深厚软土层中超深基坑地下连续墙支护的设计与实践

张 峰

（中煤科工集团武汉设计研究院，湖北武汉 430064）

深厚软土层中超深基坑地下连续墙支护的设计与实践

张 峰

（中煤科工集团武汉设计研究院，湖北武汉 430064）

以武汉市长江一级阶地深厚软土层中某超深基坑支护工程为例，根据具体工程地质条件及周围环境条件，详细介绍了地下连续墙支护技术方案、施工技术要点与监测技术要求。实践表明，该方案不仅保证了基坑支护结构及周边环境的安全，而且降低了经济成本，节省了工期，可为类似基坑工程的设计与施工提供参考。

地下连续墙；软土；超深基坑

0 引言

由于经济发展与人口的增长，武汉市城市建设规模不断扩大，基坑工程日益呈现超深、超大的趋势，普遍存在施工难度大、占用资金多、工期长等实际困难，因此对基坑支护方案设计提出了更高的要求。针对大城市土地资源日益紧张，基坑支护的作业空间越来越狭小的现状，国内研究者提出了许多支护方案，包括土钉墙支护、桩锚联合支护和地下连续墙等支护方式，其中地下连续墙支护方法因具有以下4个优点，在工程建设得到了广泛的应用。

地下连续墙的4个优点：

（1）墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，是深基坑工程程中必不可少的挡土结构。

（2）防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使地下连续墙几乎不透水。

（3）适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。

（4）占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益。

本文以位于武汉市深厚软土层中某深基坑支护工程为例，系统介绍了超深基坑地下连续墙支护设计方案、施工技术要点与注意事项，以期为类似基坑工程的设计与施工提供参考。

1 工程概况

该工程建筑由主楼和裙楼组成，主楼地面以上48层，裙楼地面以上6层，主楼及裙楼下满铺3层地下车库。基坑开挖深度为13.5～15.6m，电梯井位置最深处达19.2m，基坑周长约360延米，基坑开挖面积约8000m2，属超深型深基坑工程。

基坑周边分布有厚达17.5m的软-流塑状淤泥或淤泥质粉质粘土层，对基坑支护与土方挖运极为不利；且基坑周边紧邻交通主干道及已有建（构）筑物，地下管网密集，基坑周边环境复杂，基坑支护与降水设计及施工的挑战性极大。

