软土块石地质超深地下连续墙施工技术

林相春

（飞阳建设工程有限公司，福建 莆田 351100）

1 引言

软土块石地质超深地下连续墙的施工工艺相对比较复杂，在成槽过程中，施工操作不恰当就会造成墙体出现塌孔，连续墙的刷壁过程中[1]，清理不到位会产生墙体渗漏及夹层等问题，还会由于软土块石地区环境因素的影响，使超深地下管线比较错乱，存在很多不明障碍物，给连续墙体的施工带来很多难题[2]；针对软土块石地区超深地下连续墙施工技术的研究，也综合考虑了意大利的连续墙体施工技术，并陆续研究了预应力施工技术，将两者结合起来已经在全国范围内被广泛应用[3]。

文献[4]针对广州某地铁车站的交通枢纽施工工程，分析超深地下连续墙对周围建筑物的影响。对深异形地下连续墙体的施工技术进行了分析，钢筋笼吊装技术以及预防槽壁坍塌技术等，文献[5]介绍了紧邻地铁超深基坑嵌岩地下连续墙施工过程中的关键技术，有效结合了咬合桩对连续墙槽壁进行了双重防护，保证了紧邻地铁超深基坑的安全，最后通过自动监控系统检测了地铁隧道的变形情况，保证了紧邻地铁隧道的安全。本文研究了软土块石地区超深地下连续墙施工技术，从而提高软土块石地区超深地下连续墙的隔水防渗效果。

2 软土块石地区超深地下连续墙施工技术设计

2.1 建立地下连续墙的力学分析方程

软土块石地区超深地下连续墙在施工过程中的受力分析与受到外载荷的单支点排桩计算模型类似[6]。地下连续墙的力学分析方程推导过程如下。

第一步：选取地下连续墙的顶端中心作为原点，开挖深度为z，开挖深度的水平方向为y，地下连续墙顶部受到水平外力的弯矩的影响，将开挖面以及土压力面的分布载荷分别记为qa和qb。

第二步：分析地下连续墙施工过程中的受力情况，截取地下连续墙受力微分单元dz进行力的平衡分析，受力微分单元的左右两侧分别会受到qa和qb的影响，合力记作qadz和qbdz，受力微分单元上下截面分别作用水平剪力Q、Q+dQ，弯矩M、M+dM。

第三步：对受力微分单元dz进行力平衡分析，得到

因此，可以得到

由于M与y之间的二阶微分关系为

其中，EI表示连续墙的抗弯刚度，将其假设为常数，结合公式(3)和公式(4)得到地下连续墙在施工过程中的微分方程

以上采用力平衡方法分析了地下连续墙的受力微分单元，将水平剪力代入到连续墙的力平衡分析中，建立了地下连续墙的力学分析方程。

2.2 计算Ⅱ型接头嵌固深度

Ⅱ型接头比较适合软土块石地区超深地下连续墙的施工中，Ⅱ型接头的顶端存在一定约束，会在底部的深埋岩中形成嵌固桩[7]。Ⅱ型接头在应用时会受到连续墙的水平载荷影响，而嵌岩桩的水平位移还会受到嵌固度K的影响，当K=1时，嵌固桩的水平位移是最小的。接下来以软土块石地区超深地下连续墙的岩面作为嵌固点，来分析Ⅱ型接头的受力情况，计算Ⅱ型接头的嵌固深度[8]。Ⅱ型接头嵌岩力学分析模型如图1 所示。

图1 Ⅱ型接头嵌岩力学分析模型

Ⅱ型接头嵌岩力学分析模型存在如下假设。

1）Ⅱ型接头的嵌固深度在Ze范围内的应力近似按照两个全等的三角形分布，如图2 所示。

2）施工的水平力F2和Ⅱ型接头底部摩擦阻力对Ⅱ型接头的底部影响忽略不计。

Ⅱ型接头嵌固端的最大压应力为

图2 Ⅱ型接头的嵌固深度应力分布图

其中，C表示施工的安全系数，通常取值为0.5；β表示将连续墙岩体中竖向抗压强度换算成横向的折减系数，通常取值为0.5～1.0，β的取值根据连续墙岩体的构造而定[9]，节理发达的岩体构造取小值，否则取大值；Ra表示极限抗压强度。

