超深地下连续墙施工措施研究及分析

刘晓亮，田雨，陈婷

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430070；2.荆州市四湖工程管理局，湖北 荆州 421002）

工程技术中一般把深度大于7m的基坑称为深基坑，深基坑技术在工程中一直都是一项难度较大，变化较快的项目技术。大型工程、地下工程都有此技术的应用。目前深基坑技术还存在较多问题需要克服，而深基坑失稳是深基坑工程中最常见也是最难克服的问题之一。影响基坑稳定性的因素主要有：土湿化程度、土类别、支护结构施工质量及基坑边坡坡度等。深基坑失稳不仅会造成经济损失，也会对周边环境也会形成威胁。基坑支护和围护是基坑工程中保证基坑稳定性的一种安全体系，选择适合的基坑支护及围护方案至关重要。深基坑地墙是深基坑工程中的必须工程，深基坑地下连续墙施工有三大成墙工艺：等厚度水泥土地下连续墙(TRD工法)、超深多轴水泥土搅拌桩（SMW工法）、水泥土地下连续墙基坑止水帷幕（CSM工法）。在工程中开挖深度超过10m的深基坑工程，对防水、抗渗、抗变形有较严格要求的工程、逆作法施工、基坑内空间有限，及30～50m的超深基坑工程一般都采用地下连续墙的围护方案。工程效率高、工程时间短、工程质量可靠、经济效益高这些都是地下连续墙的特点。

适宜周边复杂施工环境、占地少、防水抗渗性好、刚度大，但地下连续墙在施工时，废泥浆较难处理，且对施工方法及施工地质条件有较高要求，对于一些特殊地质条件，施工难度大。本文是基于有限元分析的情况下针对深基坑稳定性的问题作出一定分析。

1 工程概况

1.1 工程概况

工程为地下空间工程，总用地面积约85hm²，地面规划包括31个地块及区域内道路，地下规划建设建筑面积约138万㎡，共分为8层，最深处达-49m。本项目基坑为长条形，长度约420m，宽度约50m。设计基坑方案如下。①总体方案：明挖顺做法施工。基坑开挖深度沿长边逐渐增大，基坑采用分区开挖能够更好地控制地下水及挖土对变形的影响。②基坑围护：从东往西向道路两侧采用1000地墙的围护结构，南北向两侧、地铁区域及分隔墙围护结构采用1200地墙。③基坑水平支撑：沿竖向设3道混凝土支撑，根据开挖深度的变化，采用4-8道支撑，支撑形式采用了混凝土支撑与钢支撑相组合的方法。④基坑竖向支撑：立柱采用四角钢格构柱，立柱桩以充分利用工程桩为原则，并根据需要局部增设桩基。⑤基坑加固：地连墙利用15m∅850@600三轴搅拌桩的方法对地连墙槽壁进行了加固。采用桩长8.0m高压旋喷桩封底加固坑底。

1.2 深基坑地下连续墙

工程地下连续墙挖深区东西向两侧为1.1m型地墙，幅数为152幅，采用十字钢板刚性接头；南北向两侧及分隔墙区域为墙厚1.2m，十字钢板接头幅数为178幅。混凝土强度等级均为水下C35P10，垂直度要求均为1/300。地下连续墙最深处入中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩约 1.9m(成槽深度 70m)，接头采十字钢板接头。地下连续墙参数表见下表。

地下连续墙参数表

1.2.1 槽壁加固

槽壁加固施工前对搅拌桩位置进行定位放样，搅拌桩桩位处应探明和清除地下障碍物，并用素土换填分层压实。加固搅拌桩垂直度在施工前对其进行测试，每幅检测应不少于1个断面。三轴搅拌桩施工方案为槽壁加固。

1.2.2 槽段开挖

施工前应进行试成槽，通过超声波检测垂直度与成槽后4、8、12小时的槽壁坍缩数据、槽底成渣厚度，并据此选择合适的护壁泥浆配合比、槽壁稳定控制等技术参数，掌握最佳工艺衔接控制和清基方法等技术措施。两侧导墙间净距允许偏差小于±10mm，导墙平面位置允许偏差小于±10mm。槽长误差小于35mm，槽段沿竖向向相邻槽段偏移不大于35mm。槽宽误差不大于+20mm，墙面平整度应小于1000mm，内存墙凿平后面高差不小于20mm。槽段垂直度不大于1/300；槽段深度不得小于设计标高，且超深不大于+100mm。墙顶中心线允许偏差小于±10mm；墙顶标高误差不大于±20mm。槽内泥浆面应高出地下水位0.5m-1m，且不低于导墙顶面300mm。槽底成渣厚度不应大于100mm。

1.2.3 钢筋笼制作与安放

制作钢筋笼时分布筋与主筋交叉点100%电焊，电焊焊丝直径小于3.2mm，应避免咬伤主筋断面。钢筋笼吊筋长度根据导墙标高确定。钢筋笼应设置保护层垫块，并应在清槽、泥浆置换完成后及时入槽。钢筋笼起吊前要检查其整体刚度，预埋件位置数量，吊点可靠性。在吊装过程中，钢筋笼不应形成不可复永久变形，并且不能强制入槽。钢筋笼应一次吊装入槽，起吊后如发生散架，应重新制作焊接再入槽。地下墙内的预埋接驳器尺寸偏差控制在±15mm之内，并由施工单位制定相应的保护措施，由施工监理、设计核定，接驳器采用直螺纹滚丝工艺。钢筋笼主筋间距误差≤10mm、分布筋间距误差≤20mm、前后层钢筋网间距偏差≤10mm、钢筋笼长度误差≤50mm、钢筋笼宽度误差≤20mm、钢筋笼保护层误差≤10mm、预埋件、预埋钢筋、接驳器中心位置误差≤10mm、钢筋笼安装深度允许偏差≤20mm，两墙合一区域应满足结构设计地下墙配筋要求。