2 工程地质和水文地质条件

场地地貌单元属长江Ⅰ级阶地，地势较平坦，场地平场标高约21.00m，地层分布及支护设计参数详见表1。

第（1-1）杂填土：杂色，湿，上部以建筑垃圾为主，下部以粘性土为主，含大量碎石。结构松散，均匀性差，强度低。场区内普遍分布，层厚介于0.60～4.20m之间。

第（1-2）层素填土：黄褐～灰黑、松散，饱和状态。主要以软塑状态的粘性土，有机质含量高，局部含少量砖块、碎石。局部分布，层厚介于0.60～2.80m之间。

第（1-3）层淤泥：灰黑、流塑、饱和状态主要成分为塘底沉积淤泥，含有机质，局部分布，层厚介于0.40～1.80m之间。

第（2-1）粘土：黄、灰褐色，湿～饱和，可塑，含铁锰氧化物及少量有机质土。强度低，具高压缩性。场地大部分布，厚度介于0.5～4.4m之间。

第（2-2）淤泥：灰、灰褐色，饱和，流塑，含植物、有机物及少量螺壳。局部含少量粉土、粉砂，大部分场地分布，厚度介于1.7～14.7m之间。

第（2-3）淤泥质粘土：灰、灰褐色，饱和，流塑-软塑，含植物、有机物及少量螺壳。局部含少量粉土、粉砂，大部分场地分布，厚度介于0.6～3.7m之间。

第（2-4）粉质粘土夹粉土：灰、灰褐色，饱和，软塑、中密，含氧化铁及云母片，局部夹粉土。大部分场地分布，厚度介于0.8m～4.2m之间。

第（3）粉砂、粉土与粉质粘土互层： 灰，饱和，稍密、中密、软塑，含石英、长石、云母等。局部场地分布，厚度介于0.8m～11.6m之间。

第（3a）粉砂：灰色，稍密，饱和，矿物颗粒成分主要为石英、长石、云母等，局部夹粉土。在场区均有分布，厚度介于3.8～13.5m之间。

第（4-1）粉砂：灰色，饱和，稍密，矿物颗粒成分主要为石英、长石、云母等。在场区均有分布，厚度介于3.8～13.5m之间。

第（4-2）粉细砂： 灰色，饱和，中密，矿物颗粒成分主要为石英、长石、云母等。在场区均有分布，厚度介于1.1～14.2m之间。

第（4-3）粉细砂： 灰色，饱和，中密，矿物颗粒成分主要为石英、长石、云母等，局部夹粉土粉质粘土。局部场地分布，厚度介于0.4～14.3m之间。

第（4-4）粉质粘土粉土与粉砂与互层： 灰，饱和，软塑、密实、中密，含铁锰氧化物，局部夹薄层分与，粉砂。局部场地分布，厚度介于1.0m～4.0m之间。

以下地层依次为（4-5）层砾卵石混中粗砂、（5-1）层强风化砂砾岩、（5-2）层中风化砂砾岩。

场地各层岩土体的物理力学参数详见表1.

场地地下水类型主要为上层滞水和第四系孔隙承压水，其中上层滞水主要赋存于第（1）层杂填土中，受地表水源、大气降水和生活用水补给，无统一的自由水面，水位及水量受地表水源、大气降水和生活用水排放量的影响而波动，水量有限。

表1 地层分布情况及基坑支护设计参数一览表

第四系孔隙承压水主要赋存于（3）单元过渡性土层及（4）单元砂层中，主要接受侧向补给，与长江存在较密切水力联系，呈互补关系。勘探期间测得孔隙承压水位埋深1.10～2.20m之间，孔隙承压水位年变幅为3～4m，标高为17.0～20.0m左右，水量较大。

3 基坑支护设计

本基坑工程总体方案是采用“三墙合一”地下连续墙十三道混凝土内支撑的支护体系，坑底被动区采用三轴搅拌桩进行加固处理，地下水采用深井降水进行处理，主楼电梯井位置较深，采用满铺高压旋喷桩五面围封对地下水进行封闭处理。

3.1 地下连续墙设计

①围护墙体均采用800～1000mm厚"两墙合一"地下连续墙，兼作地下室外墙。

②地下连续墙混凝土设计强度等级均为C35，抗渗等级为S8。地下连续墙竖向主筋保护层厚度迎土面与迎坑面均为70毫米。

③地下连续墙采用十字钢板刚性接头。施工应确保相邻槽段接缝无夹泥、无孔洞，混凝土密实度必须得到保证。基坑开挖后如发现渗漏现象，应及时采取封堵措施。地下连续墙中应埋设声测管进行质量检测。

④地下连续墙与地下室底板通过钢筋镦粗直螺纹接驳器及底板环梁插筋连接；与地下一层-地下三层楼板环梁通过插筋连接；与顶板及地下室外墙通过压顶圈梁连接；此外地下室周边壁柱和剪力墙通过插筋与地下连续墙连接。

⑤地下连续墙与地下室结构构件的连接，须配合有关结构施工图，留洞必须配合有关设备施工图。连接处地墙表面必须经过凿毛、清洗和接浆处理。

⑥每幅槽段内设置两根注浆管，间距不大于3m，管底位于槽底（含沉渣厚度）以下不小于30cm，墙身混凝土达到设计强度后注浆，注浆压力必须大于注浆深度处土层压力。

3.2 内支撑设计

①本工程设计采用三道混凝土内支撑，内支撑采用以环形梁结合角撑桁架体系。

②三道混凝土内支撑的中心标高（相对标高）分别为：

第一道：-1.800m；

第二道：-6.300m；

第三道：-10.800m。

③支撑体系所采用的三道混凝土内支撑及围檩的混凝土强度等级分别为C35、C40、C40。第一道内支撑通过压顶冠梁与地下连续墙锚固连接，第二道、第三道混凝土内支撑通过围囹与地下连续墙中的预埋钢筋锚固连接。