通过求解软土块石地区超深地下连续墙的嵌岩段在Mz和基岩对Ⅱ型接头侧压力作用下的力矩平衡方程，得到Ⅱ型接头嵌固深度的计算公式为

公式(7)中，MH由下式得到

其中，b表示Ⅱ型接头的宽度。

以上在引入Ⅱ型接头嵌岩力学分析模型的情况下，计算了Ⅱ型接头嵌固端的最大压应力，通过求解Ⅱ型接头侧压力作用下的力矩平衡方程，计算了Ⅱ型接头的嵌固深度，接下来通过软土块石地区超深地下连续墙施工流程设计，来实现软土块石地区超深地下连续墙的施工。

2.3 软土块石地区超深地下连续墙施工流程设计

针对软土块石地区超深地下连续墙的周边环境、地质条件以及预应力锚杆给软土块石地区超深地下连续墙施工带来的困难[10]，设计了软土块石地区超深地下连续墙的施工流程，从而对软土块石地区超深地下连续墙施工的每一个环节进行预控。软土块石地区超深地下连续墙施工流程如图3 所示。

在软土块石地区超深地下连续墙施工流程中，利用接头管吊装钢筋笼和灌注导管，最后结合接头管，来整理汇总施工资料，并提交施工报告，实现软土块石地区超深地下连续墙的施工。

图3 软土块石地区超深地下连续墙施工流程图

3 实例分析

3.1 工程概况

选取某市地下停车场与地上办公结合的政府办公楼，政府地上办公一共有6 层，地下停车场一共两层包括夹层。政府办公楼的地平标高为12.8～13.4m 之间，基坑的底部标高大约为1.05m，深度大约为12.4m。拟建政府办公楼的占地面积大约为3 300m2，长度为48m，宽度为65m。该工程共分为5 项施工子工程，即基坑地下连续墙、土方挖运、圈梁、桩基以及内支撑系统拆除等。

3.2 施工过程

1）首先开始进行软土块石地区超深地下连续墙的试桩施工工作，工程的3 根试桩都要进行中风化砂砾岩处理大约2m 左右。连续墙的试桩结束以后，开始制作软土块石地区超深地下导墙，进行连续墙施工测量、浇筑混凝土、放线、挖槽以及绑扎钢筋等，2 个月以内完成政府办公楼东段导墙和北段的混凝土浇筑工作，软土块石地区超深地下连续墙槽段施工现场图如图4 所示。5月9 日开始软土块石地区超深地下连续墙的第一抓，5 月10 日开始浇筑连续墙的第一个槽段。

图4 软土块石地区超深地下连续墙槽段施工

2）钢筋笼起吊和入槽是连续墙施工中的一项关键工序。钢筋笼起吊后，由于钢筋丝网的重量比较大，不容易翻身，而且往往一边有工字钢，另一边无工字钢，导致钢筋笼起吊的不平衡，容易使连续墙施工过程发生安全事故，对此，工程项目部进行了施工对策的研究。先选择合适的吊点对每个网孔进行吊点，然后用水平钢筋对每个吊点进行加固，并严格保证U 型夹的焊接质量。然后在起吊之前要派专业技术人员逐条检查起重机的工作状况、钢丝绳是否被剪断或松脱、U 形卡是否被拧紧、吊点位置是否正确、吊点强度是否增强、肩部焊接是否平整、滑轮是否安装正确等，并填写施工设备检查记录表，双方签字确认之后才可以进行起吊施工，最后起吊过程中必须由专业人员指挥，操作者通过专业人员的信号指挥，来进行施工作业。

