地下连续墙在深基坑支护中的应用

2011-08-15郭计军

山西建筑 2011年5期

郭计军

随着社会的发展，城市建筑越来越密集，建筑物越来越高，相应基坑也越来越深，对基坑支护的要求也越来越高，特别是拟建物周围场地狭窄、高楼林立，而且周边市政管线纵横。基坑支护稍有不慎，后果极为严重，地下连续墙结合预应力锚杆在深基坑支护中有其独到的优点。

1 工程实例

1.1 工程概况

本工程位于太原市亲贤北街，地上主楼 36层，主要功能为酒店及办公楼，裙房6层，主要功能为商业及酒店配套，地下室3层，主要功能为车库;主楼采用框筒结构，裙房及地下室采用框剪结构，筏板基础。±0.000相当于绝对标高 782.3m。本工程基坑深度 17.0m。根据岩土工程勘察报告，基坑开挖影响范围内地层分布自上而下依次为:①素填土;②粉土;③粉细砂;④粉土;⑤粉细砂;⑥细中砂;⑦粉质粘土;⑧粗砂。施工作业面宽度为地下室外挑基础向外500mm;基坑周边3m范围内严禁堆载，1m～6m范围内堆载不得超过15 kPa。

基坑开挖影响范围内有多条地下管线和多栋已有建筑物，特别是基坑西侧的暗沟和基坑南侧的通讯电缆，距离基坑较近，施工时需作重点考虑。

1.2 技术措施

西侧地连墙墙顶标高高于暗渠底标高 900 mm，梁顶标高与暗渠水压力合力点基本齐平，冠梁以上采用砖砌挡墙，并用构造柱与冠梁形成整体。锚杆设置时，通过调整锚杆位置和长度，保证锚杆端部不进入相邻建筑的主体结构内部。锚杆施工采用跟进套管钻机成孔，管内出土和注浆，减少锚杆施工对土体的扰动。采用坑内降水和坑外回灌相结合方式，避免坑外地下水位下降对土体产生附加沉降。地连墙兼作帷幕，满足抗突涌和抗渗流破坏要求，地连墙接头采用防水效果较好的十字接头。采用信息化施工，严格按照监测规范对基坑及周边环境进行监测，并根据监测数据复核各施工工况的设计方案与实际情况是否相符合。

1.3 降水对周边环境影响分析

本工程采用的隔水帷幕深度达 9m～10m，根据地质勘察报告判断，基坑内外的水力联系已被全部截断。但第④层粉细砂局部较薄，甚至有局部尖灭的可能，第⑤层粉细砂中的水有可能绕过帷幕底端渗入基坑。当这种情况发生时，在坑外地下水补给量和坑内抽排量实现动态平衡时，坑外地下水位降低很少，可以忽略不计，对周边环境的影响不予考虑。当坑外地下水补给量小于坑内抽排量时会引起坑外水位下降，造成周边土体沉降，为避免这种情况发生，本工程拟在基坑外设置观测兼回灌井。降水过程中在保证基坑内干槽作业条件下，尽可能减少抽排量，同时对坑外水位进行观测，当坑外水位下降较大时，可通过回灌井进行回灌。采取以上措施后，降水对周边环境的影响完全可以得到控制。

1.4 坑外观测及回灌

坑外观测兼回灌采用管井，孔径 600mm，井管为φ300的无砂混凝土管，滤料采用直径2mm～3mm豆石。布井位置沿基坑边缘周圈布置，平均间距15m。

1.5 施工工艺流程和施工措施

1.5.1 工艺流程

根据地层及场地特点，本工程地下连续墙采用抓槽机成槽、泥浆护壁、水下灌注混凝土工艺。

1.5.2 施工措施

1)泥浆制备。泥浆材料的选择:采用膨润土泥浆护壁。使用主要材料为:膨润土，外加剂的用量可根据具体情况适当选择。通过试配，达到规定的性能指标后，再进行泥浆拌制。搅拌均匀的泥浆放入储浆罐或储浆池，静置 24 h后使用。护壁泥浆必须循环使用，并及时检测其性能指标，使之满足施工要求。