3.3 立柱设计

①为在基坑开挖过程中承担三道混凝土内支撑所产生的竖向荷载，在内支撑体系中设置立柱桩62根。立柱桩在基础底板以上为角钢格构柱，基础底板以下为钻孔灌注桩。

②角钢格构柱的截面尺寸为460mm×460mm，所采用角钢的规格L160mm×14mm。

③立柱桩底部采用900钻孔灌注桩，桩长约L=30m，要求按桩端持力层为（5-2）中风化砂砾岩层，桩端进入中风化砂砾岩不小于2.0m。桩端采用后压浆工艺。灌注桩所采用混凝土强度等级为C30。

④灌注桩底部采用桩端后压浆工艺，每根桩端的注浆水泥用量不小于1.5t。

4 施工要求和基坑监测要求

4.1 地下连续墙施工要求

①槽长误差±5 cm，槽段沿竖向向相邻槽段偏移不大于5 cm；

②槽宽误差不大于±2 cm，墙面突出部分应凿平，凿平后墙面高差应小于5 cm；

③墙顶中心线允许偏差±3 cm；

④槽段垂直度满足1/400；

⑤墙顶标高误差±3 cm；

⑥插筋左右偏差不大于2 cm，上下偏差不大于2 cm；

⑦混凝土应连续浇灌，不得留水平施工缝；

⑧槽底沉渣厚度应小于10 cm（浇灌混凝土前）。

4.2 立柱桩施工要求

①护筒中心与桩位中心偏差小于3cm；

②桩底沉渣厚度≤10 cm；

③成桩中心与设计桩位中心偏差≤5 cm；

④桩身垂直度≤1/200；

⑤钢格构柱应保证垂直于水平支撑，其垂直度≤1/300；

4.3 报警界限

场区各部位监测预警值见表2。

5 结语

深厚软土层中超深基坑支护设计与施工的关键技术问题在于不仅要确保基坑自身结构及周边环境的安全，同时要考虑到后续土方及主体结构施工的快捷方便。本基坑支护设计由于周边环境限制，无支护结构空间，只能采用地下连续墙+内支撑的联合支护方式，达到了经济合理、施工时间短的目的。本基坑支护设计与施工的成功经验可供类似基坑工程借鉴。

表2 支护体和周边预警值

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[2]GB50330-2002，建筑边坡工程技术规程[S].

[3]DB42/159-2004 基坑工程技术规程[S].2004 (Technical Specification for Engineering of Foundation Excavation[S]. 2004.

[4]徐杨青，深基坑工程设计方案优化决策与评价模型研究[J]，岩土工程学报，2005，27（7）：844～848.

[5]刘国彬, 王卫东. 基坑工程手册[M]. 第2版. 北京：中国建筑工业出版社，2009.

Design and Application of Super-deep Foundation Pit Support by Underground Continuous Wall in Thick Soft Soil Layers

ZHANG Feng

(Wuhan Design & Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Wuhan 430064)

To take the super-deep foundation pit support in thick soft soil on the f rst-rank terrace of the Yangtze River in Wuhan as an example, according to the specific engineering geology and surrounding construction environment, we introduce the technical solution plan of underground continuous wall support, the specif c parameters of construction and monitoring. The results of practice show that our solution plan not only ensures the safety of foundation pit and the surrounding engineering, but also saves money and time. It can be benef cial to similar foundation pit supports.

Underground continuous wall; Soft soil; super-deep foundation pit

TU473.2

A

1007-1903（2014）01-0046-04

张 峰(1981- )，男，硕士，主要从事岩土工程勘察、设计及科研工作。