地下连续墙在成都地区基坑支护中的应用

时间：2024-07-28

石峰，薛天威

(中国水电基础局有限公司，天津 301700)

地下连续墙——一种用挖槽(孔)设备开挖出沟槽(采用泥浆护壁)，在槽内设置钢筋骨架及其预埋件后采用导管法浇筑混凝土成单元墙段，依次施工将单元墙段以某种接头方式连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙，作为基坑开挖时防渗、挡土，以及对邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受垂直荷载的基础结构物的一部分。这种地下墙体即为现浇钢筋混凝土地下连续墙。

地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法，而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段，基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料，现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构，最近10年来更被广泛用于大型的深基坑工程中。

1 工程概况

1.1 工程简介

在成都纱帽街东侧修建的“大慈寺文化商业综合体项目”的商业区部分基坑围护面积68000 m2、深度13～16.8 m、支护轴线周长2400 m。紧贴商业区的基坑边有4 栋古建筑及大慈寺寺庙建筑，并有1 栋建筑在基坑范围内，需要对上述古建筑部位的基坑采取可靠的支护形式，以达到有效保护古建筑的目的。经过建设、设计及施工方共同对多个护壁方案的分析比选，决定引进地下连续墙技术对上述古建筑部位的基坑进行支护。基坑支护平面参见图1。

1.2 工程地质条件

基坑护壁结构穿越地层从上至下依次为:第四系全新统人工填土层(Qml4)的杂填土、素填土、以及第四系全新统冲积层(Qal4)的细砂层、中砂层、卵石层。

人工填土层:分为杂填土和素填土，其中杂填土主要由砖瓦块碎片、卵石混少量黏性土等组成。结构松散，素填土主要由黏性土、粉性土、砂土混少量砖瓦块碎片等组成。人工填土分布连续，厚度2.8～4 m。

杂填土:色杂，主要由砖瓦块碎片、卵石混少量黏性土等组成。结构松散，湿。

素填土:灰色，主要由黏性土、粉性土、砂土混少量砖瓦块碎片等组成。稍密，可塑～硬塑，湿。人工填土分布连续，厚度2.8～4 m。

图1 基坑支护平面布置

细砂:灰色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物颗粒组成。松散。湿。场地内呈透镜体分布于卵石土层顶部，最大厚度为0.9 m。

中砂:灰色。系长石、石英、云母细片、岩屑及暗色矿物颗粒组成，夹个别卵石。松散。湿～饱和。场地内呈透镜体分布于卵石土层中，最大厚度为3.6 m。

卵石:黄灰、灰色。卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成。多呈圆形～亚圆形。一般粒径3～9 cm，部分粒径大于15 cm，混少量漂石。充填物主要为中砂混少量砾石，含量约15%～45%。以弱风化为主。湿～饱和。按卵石土层的密实程度、N120 动探击数以及充填物含量等的差异，根据《成都地区建筑地基基础设计规范》可将其划分为松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密实卵石4个亚层。

2 地下连续墙支护设计方案

在商业区的笔贴室、章华里、马家巷禅院、广东会馆、欣炉等五座建筑附近的基坑，采用钢筋混凝土地下连续墙+预应力锚索支护，在高度上设置2～3 道，每道水平间距2 m。古大慈寺南侧和东侧的建筑，采用钢筋混凝土地下连续墙+钢管内支撑支护，在高度上设置二道，每道水平间距3 m。

连续墙墙体设计厚度为600 mm，混凝土强度等级取C35(大慈寺东侧及南侧部位按C40)。

各部位地下连续墙的支护参见表1。

表1 地下连续墙支护参数

地下连续墙与地下室结构外墙距离100 mm，之间分别设置找平层、防水层、保温层。地下连续墙与地下室结构墙的位置关系参见图2。

图2 连续墙与地下室结构外墙位置

3 地下连续墙施工方法

3.1 混凝土导墙施工

导墙在连续墙的施工中起导向定位、稳定地表土层、承担抓斗等设备承重等作用。

采用钢筋混凝土导墙，导墙高度1500 mm，宽度400 mm，导向槽净宽度640 mm，深度1500 mm。钢筋混凝土导墙拆模后，用圆木或砌筑砖墙支撑二期槽部位的混凝土导墙。

