近海岩层地质条件下的深基坑地下连续墙支护体系设计与施工

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

大连绿地中心项目位于东港新区CBD 核心区中心位置，主体建筑高度达到518 m，为东北亚第一高楼，定位为甲级写字楼、顶级商区、白金五星级酒店和高端海景公寓。北侧为达沃斯国际会议中心，西侧为住宅项目万达公馆，向北300 m左右为大海。本工程基坑面积17 500 m2，基坑总延长米为542 m，基坑底板面标高－24.10 m，基坑普遍区域开挖深度为22.85 m，主楼区域开挖深度为26.65 m（图1）。

2 工程地质条件

本项目场地地貌为海漫滩，现经人工回填，地形平坦。各岩层岩性由上到下为素填土、淤泥质粉质黏土、碎石、全风化板岩、强风化板岩、中风化板岩、全风化辉绿岩、强风化辉绿岩、中风化辉绿岩。

图1 项目地理位置示意

根据野外观测及抽水试验结果，拟建建筑场地地下水量较大，主要受海水及大气降水补给，并受到潮汐的一定影响。因此，做好基坑止水工作对工程建设影响很大。地下水有2 种形式：一是赋存于场地上第四纪土层中的孔隙水，属于潜水，主要由海水补给，主要含水层为素填土、淤泥质粉质黏土、碎石；二是赋存于基岩裂隙中的基岩裂隙水。

3 基坑支护方案[1-4]

本基坑濒海，地下水丰富。综合考虑本工程的重要性、基坑周边环境、止水效果及变形控制等因素，选择地下连续墙加预应力锚索作为支护形式。地下连续墙接缝处上部土层采用的高压旋喷桩止水，下部岩层采用双液注浆，每个接缝设3 根桩。

基坑坑内无支撑体系，开挖过程中采用锚拉系统受力，普遍区域采用5 道锚索（图2）、局部6 道，主楼区采用7 道锚索。支护平面如图3所示。

图2 普通区锚索剖面

图3 锚索支护总平面布置

4 地下连续墙设计与施工

4.1 地下连续墙设计概况

本基坑地下连续墙厚度为800 mm，墙顶标高－4.60 m，嵌入压顶圈梁100 mm，墙顶插入坑底以下4 m。地下连续墙有效长度为24.85 m（普遍区）、26.65 m（临近主楼区）、29.65 m（主楼区）。地下连续墙混凝土等级C35（水下提高一级为C40），混凝土抗渗设计等级为P12。地下连续墙纵向主筋和水平钢筋采用HRB400级钢筋，主筋保护层厚度在迎坑面为50 mm、在迎土面为70 mm。地下连续墙采用圆形锁口管柔性接头。

由于本工程采用预应力锚索，锚索须穿越地下连续墙，因此通过在地下连续墙上预埋钢套管以便锚索顺利穿越地下连续墙。

4.2 地下连续墙施工工艺

地下连续墙施工采用“抓铣结合”施工工艺，上部浅层采用液压抓斗式成槽机施工，深层采用铣槽机施工[5-7]。

4.2.1 地下连续墙槽底注浆

地下连续墙每幅槽段内设置2 根注浆管，注浆器采用单向阀式注浆器，注浆管均匀布置，管底位于钢筋笼底以下200～500 mm。墙身混凝土达到设计强度的70%后方可注浆，注浆压力必须大于注浆深度处土层压力，且最高不宜超过4 MPa。每根注浆管的水泥用量为1.5 t，注浆管采用Φ33.5 mm×3.25 mm钢管。

墙底注浆终止标准实行注浆量与注浆压力双控的原则，以注浆量（水泥用量）控制为主，注浆压力控制为辅：当注浆量达到设计要求时，可终止注浆；当注浆压力＞4 MPa并持续3 min，且注浆量达到设计注浆量的80%时，可终止注浆。

4.2.2 地下连续墙接缝止水

地下连续墙接缝处内侧设置围护壁柱，外侧设置高压旋喷桩联合双液灌浆工艺进行幅间止水，待地下连续墙施工结束并达到设计要求强度后施工（图4）。

图4 止水旋喷桩平面示意

在各幅地下连续墙之间上部土层采用Φ1 000 mm@700 mm高压旋喷桩，下部岩层设双液灌浆进行幅间止水。高压旋喷桩施工至全风化岩层底部（即强风化岩层顶），全风化岩层以下土体至地下连续墙底采用双液灌浆工艺进行止水，挤压充填双液水泥和水玻璃混合浆液，浆液固结后可以提高墙缝的止水性能。接缝外侧先施工底部灌浆，再施工上部高压旋喷桩，搭接不小于500 mm。

