北京某論壇工程地下連續(xù)墻施工方法及應用研究

李晨

摘? 要：地下連續(xù)墻是一種具有截水、防滲、承重、擋水作用的地下連續(xù)鋼筋混凝土墻體結(jié)構。該文結(jié)合具體工程案例進行支護方式的比選，針對優(yōu)選的地下連續(xù)墻支護形式，相較傳統(tǒng)的地下連續(xù)墻施工方法，提出地下連續(xù)墻的鎖扣管連接方法及多種優(yōu)化施工方法，同時對地下連續(xù)墻連接和管段的成槽進行質(zhì)量監(jiān)控，并就其在實際工程中所存在的問題進行詳細剖析，提出相應的對策。針對地下連續(xù)墻支護體系施工對周邊地鐵的擾動進行影響分析，為工程的風險控制和安全保障提供切實可行的施工建議。

關鍵詞：地下連續(xù)墻；施工方法；地鐵；監(jiān)測；風險控制

中圖分類號：F416.9? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）19-0129-06

Abstract： The underground diaphragm wall is a kind of underground continuous reinforced concrete wall structure with the functions of water interception， anti-seepage， load-bearing and water retaining. Based on the comparison and selection of support methods with specific engineering cases， this paper puts forward the locking pipe connection method of underground diaphragm wall and a variety of optimized construction methods according to the optimized support form of ground diaphragm wall and compared with the traditional construction method of ground diaphragm wall. At the same time， the quality of the connection of the diaphragm wall and the slotting of the pipe section is monitored， and the problems existing in the actual working process are analyzed in detail， and the corresponding countermeasures are put forward. This paper analyzes the influence of the construction of the ground diaphragm wall support system on the disturbance of the surrounding subway， and provides feasible construction suggestions for the risk control and safety guarantee of the project.

Keywords： underground diaphragm wall; construction method; subway; monitoring; risk control

隨著中國城市化的進程，城市人口壓力對城市承載能力也提出了更高的要求。由于地上可利用的空間越來越少，因此，土木工程更多地聚焦在高層建筑的建設和地下空間的開發(fā)，近年來越來越多的目光投向了城市地下空間的探索。隨之而來的是深基坑工程的規(guī)模越來越大，工況越來越復雜。深基坑工程將會面臨越來越多的設計和施工上的問題。深基坑工程中，基坑的穩(wěn)定性對于整個工程來說至關重要，主要取決于土體與支護結(jié)構之間的相互作用。本文提出了一種采用鎖口管連接和地下連續(xù)墻槽節(jié)分離的新工藝，解決了傳統(tǒng)工程中存在的混凝土結(jié)構容易卡槽、墻體容易漏水等問題。還對地下連續(xù)墻的連接和管段的成槽進行了質(zhì)量監(jiān)控，并就其在實際工程中所存在的問題進行了詳細剖析，提出了相應的對策。針對地下連續(xù)墻支護體系施工對周邊地鐵的擾動進行了影響分析，為工程的風險控制和安全保障提供了切實可行的施工建議。

1? 工程概況

北京某論壇項目建筑面積6.5萬m2，為地上1層、地下2層建筑，基坑長約205 m，寬約204 m，采用明挖法施工，基坑開挖深度約10.95 m（局部8.55 m）。會址西側(cè)現(xiàn)狀為既有地鐵，鄰近基坑地鐵線路采用盾構法施工，左右線間距約為11 m，管片外徑6.4 m，厚0.3 m，埋深約22.8 m。會址主體基坑與地鐵盾構隧道平面最短凈距約為31 m。根據(jù)不同的巖土性質(zhì)和物理參數(shù)，該地區(qū)的巖土可劃分為4個地質(zhì)層，10個亞層，地層的變化很大，其層位和土壤性質(zhì)由上至下。根據(jù)巖石性質(zhì)，從下往上可劃分為1、2、3個階段，3個階段均是灰石段組。主要石灰?guī)r，厚0～8 m，灰黑色，有微結(jié)晶，有暗晶，有大的塊狀構造，有時含有火山灰，形成一個小的土包。

由于沒有地表水域的存在，所以可以將其劃分成2種類型：淺水和較低的低壓力水。淺層潛水層主要包括①層人工填筑，二段地層中的黏質(zhì)黏土?，F(xiàn)場人工充填的土壤具有豐富的富水性和良好的滲透性，屬于弱透水層。②-1、②-2層屬于微-弱滲透帶。通過對該地區(qū)的水文地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的地下水穩(wěn)定水位在地表之下0.6～5.8 m，高6.42～7.08 m，地下水的補給以空氣降水為主，以蒸發(fā)和橫向徑流量為主，其水位隨季節(jié)的變動而有一定的年變動。中、低滲透帶主要是②-3、②-4、②-5-5層沙質(zhì)土壤及④-沙礫巖層。通過對水頭的觀察，發(fā)現(xiàn)其水頭深度在地下7.1～7.4 m，在1.61～1.62 m之間水頭相對平穩(wěn)，但在降雨期間，水位會稍微升高。