1.3 周围环境及地质条件

工程场地地势平坦，工程基坑东侧为荒地，对本项目实施无影响。基坑南侧上方有20kV高压线、下方有综合管廊横穿基坑。其中高压线为临时线路，协调后可直接拆除；综合管廊经调查，目前为空管，无管线入廊，根据项目的总体规划要求，计划将本项目范围内的已建管廊截断并拆除后进行临时封堵，在本项目中重新规划设计管廊干支线，按照新的规划设计恢复建设并与本项目区域外的已建管廊进行对接。按照施工进度计划安排，高压线及管廊计划在2019年3月进行拆除。基坑西侧为荒地，距基坑约204m存在废弃的化工厂房及10kV架空高压线，距离较远，对本项目实施无影响。基坑北侧为已建道路，对本项目实施无影响。道路地上有绿化、行道树、路灯、交通标识标牌等障碍物，已协调移交并已拆除。道路地下的各种管线除燃气管已通外，其余均为空管。目前基坑施工范围内燃气管两端已封堵，其他管线已协调移交，可直接拆除。根据现场踏勘及所提供管线图，目前本场地周边环境比较宽松，未发现有重点保护的建构物。

2 超深地墙施工存在的问题

拟建项目采用地下连续墙厚1.1m～1.3m，十字型钢接头，最大成槽深度约60m。地质勘察资料显示地层地质条件复杂，共穿过密实粉细砂（6.5m厚）、密实中粗砂（9.1m厚）、密实含卵砾石中粗砂（15.6m厚）、强风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩（2.0m厚），进入中风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等7层岩土。根据计算单幅钢筋笼（含索具）约在108.0吨左右，且岩层分布不均匀。地下连续墙成槽及钢筋笼吊装难度大。

3 工程措施

3.1 拟先进行试成槽

根据试成槽情况结合地质资料，试成槽采用带有自动纠偏系统重型抓斗SG70成槽机。同时根据地质情况变化投入铣槽机（抓铣结合）或旋挖钻机（抓钻结合）配合进行砂层（含卵砾石中粗砂）、入岩段地墙成槽施工。

3.2 严格把控导墙的工程施工质量，优化挖槽顺序，保证成槽垂直度

导墙采用整体式钢筋混凝土结构，分段进行制作，分段长度为30～50m，分段节点设在导墙墙肋拐角，导墙净距较地墙厚度外放20mm，即主体1200mm厚地墙，对应导墙宽度为1240mm；1000厚地墙，对应导墙宽度为1040mm。导墙高1.5m。

3.3 吊机选择、吊装工艺、钢筋笼刚度加强

最深地墙钢筋笼长约70.0m，且为十字钢板型接头，最重钢筋笼约102t重。选用400t履带吊作主吊、260t履带吊作为副吊吊装主笼，260t履带吊作主吊、180t履带吊作为副吊吊装主笼。吊装采用同胎制作分节吊装。其中上笼主吊（4点）+副吊（10点）14点吊，下笼采用主吊（2点）+副吊（2点）4点吊的吊放方式，以满足地下连续墙钢筋笼吊装要求。

3.4 防绕流措施

合理配置泥浆，试成槽确定泥浆参数，确定添加膨润土等外掺剂，保护槽壁的稳定性。

十字钢板与地墙水平钢筋采用双面焊接，端部采用50×5角铁，固定1m长，2mm厚铁皮防止绕流。十字钢板底部插入土体500mm，顶部至地墙翻浆高度。发生混凝土绕流时，需要在24h内处理，当绕流在导墙中时，成槽机不能直接清除时，可用镐头机破除。镐头机、吊车就位、吊车将泥浆泵放置导墙内，将泥浆抽掉，直至绕流混凝土露出泥浆面、镐头机将其破处、回放泥浆、成槽机抓除。当绕流在导墙底部时，而镐头机打不到时，需先将导墙破除，再处理绕流。制作导墙支撑模板支撑导墙、镐头机破除导墙、吊车泥浆泵就位，抽取泥浆直至绕流混凝土露出液面、镐头机破除、焊接导墙钢筋、回放泥浆、成槽浇混凝土、铺设钢板及路基箱、顶拔锁口管。当绕流部位在导墙以下4m或4m以下，镐头机无法破除时，利用锁口管冲击。找到绕流准确平面位置，放置好顶升泵，吊放锁口管、顶升泵抱紧锁口管、锁口管冲击、反复冲击、绕流混凝土破除、成槽施工。无法清除绕流时，利用旋挖机对混凝土切割。

4 结论

①地下空间工程结合实测数据，分析了超深地下连续墙的成槽工艺对深基坑稳定性的影响。

②工程建成后，深基坑稳定性有一定程度的提高。超深地下连续墙工艺在工程建设前后，深基坑满足防水抗渗流及稳定性要求。施工期超深地下连续墙成槽及绕流对深基坑稳定性存在一定影响，采取相应的防护和补救措施可以消除不利影响。

③工程经过对应的防护和补救措施后，超深地下连续墙对深基坑的稳定性存在的不利影响有一定程度的减少。