3）6 月20～27 日之间，政府办公楼的施工地区持续降雨，导致该区域的地下水位上涨，由于施工区域内的E7 槽段上有一层厚淤泥质粉质黏土，被雨水完全浸泡之后，就会导致槽段发生蠕动滑移，28 日塔机在施工过程中由于槽口支腿处的局部力量比较集中，导致E7 槽段的钢筋下放时发生塌方事故。当塌方事故发生以后工程项目经理亲自到现场指挥工作，连夜进行工程抢修。然后在距离导墙半米处插入钢筋网片，在混凝土内搅入生石灰和水泥，填入到塌方区域内，并分层将其夯实紧密，达到工程的强度要求之后开始进行E7 槽段的施工。

4）6 月27 日，在软土块石地区超深地下连续墙施工向南推进的同时，项目部决定启动政府办公楼工程桩的施工，计划1 周以内完成7 根工程桩。软土块石地区超深地下连续墙与工程桩同步施工，高峰期同时施工包括5 台桩机、2 台旋挖机、软土块石地区超深地下连续墙挖沟机和2台起重机。7 月20 日以前，软土块石地区超深地下连续墙的最后一段混凝土浇筑完成，施工现场全部转入工程桩施工。

5）7 月28 日将软土块石地区超深地下连续墙的工程桩施工向南移动，施工机械进入工程施工区域的北面，将北面场地的水平标高降至-2.4m 的相对高度，同时，开始拆除该段软土块石地区超深地下连续墙桩头上的混凝土，然后内支撑施工队进入施工现场，绑扎钢筋和模板，并开始内支撑施工。

6）8 月10 日，政府办公楼软土块石地区超深地下连续墙的北侧工程桩和立柱桩柱全部施工完毕，施工设备全部向南部移动。为了抢工期，将施工区域内北侧场地的标高降至-2.4m。紧随断桩头，内支撑施工队向北施工天车梁及内支撑，然后逐步南下。9 月8 日，第二次降水开始，基坑场地高度降至-8.9m。

7）软土块石地区超深地下连续墙施工时，首先在-8.9m 高处凿除地下连续墙，凿除软土块石地区超深地下连续墙内预留的腰梁钢筋，焊接腰梁斜筋，铺设连续墙的腰梁及第二道内支撑处的钢筋，然后浇注混凝土。10 月底之前完成软土块石地区超深地下连续墙的腰部支撑和内支撑。

8）在完成连续墙的基坑南面内支撑以后，施工区域北面内支撑已达到整体设计强度的80%，最后一层混凝土由北向南进行挖运，整个基坑在4 月20 日的高度降至-12.85m。

3.3 结果分析

将软土块石地区超深地下连续墙施工技术应用到3.2 的施工过程中，得到下列结果。

3.3.1 连续墙防水率试验

在政府办公楼连续墙施工工程中，采用软土块石地区超深地下连续墙施工技术进行施工，得到连续墙防水率测试结果，如图5 所示。

图5 连续墙防水率测试结果

从图5 的结果可以看出，采用本文的地下连续墙施工技术进行政府办公楼的连续墙施工时，由于该施工技术在应用之前，建立了地下连续墙的力学分析方程，从而简化了地下连续墙的施工步骤，同时还使地下连续墙的防水率变高，提高了软土块石地区超深地下连续墙的隔水防渗效果。

3.3.2 连续墙的屈服强度试验

在政府办公楼连续墙施工工程中，采用软土块石地区超深地下连续墙施工技术进行施工，得到连续墙的屈服强度测试结果，如图6 所示。

图6 连续墙的屈服强度测试结果

从图6 的结果可以看出，当连续墙的厚度为0.3dm 时，连续墙的屈服强度就达到了53N/mm，随着连续墙的厚度变化，由于该施工技术通过计算Ⅱ型接头嵌固深度，强化了连续墙的屈服强度，从而提高了软土块石地区超深地下连续墙的隔水防渗效果。

4 结语

本文提出了软土块石地区超深地下连续墙施工技术，实例分析结果显示，该施工技术可以提高软土块石地区超深地下连续墙的隔水防渗效果。但是本文仅针对施工技术展开了深入研究，今后还需要加强施工设备的改进，从而使连续墙施工技术更广泛被应用于建筑领域中。