预制截断拼装深基坑地下连续墙方案研究

邓剑荣

预制截断拼装深基坑地下连续墙方案研究

邓剑荣

（广州地铁设计研究院有限公司，510330，广州//高级工程师）

地下连续墙是深基坑支护工程中一种重要的围护结构形式。传统的地下连续墙施工工艺是在连续墙成槽的同时现场制作钢筋笼，待成槽完成后将钢筋笼吊装到槽内，再浇筑混凝土，形成地下连续墙体。该工艺需要现场有钢筋笼加工场地，而且地下连续墙的混凝土是水下浇筑，钢筋笼定位难，混凝土浇筑质量难以保证。介绍了针对上述问题的解决方案：地下连续墙采用工厂化预制拼装结构；连续墙的侧边接头采用榫接，并采用多道防水措施，保证接头防水效果；连续墙的竖向截断拼装采用钢结构拼装，提高施工效率。该方案可显著提高地下连续墙施工质量，节约施工工期，增强地下工程的安全性。

深基坑；地下连续墙；榫接；截断拼装

Author′s addressGuangzhou Metro Design and Research Institute Co.，Ltd.，510330，Guangzhou，China

深基坑工程在城市建设中经常遇到，地铁、地下商场、地下车库等工程都离不开深基坑支护。

地下连续墙结构是深基坑支护结构中一种重要形式，其利用连续的竖向墙体结构形成围闭的空间，再结合水平支护体系置换出连续墙围闭范围内的土体，形成可用以建设的空间。地下连续墙因其用钢筋混凝土结构形成了连续的围闭体，可以有效阻隔地下水土流失，被普遍认为是一种最安全的深基坑支护形式。地下连续墙结构也有其不足之处，当地下连续墙较长，达到20 m以上时，钢筋笼的制作和吊装都有一定的风险，且在水下钢筋笼定位难，水下浇筑混凝土的质量也难以保证，因此地下连续墙经常出现空洞、露筋、侵限等问题。

随着我国工程建设水平的发展，对工程质量和安全的要求越来越高，地下连续墙的施工工艺急需提高，预制地下连续墙［1-5］结构的研究应运而生。目前，国内对于预制地下连续墙的研究大体分为两类：一类是预制连续墙接头构建，用预制接头构建连接现浇混凝土墙体，保证接头部位的施工质量；另一类是预制整块地下连续墙板，墙板与墙板之间直接连接。这两种预制地下连续墙结构都尚存在不足：第一种虽然解决了接头问题，但是未解决整个连续墙施工质量及施工周期问题；第二种虽然实现了全预制，但当连续墙长度达到10 m以上时，运输和吊装都很困难。鉴于此，本文提出一种预制截断拼装地下连续墙结构，既能实现地下连续墙结构的全预制，又能简化连续墙的运输和安装工艺，提高施工质量，缩短施工周期。

1 预制地下连续墙侧边连接方案

地下连续墙的侧边连接接头需要满足连续墙之间的接缝止水要求，同时传递墙间剪力。常用的地下连续墙接头有锁口管和工字钢两种，这两种连接形式适合于现浇地下连续墙结构。本文提出一种适合于预制地下连续墙的榫接结构形式，榫接的地下连续墙结构平面布置图如图1所示。这种榫接形式还可以优化，将榫头和凹槽设计成自卡形式，让墙幅与墙幅之间连接紧密，不易错位。

图1 预制拼装地下连续墙榫接平面示意图

预制拼装地下连续墙立、剖面示意图如图2所示。连续墙与连续墙接头位置凸榫和凹槽位置采用3 mm厚钢板包边，一方面对接口进行保护，防止施工过程中受损，另一方面便于后续防水补强措施的实施。

图2 预制拼装地下连续墙立、剖面示意图

2 侧向连接止水方案

地下连续墙的侧向连接止水质量控制至关重要，如若连续墙连接漏水，会导致地下水流失，从而引起基坑周边建（构）筑物不均匀沉降，造成破坏；连续墙接头漏水还可能引起墙后泥沙喷涌，导致基坑垮塌。采用预制地下连续墙工艺后，连续墙侧向连接的止水可以实现多道设防。

（1）榫接位置设遇水膨胀止水条。在预制地下连续墙的榫接的凸出位置两侧粘贴遇水膨胀止水条，形成第一道防水。该止水条在连续墙准备吊装下槽时粘贴，以保证止水条的效果。

（2）接口位置注浆止水。连续墙侧向连接位置，即榫槽预留一定空隙，在空隙内注浆，对接头位置的空隙进行封堵，形成第二道防水。该浆液可采用超细水泥浆液，注浆时要控制压力，以免引起墙位置移动。

（3）Ω型止水钢板止水。当第一道、第二道防水效果不够理想，未能杜绝地下水的渗漏时，则可以采用Ω型止水钢板焊接在地下连续墙接头位置的包边钢板上，形成第三道防水，彻底杜绝地下水渗漏。第三道防水示意图如图3所示。

图3 Ω型止水钢止水条示意图

3 预制地下连续墙竖向截断拼装方案

预制地下连续墙最关键性技术就是竖向截断拼装工艺，只有实现了竖向分段拼装，才能将长大地下连续墙分成小块，进行制作、运输和安装。否则，因为地下连续墙体量太大，制作场地、运输工具、运输路线以及吊装设备都将成为制约预制地下连续墙应用的掣肘。

本文提倡将地下连续墙分块（宽（水平向）4 m至6 m、长（竖向）6 m至10 m的小块）预制，在工厂预制好后运输至施工场地。在地下连续墙成槽结束后，分块吊装预制连续墙，并在槽口导墙位置进行竖向拼接，直至所有分块拼装完成，自下而上形成整幅墙片。预制地下连续墙的接头采用型钢接头，以加快接头位置施工效率，接头构造横剖面示意图如图4所示。预制地下连续墙接头立面示意图如图5所示。