2? 工法比選

本項目鄰近既有地鐵線路，地下水穩(wěn)定水位在地表之下0.6～5.8 m，需要先拆除既有舊建筑地上和地下結(jié)構再新施做本論壇工程。綜合以上因素考量，通過成墻工藝的比對，在SMW地下連續(xù)墻、RCDiaphragmWall、鋼制地下連續(xù)墻、TRUST 工法和銃槽法等施工方法中最終選擇了成槽式地下連續(xù)墻。這種方法可有效保證施工安全及進度。該施工方法特點是：①止水性能高，墻體全長無接縫，防水性能好；②對鄰近土體擾動小，施工過程中孔壁失穩(wěn)坍塌現(xiàn)象極少；③施工工期短。

3? 地下連續(xù)墻的建造方法

本工程基坑支護采用成槽式地下連續(xù)墻+兩道錨索方案。地下連續(xù)墻的砼設計標號為水下C30，抗?jié)B等級為P6，砼的坍落度為20±2 cm。錨索桿體直徑200 mm，注漿采用水泥漿，錨固體強度等級為M20，采用二次注漿工藝，桿體均采用3束1860鋼絞線。

地下連續(xù)墻的主要施工工序：重載路面施工→降水井→導墻施工→鋼筋籠制作→分段成槽→吊籠入槽→安裝鎖口管→水下混凝土澆灌→液壓頂拔鎖口管→下一段地下連續(xù)墻施工→頂部冠梁及扶壁施工→土方分層開挖→錨索施工。

成槽采用液壓抓斗按照“跳一挖一”的順序進行施工，如圖1所示。首先施工Ⅰ序槽，然后施工Ⅱ序槽，每個槽段長6 m，深約14～17 m。在抓土過程中，通過液壓抓斗導向桿調(diào)整抓斗的位置，對準導墻中心一抓到底。

根據(jù)地層及場地特點，本工程地下連續(xù)墻擬采用抓槽機成槽、泥漿護壁、水下灌注混凝土工藝，其施工工藝流程如圖2所示。其中，關鍵技術措施如下。

3.1? 防止泥漿離析措施

本項目地下連續(xù)墻施工進入承壓水層，地下水豐富，泥漿離析的可能性比較大。在配置泥漿過程中，應適當增大泥漿比重，并加入適量分散劑、增稠劑以提高新制泥漿穩(wěn)定性。泥漿循環(huán)過程中，每4 h一次對泥漿性質(zhì)進行檢測，指標不合格及時替換。成槽后及時清除槽底淤泥。砼澆灌時，防止砼直接落入泥漿內(nèi)。做好防護措施，防止雨水及污水流入槽內(nèi)。根據(jù)地下水化學性質(zhì)，適當調(diào)整新制泥漿pH酸堿度。為防止泥漿罐內(nèi)泥漿離析，在泥漿灌中加入噴氣攪動裝置。

3.2? 導墻處理

導墻采用“┓┏”型現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構，導墻單側(cè)水平尺寸為1.5 m，厚0.2 m，兩側(cè)導墻間凈距比地下連續(xù)墻設計厚度增加50 mm?？紤]本工程部分位置需要對場地內(nèi)原建筑基礎進行處理，在處理完后進行回填處理。此部分的回填土會影響地下連續(xù)墻的正常施工，需要對此部分回填土進行加固，在回填時使用水泥拌土回填分層壓實處理，水泥摻量7%（質(zhì)量比）。

3.3? 接頭管安放

每成槽施工完一單元槽段后需安放接頭管。接頭管采用圓管形鎖口管，連接方式為插銷式快速接頭。首開幅必須下放兩根接頭管，標準幅下放一根接頭管，選用額定頂拔力為300 t的液壓千斤頂。

3.4? 接頭刷壁與清沉渣

地下連續(xù)墻施工設備自帶刷壁器，刷壁器兩側(cè)附帶鋼絲刷，刷壁器具有足夠的自重，按照合理的位置設置吊點，確保刷壁質(zhì)量。

刷壁結(jié)束后，因刷壁過程中會將接頭處的泥渣及泥皮清刷出來，刷壁后需要進行二次清底確保成槽深度符合要求后方可進行下道工序施工。

3.5? 鋼筋籠標高控制

鋼筋籠吊裝過程中，需嚴格控制標高，在制作鋼筋籠前，應測量目前場內(nèi)導墻的實際標高，并根據(jù)實測標高制作鋼筋籠吊鉤，同時在鋼筋籠下放過程中用水平儀對鋼筋籠標高進行監(jiān)控。

3.6? 水下砼澆筑技術要點

導管插入到離槽底標高30～50 cm，澆筑中導管插入砼深度應保持在2～6 m。導管集料斗砼儲量應保證初灌量，一般每根導管應備有2車21方砼量。槽段砼面應均勻上升且連續(xù)澆注，澆注上升速度不小于2 m/h，因故中斷灌注時間不得超過30 min，2根導管間的砼面高差不大于50 cm。導管間水平布置距離一般為2.5 m，最大不大于3 m，距槽段端部不應大于1.5 m。砼泛漿凈高大于10 cm，以保證墻頂砼強度滿足設計要求。