2)导墙施工。导墙的施工顺序:平整场地→测量定位→导墙土方开挖→测量放线→绑扎钢筋→支模板→浇筑 C20混凝土→拆模并设置横撑→土方回填。导墙采用“┓┏”形整体式钢筋混凝土结构。按导墙开挖线及高程点挖导沟，沟底平整，沟宽不得小于设计值，沟壁顺直;按导墙设计尺寸在导沟内绑扎钢筋，要求主筋顺直，箍筋与主筋绑扎牢固;内侧支设的模板要求垂直平整，保证拆模后两内墙面距连续墙轴线分别为墙宽的一半;浇筑C20混凝土，浇筑程序先浇一侧，再浇另一侧。浇筑过程中要边浇边振捣密实，严禁漏振。顶面抹平，顶面要满足高出现有地面100mm～200mm;导墙混凝土强度达到一定后拆模，为保持沟的宽度，拆模后应向导墙内填土，并每隔 3m设置一道素混凝土梁(200mm×200mm)支撑。混凝土养护期间，起重机等重型设备不得在导墙附近作业或停留，以防导墙开裂和位移，导墙后填土要求密实回填，采用蛙式打夯机夯实，导墙施工缝位置应与地下连续墙施工接头位置错开。提前预备排水使用的排污泵，扬程为20.0m～25.0m。在连续墙导墙施工过程中，出现上层滞水或层间水流入导槽，采用排污泵排出槽外。

3)地下连续墙成槽施工。根据设计进行单元槽段划分，基本单元槽段长 6.0m。根据已调整的单元槽段长度、编号进行测量放线，标注在导墙顶面上，导墙顶面下标明“泥浆液面”位置。槽段划分考虑设备的施工能力，本着槽段数最少的原则。但由于场地限制，在施工过程中根据现场情况进行调整。将组装好的地下连续墙抓斗就位，就位前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求，吊车履带与导墙轴线平行，抓斗对准导墙中心位置，对首开槽段应采取先两端后中间的顺序挖槽。边开挖边向导墙内泵送泥浆，保持液面在导墙顶面下 300mm处。挖槽过程中随着墙深的向下延伸，要随时向槽内补浆，使泥浆面始终位于泥浆面标志处，直至槽底挖完。测定泥浆面下1.0m及槽底以上 0.5m处的泥浆比重，如比重大于 1.15时，则进行清底，置换泥浆。成槽1 h后槽底泥渣厚不得大于100mm，浇筑混凝土前(吊装钢筋网片、导管)槽底沉渣厚度不得大于 100mm。每挖掘一抓斗宽，测量一次槽壁垂直度，抓完一槽段进行槽深测量，以便计算混凝土总方量。成槽后抓斗进行下一槽段开挖。槽段开挖采取跳段施工。施工顺序应先挖首开槽，后挖顺开槽，最后挖闭合槽。

4)钢筋笼的制作。由于钢筋笼重量大，为满足钢筋笼的吊装要求，将连续墙钢筋笼沿槽段长度方向分成两片加工，两片钢筋笼接头处以凹槽形式相互咬合。主筋采用对焊连接或直螺纹连接，对焊弯折角度不应大于4°，两钢筋轴线差不大于2mm，搭接双面焊的焊接长度为5d，单面焊接长度为 10d，主筋与支架筋的交点需全部点焊，点焊咬肉应小于 0.5mm。钢筋连接除四周两道钢筋的交点需全部绑扎外，其余可采用 50%交错绑扎，绑丝接头向笼内。钢筋笼纵向主筋放在内侧，横向钢筋放在外侧，纵底端应稍向内侧弯折，但向内弯折程度不应影响插入混凝土导管。钢筋笼在设导管的周围应增设箍筋和连接筋进行加固。主筋保护层厚度为70mm，垫厚5.5 cm，在垫块与墙面之间留1.5 cm的间隙。钢筋笼中预留孔采用钢管与钢筋笼主筋焊接固定，内用编织袋堵孔，并用胶带封口。钢筋笼制作时，吊点处需采取适当的加固及控制措施，防止钢筋笼在起吊过程中发生扭曲变形。检查验收合格的钢筋笼应挂牌标识，以利吊放。