高压旋喷桩施工参数：

（a）高压旋喷桩采用P.O 42.5水泥，Φ1 000 mm，搭接长度300 mm。水泥∶粉煤灰（钠基土）=1∶0.05，水泥用量360～550 kg/m3。水泥浆液的水灰比为0.8。

（b）高压旋喷桩施工采用二重管法，气压不小于0.7 MPa，水泥浆液流压力大于25 MPa，旋喷提升速度15～25 cm/min，水泥浆液流量大于30 L/min。当注浆管置入钻孔，喷嘴达到设计标高即可喷射注浆。喷射注浆参数达到规定值后，按旋喷桩的工艺要求，提升注浆管，由下而上喷射注浆。钻孔提升钻速10～15 r/min。

双液灌浆施工指标：

（a）双液灌浆中水泥和水玻璃混合浆液采用体积比为1∶（0.5～0.6）的方式混合；水泥浆配成水灰比为0.6～0.7的浆液。

（b）注浆速度按20～30 L/min控制，注浆压力控制范围在0.5～2.0 MPa之间。

5 预应力锚索设计

锚索应采用干法成孔，成孔孔径不小于150 mm。各道预应力锚索位置竖向对齐。

锚索注浆浆液采用纯水泥浆，强度等级为M30。注浆水泥采用P.O 42.5水泥，水灰比为0.45～0.55。

锚固体采用二次注浆成锚工艺，第1次采用常压注浆，第2次注浆压力为2.0～3.0 MPa。二次注浆时间间隔根据现场试验确定，并且二次注浆在一次注浆形成的水泥结石体强度达到5 MPa后进行。

预应力锚索通过在地下连续墙内的预埋套管进行钻孔施工，预埋套管与锚板焊接成型后预埋在地下连续墙内。预应力锚索张拉通过锚头盖板、斜铁组成的承压垫座作用在预埋锚板上。

注浆体28 d无侧向抗压强度标准值不得低于30 MPa，预应力锚索采用Φ15.2 mm的钢绞线，强度标准值应为1 860 N/mm2。

6 整体设计工况

（a）待导墙达到设计强度后，再进行地下连续墙的施工。待地下连续墙达到设计强度的80%后，进行帷幕灌浆、高压旋喷、地下连续墙接缝处止水施工。

（b）基坑内土方开挖至第1道压顶圈梁面标高，开槽浇筑第1道压顶梁。

（c）待混凝土压顶梁达到设计强度的80%后，沿基坑周边分段开挖沟槽至第1道锚索标高，施工第1道外拉锚索。

（d）待第1道锚索锚固体达到设计要求并对锚索进行张拉锁定后，基坑内土方向下分区、分块、分层开挖至第2道锚索标高，再施工第2道外拉锚索。

（e）第3～7道施工方法同上。

7 土方开挖

（a）基坑挖土遵循先撑后挖的原则，以岛式、分层、分段、对称开挖。

（b）基坑最底部锚索以下的土方开挖采用盆式开挖的方式，基坑边坡留土范围不小于10 m，中部开挖至基底时应及时浇筑垫层，待中部垫层形成并达到设计强度要求后分块、抽条开挖基坑周边的边坡，最后浇筑贯通整个垫层。

（c）土方开挖过程中，土体无支撑暴露时间不超过48 h，开挖面地下连续墙无支撑暴露长度不大于30 m。

（d）基坑内明排水沟及集水坑不得设置于基坑周边，距离围护体至少保证大于5 m。

（e）本工程下部岩层土方开挖采用机械破碎，以减少对围护墙体的影响。

8 结语

本工程应做如下监测：

（a）围护桩垂直和水平位移以及墙身测斜；

（b）锚索内力监测；

（c）坑外土体测斜；

（d）地下管线的水平位移计沉降；

（e）邻近建（构）筑物（管沟、暗渠）的沉降；

（f）周边道路路面沉降；

（g）地下水位监测。

本工程基坑属于大连地区特有的海岩地质深基坑，基坑采用地下连续墙作为围护体，锚索作为支护，这不但是地下连续墙在大连的首次应用，也是在此类海岩地质基坑的首次使用。

根据施工现场的观察及监测数据（表1），除少量锚索孔洞出现轻微渗水外，地下连续墙在隔断地下水方面取得了显著效果。另外，监测数据表明，基坑及周围环境变形轻微，周边及基坑的沉降安全。在场地有限、工作面不足的施工条件下，地下连续墙的围护方案不仅提高了施工效率，也在基坑整体的安全性、工期缩短等方面取得了良好的实效。

表1 监测报警值