图4 预制地下连续墙竖向分段接头横剖面示意图

上下接头之间通过连接螺栓连接，在连接前，需要在钢板内填充止水材料或在钢板连接部位贴雨水膨胀止水条。在连续墙接头处，两边各留出800 mm左右空间，用以设置临时固定装置，通过该临时固定装置将下方墙体固定在导墙上，以便连接上方墙体。在图5中，竖向勒板间距不超过500 mm。在螺栓孔位置，若因为下方墙体质量过大，使得螺栓容易弯折，则可在螺栓孔上下增加竖勒。螺栓的数量自下而上可逐渐增加。

图5 预制地下连续墙竖向分段接头立面示意图

对于接头位置的止水，也可以通过在接头钢板上预留注浆孔，将接头钢板之间的空隙填满以止水；或是用钢板将缝隙焊接上，堵住水流通道。

用以固定下方连续墙的临时构件示意图如图6所示。

图6 临时构件示意图

在施工过程中，可用型钢梁穿过箱型临时构件的中空位置，将下方的预制地下连续墙临时固定到导墙或特制构件上，然后进行上下预制地下连续墙组装。

4 钢结构接头技术经济分析

4.1 钢结构接头受力分析

假设地下连续墙厚800 mm，勒板水平间距500 mm，上下接头板总宽度取540 mm，板厚20 mm，钢材为Q235钢，则每延米型钢接头结构抗剪承载力为2 592 kN；每延米型钢接头结构抗弯承载力为107 600 kNm；每延米型钢接头结构抗拉承载力（由12颗连接螺栓提供，假设连接螺栓为8.8级M24，采用高强度摩擦型连接，摩擦面抗滑移系数取0.45）为1 701 kN；每延米钢筋混凝土连续墙抗剪承载力（C30混凝）为730 kN；取钢筋混凝土结构自重为25 kN/m3，假设接头部位可满足长度为L的连续墙自重拉力，则L为36.5 m；每延米钢筋混凝土连续墙抗弯承载力（C30混凝土，内外侧配筋取HRB400 E28@100）为1 444 kNm。

根据以上分析可知：每延米型钢接头结构抗弯、抗剪承载力要高于每延米钢筋混凝土地下连续墙结构的抗弯、抗剪承载力；接头部位承受的拉力也较大，可以承载36 m长地下连续墙自重，满足工程需要。

4.2 工程造价分析

根据核算，每一个接头位置每延米地下连续墙接头型钢用钢量约为0.7 t；每个接头每延米地下连续墙如果用钢筋混凝土结构替代，则钢筋混凝土结构为0.24 m3，假设钢材综合单价为3 000元/t，地下连续墙混凝土结构综合单价为2 500元/m3，则每个接头处每延米造价增加约1 500元；一个标准站周长假设为500 m，在连续墙中部设置一道连接接头，则总费用增加约75万元，费用增加较少。

4.3 工期对比分析

传统的地下连续墙施工一般采用跳槽施工方式，在一幅墙成槽完成后，开始下一幅墙的成槽作业，同时对上一幅成槽完成的墙进行吊装钢筋笼和浇筑混凝土作业，作业时间主要由成槽时间控制；采用预制拼装地下连续墙后，作业时间仍由成槽时间控制，故采用预制拼装地下连续墙结构对工期无影响。

5 结论与讨论

（1）地下连续墙结构采用预制截断拼装结构形式，实现了工厂化生产，保证了连续墙的施工质量，提高了工程安全和生产效率。

（2）截断拼装形式可真正意义上实现预制地下连续墙结构的应用和推广，特别是对于深度超过20 m的基坑，连续墙分成小块吊装，减小了高空作业的风险。

（3）预制地下连续墙竖向分段连接采用钢结构形式连接，可加快连接位置的施工效率，最大程度上减少成槽后槽壁暴露时间，从而提高了工程安全性。

（4）由于地下连续墙采用工厂化生产，施工质量有保证，连续墙的接头防水也可以有效控制，通过多道设防，可有效阻止地下水土的流失。

［1］王卫东，邸国恩，黄绍铭.预制地下连续墙技术的研究与应用［J］.地下空间与工程学报，2005，1（4）：569-573.

［2］杨志强，杜民.预制地下连续墙设计与成套施工工艺［J］.建筑技术，1999，30（3）：180-181.

［3］赵旭光.预制地下连续墙接头在深基坑中的应用［J］.天津建设科技［J］.2014，24（3）：19-21.

［4］赵启嘉.预制地下连续墙在地铁工程中的应用研究探讨［J］.科技创新导报，2015，12（21）：96-97.

［5］黄志豪.预制地下连续墙施工工艺研究［J］.山西建筑，2004，30（17）：73-74.

On the Truncated and Assembled Prefabricated Underground Slurry Wall

DENG Jianrong

Underground slurry wall is an important enclosure structure form that supports the deep foundation pit.Traditional construction technology is to make a steel cage on the site which is hoisted into the wall slot for grouting.This technology demands a processing place and is often affected by the strata and ground conditions due to the underwater casting concrete.In order to address the quality problems，a new technology is introduced，which uses the prefabricated underground continuous wall structure made in factory，taking joggle joint at the side of slurry wall and multichannel waterproof measures to ensure the stop-water effect for slurry wall；while the vertical truncated assembly uses steel structure assembly to ensure the engineering quality and enhance the construction efficiency.This new technology is proved to have higher quality and shorter construction time limit，it can enhance the safety of underground engineering.

deep foundation pit；underground slurry wall；joggle joint；truncated and assembled

TU476+3

10.16037/j.1007-869x.2017.08.026

2017-03-27）