3.7? 槽壁垂直度檢測

槽壁垂直度檢測數(shù)量不得小于同條件下總槽段數(shù)的20%，且不少于10段，采用超聲透射法對墻體砼質(zhì)量進行檢測，每個檢測墻段的預埋超聲波管數(shù)量語音少于4個，且布置在墻身界面的四邊中點處；當根據(jù)超聲透射法判定的墻身質(zhì)量不合格時，應采用鉆芯法進行驗證。

3.8? 錨索張拉要點

錨索錨固抗壓強度大于20 MPa后方可進行張拉，拉力應取設計值的1.1倍，待受力穩(wěn)定后再緩慢卸載至“鎖定值”。鎖定后若發(fā)現(xiàn)有明顯的預應力損失，應及時進行補償張拉。

4? 對周邊既有地鐵結(jié)構的影響評估

4.1? 計算模型

在不影響結(jié)構類型及受力特點的前提下，綜合考慮現(xiàn)狀建筑與既有地鐵結(jié)構的相對空間位置關系，對既有隧道結(jié)構進行了適當簡化。數(shù)值分析采用FLAC3D軟件建立計算模型，采用莫爾-庫侖（M-C）準則進行計算。

基于評估范圍，綜合考慮邊界效應選定模型尺寸為（長×寬×高）440 m×490 m×50 m，并對強影響區(qū)的網(wǎng)格進行加密處理，地層等均采用三維實體單元進行模擬，模型共劃分實體單元（zone）326 259個，節(jié)點（grid-points）170 417個。邊界條件除頂面為自由邊界，其他面均采取法向約束。土層采用摩爾-庫倫模型，對于混凝土材料采用線彈性模型。各地層參數(shù)按照地勘報告給出的數(shù)據(jù)選取見表1，計算模型如圖3—圖5所示。

模擬計算荷載主要考慮：①隧道結(jié)構自重；②土體豎向自重力；③會址等1—10建筑群自重卸載。

具體模擬工序及相應施工步驟說明見表2。

4.2? 拆除工程變形預測

施工過程對既有地鐵結(jié)構產(chǎn)生一定程度的附加變形，為有效了解這種附加變形，將分析各工序下區(qū)間結(jié)構的橫向變形和豎向變形。

依據(jù)上述模型的計算結(jié)果可知，現(xiàn)狀建筑拆除施工使得既有地鐵結(jié)構的豎向變形最大值為0.463 6 mm，發(fā)生在工序十一，表現(xiàn)為結(jié)構上??；水平向變形最大值為0.754 6 mm，發(fā)生在工序十一，靠近施工一側(cè)。現(xiàn)狀建筑拆除施工使得既有地鐵道床的豎向變形最大值為0.382 4 mm，發(fā)生在工序十一，表現(xiàn)為結(jié)構上??；水平向變形最大值為0.592 3 mm，發(fā)生在工序十一，偏向拆除項目的基坑側(cè)。

各工序引起的既有地鐵結(jié)構的變形情況結(jié)果匯總見表3。

現(xiàn)狀建筑拆除對既有地鐵結(jié)構的變形影響較小，主要是由于超市有序分層拆除，減少卸載造成的荷載損失。

區(qū)間地鐵結(jié)構豎向及水平各步序變形云圖如圖6—圖7所示。

4.3? 基坑支護工程變形預測

依據(jù)上述模型的計算結(jié)果可知，支護結(jié)構施工使得既有地鐵結(jié)構的豎向變形最大值為0.641 6 mm，發(fā)生在工序十六，表現(xiàn)為結(jié)構上??；水平向變形最大值為1.299 9 mm，發(fā)生在工序十六，偏向基坑側(cè)。地下拆除維護施工使得既有地鐵道床的豎向變形最大值為0.532 7 mm，發(fā)生在工序十六，表現(xiàn)為結(jié)構上浮；水平向變形最大值為1.045 0 mm，發(fā)生在工序十六，偏向基坑側(cè)。

各工序引起的既有地鐵結(jié)構的變形情況結(jié)果匯總見表4。

支護結(jié)構施工對既有地鐵結(jié)構的變形影響較小，主要是由于基坑支護采取了地下連續(xù)墻和2道錨索支護的措施、分層開挖基坑措施。

區(qū)間地鐵結(jié)構豎向及水平各步序變形云圖如圖8—圖9所示。

5? 結(jié)論

本文對北京某大型論壇項目基坑工程的一種新的地下連續(xù)墻的施工技術進行了研究。本文敘述了地下連續(xù)墻的工法比選、成墻工藝流程及技術要點，通過數(shù)值模擬結(jié)果表明隧道結(jié)構整體變形較小，主要是由于施工過程中基坑支護采取了地下連續(xù)墻和2道錨索支護的措施、分層開挖，中關村論壇永久會址原結(jié)構拆除及支護結(jié)構施工總體分二十三個工序進行，有效地保證了隧道與土體的穩(wěn)定，減小了既有隧道和軌道結(jié)構的變形，保障了地鐵的安全。

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