5)钢筋笼吊装。因钢筋笼重量较大，为确保其在吊运过程中安全无变形，在成型后的钢筋笼上布置一定数量的桁架筋和稳定骨架钢筋，确保制作精度和起吊刚度。吊点钢筋采用Φ25“U”形筋搭接焊于主筋上。现场根据各槽钢筋笼宽度具体详细计算吊点位置，保证笼子吊起后保持平稳。

6)混凝土水下浇筑。连续墙的混凝土采用商品混凝土灌注，设计的混凝土标号为C25，抗渗等级P6。钢筋笼就位后，在4h以内浇筑混凝土，超过时应重新检查沉渣厚度，不符合要求时应重新清底。混凝土灌注时，导管下口与槽底距离一般要大于隔水栓长100mm～200mm，混凝土面上升速度不小于2m/h。根据槽段长度采用两根导管同时灌注，两导管间距不大于 3m，导管距槽端不大于1.5m。两导管第一次灌注时必须同时进行，各混凝土面高差不宜大于0.3m，直到灌注到墙顶标高以上300mm～500mm。

7)施工中对槽壁坍塌现象的应急处理措施。根据槽壁坍塌的具体情况，适当缩小单元槽段的长度。改善护壁泥浆的质量，调整泥浆的各项掺量，必要时向槽内投入粘土块。减少地面荷载、机械等对地层产生的振动，随时观察泥浆液面的变化。若出现泥浆大量漏失，泥浆内有大量泡沫上冒或出现异常的扰动，导墙及附近地面出现沉降，排土量超过设计断面的土方量等情况，应及时地将挖槽机械提至地面，以避免发生挖槽机被埋入地下的事故，然后迅速补浆以提高泥浆液面或回填粘性土，待所填的回填土稳定后再重新开挖。

1.6 锚杆施工工艺流程和施工措施

1)工艺流程。工程地质条件的特点是:地下水位高，土体含水量高，若采用螺旋钻机成孔工艺，钻孔内土体不易返出，同时孔壁土体受到扰动较大，很容易在孔壁和注浆体之间形成软弱夹层，大幅降低锚杆的承载能力，因此对本工程的锚杆施工采用跟管钻机成孔，并进行二次压力注浆工艺，有效保证锚杆的施工质量。

2)施工措施。锚杆杆体制作时应比设计长出 1.0m～1.5m，以满足锁定需要。定位骨架间距1.5m～2.0m，钢绞线用铁丝均匀捆于骨架周围，二次注浆管固定于定位骨架中心。在锚杆自由段，钢绞线上满涂黄油，以塑料套管包裹，保证钢绞线与水泥浆体无粘结。将制作好的杆体及二次注浆管缓慢放入锚杆孔内。钻进过程中，采用水泥浆液护壁，钻进至设计孔深后，停钻并通过中空钻杆向孔内注入水泥浆液清孔，水泥采用P.SA 32.5，水灰比0.5～0.6，注浆应慢速连续，直至钻孔内的水及杂质被完全置换出孔口，孔口流出水泥浓浆为止。清孔完成后，缓缓将钻杆提出。然后将钢绞线放入孔内。一次注浆完成 6 h后进行二次高压注浆，注浆压力保持在1.0MPa～2.0MPa。当锚杆腰梁安装完毕和锚固体强度达15MPa后，为缩短养护时间，可在水泥浆液中掺加早强剂，对锚杆进行张拉、锁定。锚杆张拉采用穿心千斤顶，张拉设备在锚杆张拉前须经计量部门进行标定。