地下连续墙施工平台横剖面见图3、导墙配筋见图4。

3.2 施工工艺流程

图3 地下连续墙施工平台横剖面

图4 混凝土导墙配筋

连续墙施工主要工艺流程为:导墙等临建设施建造→抓槽→清孔→钢筋笼制安及下设→浇筑导管下设(一期槽接头管下设)→浇筑混凝土(一期槽接头管起拔)。

3.3 主要施工设备选型

根据该项目地层特点，挖槽选用连续墙液压抓斗，清孔选用ZX100 泥浆净化器和10 m3空压机组成的气举反循环清孔设备，用ZJ 600 拔管机起拔接头管。

3.4 墙段分幅

墙段分为两序间隔跳挖，先挖一序墙幅，再挖二序墙幅。

直线段部位分幅:采用液压抓斗三抓成槽，单幅墙段长度5～8 m(典型长度为7 m)。其中一序墙幅先抓两边，每抓长度2.8 m，中间最后一抓(长度为1.0～2.4 m，典型长度1.4 m)，二序墙幅先抓中间(长度2.8 m)，再抓两边(每抓长度为1.0～2.4 m，典型长度2.1 m)。

转角部位墙段:为提高转角部位的支护墙体刚度，该部位采用L 型转角槽。

典型墙段分幅参见图5。

图5 典型槽段分幅

3.5 护壁泥浆

挖槽期间孔壁稳定性关系到连续墙施工是否能顺利完成。鉴于地层为砂卵石层易塌孔，施工的连续墙在古建筑附近，为利于挖槽期间孔壁稳定，采用膨润土泥浆固壁，要求使用的泥浆密度1.03～1.05 g/cm3、马氏漏斗粘度40～50 s。

表2 膨润土泥浆配合比(kg/m3)

3.6 抓槽

成槽设备选用连续墙液压抓斗。

挖槽垂直度控制:抓斗抓槽时应对准孔位，使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽，抓主孔时使抓斗两边的都齿都吃在实土中，抓副孔时使抓斗两边的都齿都在空隙中。挖槽过程中用安装在抓斗斗体上的自动检测仪器检测挖槽的垂直度，并及时采取纠偏措施。

①一期槽成槽:先用抓斗抓一端的主孔，再抓另一端的主孔，最后用抓斗抓取中间的副孔。

②二期槽成槽:当一期槽浇筑时采用下设接头管，拔出接头管后，相邻二期槽的端孔留有直径600 mm 的空隙，作为二期槽的端部主孔，先用抓斗抓取中间的主孔，再用抓斗抓两端的副孔。

③沿槽长方向套挖:主孔和副孔都钻挖到设计深度后，再沿槽长方向套挖，把槽壁面的凹凸面修理平整，保证槽段横向有良好的直线性。

④挖除槽底沉渣:用抓斗沿槽长方向套挖的同时，把抓斗下放到槽段设计槽底深度，挖除槽底沉渣。

3.7 钢筋笼下设及混凝土浇筑

3.7.1 钢筋笼加工及下设

每幅墙的钢筋笼加工成整节，利用履带起重机起吊下设。从加工平台起吊时采用70 t 的履带吊车作为主吊，25 t的汽车吊车作为副吊。起吊时由专人负责指挥，协调两吊车的吊装。完全吊起后，卸掉副吊吊钩，用50 t 履带吊车将钢筋笼运输至槽孔口。

下设时需要采取定位措施，确保下设的高程及平面位置准确。

3.7.2 混凝土浇筑

混凝土的物理性能指标具体要求为:入槽塌落度为18～22 cm，坍落度保持15 cm 以上的时间不小于1.5 h;初凝时间不小于6 h，终凝时间不大于24 h。

采用商品混凝土拌制站生产的混凝土，用混凝土搅拌运输车运到施工现场。

混凝土浇筑采用“泥浆下直升导管法”，浇筑导管埋入混凝土深度不小于1.0 m，不大于6.0 m。控制混凝土面上升速度不小于2 m/h，不宜大于6 m/h。导管底口距槽底距离控制在15～25 cm 范围内，采用压球法开浇，以减小开浇时混凝土快速下落与泥浆的絮凝反应。

混凝土终浇高程控制在设计冠梁底高程以上0.5～1.0 m。

4 连续墙支护效果

4.1 墙体质量

按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202－2002)，连续墙质量完全满足临时支护结构的标准，并达到了林旭强作为永久结构的质量标准。其主要验收指标参见表3。墙面平整度效果见图6，墙段接缝效果见图7。

表3 连续墙主要验收数据

图6 墙面平整度效果

图7 墙段接缝效果

4.2 基坑支护效果

基坑支护完成并运行6个月后，通过该基坑连续墙支护结构及周边建筑的变形，与相邻护壁桩支护结构及周边建筑的变形进行比较，连续墙支护结构及周边建筑的变形极小，护壁及保护周边建筑的效果良好。(连续墙支护结构的水平位移为3～12 mm，仅为相邻部位护壁桩的30%，连续墙周边古建筑的沉降2～7 mm，仅为相邻部位护壁桩周边建筑的50%)。