáng)垂直度測量，確認(rèn)誤差達(dá)到1/400以內(nèi)的要求。針對(duì)蓋挖出土口位置，為擴(kuò)大挖土空間，提高施工效率，還應(yīng)適當(dāng)加大柱距。

3.2 結(jié)構(gòu)駁接施工

在連續(xù)墻施工過程中，需要確保與墻內(nèi)梁、底板較好搭接，確?？梢孕纬煞€(wěn)固結(jié)構(gòu)。針對(duì)梁位置，需要采用剔鑿嵌入法施工，在靠近連續(xù)墻的位置設(shè)置一道邊梁，將相交位置鑿成凹凸?fàn)?，然后在梁?nèi)插入雙層植筋。針對(duì)底板結(jié)構(gòu)，利用植筋法進(jìn)行結(jié)構(gòu)駁接，避免嵌入連續(xù)墻時(shí)構(gòu)成薄弱帶。內(nèi)襯墻可以看作連續(xù)墻延寬一部分，應(yīng)增設(shè)一排雙向鋼筋，確保底板深入連續(xù)墻的長度有所增加，起到加強(qiáng)底板嵌固的效果，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗剪力。在施工實(shí)踐中，需要對(duì)內(nèi)襯墻和邊梁同時(shí)支模，在緊貼連續(xù)墻側(cè)增設(shè)止水膠帶。按照底板、邊梁、內(nèi)襯墻的順序，可以一次性進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑，確保各部分構(gòu)成一體，形成穩(wěn)固的疊合墻結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的抗剪、防水等作用。針對(duì)槽段接縫位置、樓板邊梁和底板連接位置等各處，需要進(jìn)行植筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)連接。在頂圈梁施工期間，應(yīng)對(duì)連續(xù)墻頂部松散材料進(jìn)行鑿除，并在頂中部設(shè)置凹槽和止水膠帶，避免駁接位置發(fā)生滲漏。針對(duì)壓頂圈梁和頂板之間，同樣需要通過埋筋方式連接。在連續(xù)墻中設(shè)置預(yù)埋件對(duì)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，需要使用止水片防止結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏。在連續(xù)墻施工期間，應(yīng)加強(qiáng)墻、柱樁等各位置底部壓漿控制，避免出現(xiàn)不均勻沉降，以免接頭位置出現(xiàn)開裂缺陷。

在施工實(shí)踐中，負(fù)一層樓板位于第二道鋼支撐之上，澆筑時(shí)無法拆除，只能后續(xù)進(jìn)行內(nèi)襯墻施工。為充分發(fā)揮樓板支撐作用，需要通過間隔洞方式進(jìn)行樓板和連續(xù)墻施工，完成300×200mm孔洞預(yù)留，中心距達(dá)到1 000mm，方便后續(xù)下料。在連續(xù)墻和內(nèi)襯墻結(jié)構(gòu)駁接方面，需要利用連續(xù)墻內(nèi)預(yù)留對(duì)拉鋼筋施工。鋼筋為L型，直徑為12mm，保持800mm間距，與連續(xù)墻柱鋼筋網(wǎng)焊接時(shí)保持400mm間隔，并完成限位鋼片和止水環(huán)的焊接，用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)襯墻模板定位。在墻體結(jié)合過程中，對(duì)連續(xù)墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行鑿毛，直至主筋露出。對(duì)槽壁加固泥進(jìn)行鑿除后，應(yīng)做好表面清理，得到較好黏結(jié)面。將鑿出的鋼筋拉直后，可以與內(nèi)襯墻柱連接，形成緊密連接的疊合墻。針對(duì)負(fù)一層樓板和內(nèi)襯墻相交位置，利用預(yù)埋在內(nèi)襯墻中的搭接筋與連續(xù)墻主筋連接后，可以率先進(jìn)行結(jié)構(gòu)澆筑[3]。

3.3 內(nèi)襯墻蓋挖施工

確認(rèn)頂板澆筑完成后，各層可以利用單面支模方式進(jìn)行內(nèi)襯墻施工，僅設(shè)置施工縫，不設(shè)置后澆帶。在靠近連續(xù)墻的一側(cè)，需要使用止水橡膠條進(jìn)行施工縫處理，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏問題。工程地下局部設(shè)置小夾層，針對(duì)該結(jié)構(gòu)以下的內(nèi)襯墻進(jìn)行施工，需要使用雙層鋼筋網(wǎng)與對(duì)拉鋼筋綁扎，然后對(duì)模板進(jìn)行緊固。利用模板外斜撐和水平鋼管，可以進(jìn)行模板加固，確認(rèn)可以一次支模至夾層樓板以下。完成鋼筋綁扎后，在樓板和連續(xù)墻相交位置下料，按照先澆筑內(nèi)襯墻、后澆筑樓板的順序，能夠一次性完成結(jié)構(gòu)澆筑，保證結(jié)構(gòu)齊平。針對(duì)夾層至負(fù)一層位置，完成上口鑿毛后，可以在內(nèi)襯墻里側(cè)增設(shè)防水膠條，然后支模至樓板以下。預(yù)留300mm×200mm孔洞下料，在澆筑內(nèi)襯墻時(shí)能夠完成孔洞填補(bǔ)。針對(duì)負(fù)二層以下到底板位置，前期施工順序相同，完成鑿毛、防水處理后，提前對(duì)冠梁下方主筋進(jìn)行處理，確保鋼筋外露，在其上焊接內(nèi)襯墻的雙層豎筋。由于最后一層凈空超出3m，模板中段位置存在開口間隔，需要在澆筑至開口下緣后進(jìn)行專門封堵。在施工期間，為確保頂板結(jié)構(gòu)完整，增強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)防水性能，應(yīng)確認(rèn)避免留下內(nèi)襯墻料口。因此在結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)，需要在冠梁下方支設(shè)長楔形斜模，通過料斗下料。確認(rèn)斜模上口比內(nèi)襯墻頂部要高，同時(shí)通過加強(qiáng)混凝土振搗施工，能夠保證結(jié)構(gòu)密實(shí)度符合要求。最終將斜槽剔掉，可以得到完整結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

對(duì)軟土深基坑進(jìn)行開挖，應(yīng)結(jié)合場地的水文地質(zhì)條件展開分析，做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出有效的支護(hù)方案，保證基坑施工安全。采用疊合墻支護(hù)措施，在施工實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理選擇施工方法，科學(xué)編制施工方案，做好地下各層結(jié)構(gòu)的作業(yè)工序安排。根據(jù)明挖順作和蓋挖逆作各自施工情況，把握深基坑施工要點(diǎn)，充分發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，可以保證深基坑施工質(zhì)量和安全，為工程質(zhì)量提供保障。