高层建筑基坑围护地下连续墙施工技术研究

胡桂宝，万成中，沈志亚，毛 景，魏云波

（1.南京江北新区建设和交通工程质量安全监督站，江苏 南京 210031；2.中建八局第三建设有限公司，江苏 南京 211500）

0 引言

在进行高层建筑的基础工程中，采用地下连续墙进行基础结构的围护是一种较为普遍的做法。当高层建筑施工所处位置地质条件复杂，且上层荷载较大的情况下，与以往单桩支护方式相比，从承载能力和抗渗性两个角度来看，地下连续墙都更加具有优势。同时，这一结构的强度和高度较大，整体性良好，能够有效抵抗地下土层的运动，并减小对周围建筑、管线、道路等变形的影响，推动整体工程安全性与稳定性的提高［1］。同时，当前由于高层建筑越来越复杂的功能需要和敏感的环境，在极大程度上制约着地下连续墙施工的进行，并对其提出了减小干扰、提升效率、提高环保安全性等方面的要求［2］。在进行地下连续墙的施工中，泥浆的调配、开挖、浇筑等都是工程中的一个重要环节。只有加强对这几个方面的管理，才能有效提高基坑养护工程的质量，从而为高层建筑提供良好的施工环境和地基基础。当前开展地下连续墙施工时，由于其规模不断扩大，随之而来地产生了诸多问题，偶尔还会发生质量安全事故等［3］。因此，为进一步提高地下连续墙的施工质量，提高其工作效率，本文下述将以英发睿智创新园建设项目为例，开展对其施工技术的相关研究。

1 工程概况

以英发睿智创新园建设项目为例，该工程地理位置位于南京市江北新区大桥北路 23 号，北侧为泰达路，南侧为旭日华庭小区，西侧为南京江北连锁公寓，东侧为大桥北路且紧邻在建地铁 S8 南延主体结构，局部与本项目相连。现场东西长约 92 m，南北长约 160 m，建筑结构总体占地面积约为 1.47 万m2。该建设项目的建筑面积为 107 052.44 m2，建筑层数为地上 23 层和地下 3 层，建筑总高度为 98.6 m，主体结构类型为框架剪力墙结构［4］。项目共建设 2 幢高层，投资总额约为 4.18 亿元人民币，项目结合周边地理环境优势，建设目标为实现对国际化科技研发办公楼的建设，建筑群体以研发办公为基准，功能包含加速器、服务平台、零售、餐饮、员工宿舍等，项目的开发是为了与江北新区共同构筑城市空间与产业跨越的载体，更好地打造高端完整的城市风貌。该工程项目在 2021 年 1 月 10 日开工，拟定在 2023 年 9 月完成施工。

2 高层建筑基坑围护地下连续墙施工

2.1 槽段开挖

在开展地下连续墙施工前，先完成对连续墙安装位置的槽段开挖。在施工过程中，使用双轮式铣槽机。双轮式铣槽机是基于液压抓斗成槽的，对切割系统和电子控制进行改进［5］。切割设备包括钢制刀架、液压马达、泥浆泵和磨具。设备上的铣轮可以根据不同的地层，配置不同的铣齿，对土体进行切割。通过泥浆泵将碾压后的土壤抽吸到地表筛分系统中，将淤泥与碎石进行分离，然后进行沉淀，再进入沟槽［6］。根据施工的幅宽及设备的开挖宽度，在每个施工阶段，采取三个钻孔，先两侧、后中部，以此确保施工过程中的受力均匀。挖到设计深度后，再进行多次套铣，以修正边界的平整度［7］。由于高层建筑地下连续墙是用工字钢连接的，为了保证一期的槽形钢筋笼和锁扣管的平稳下移，避免在二期槽铣槽时，因双轮铣的铣轮与工字钢的接头发生碰撞而导致接头损坏，从而影响连接质量，一期槽幅的槽宽宽度要求超过 600 mm，标准槽段单元槽施工顺序示意图如图1 所示。

图1 标准槽段单元槽施工顺序示意图

由于基坑围护施工区域内包含多种不同的地层结构，针对不同地层，其铣削参数设置不同，不同地层类型的铣轮转速与油缸压力对照表如表1 所示。

表1 不同地层类型的铣轮转速与油缸压力对照表

按照上述内容，针对不同地层完成对设备运行参数的设置。在施工过程中，如果由于岩体的整体性能较好，且双轮铣处于无临空面使得其运行效率较低时，则可采用旋转钻机进行钻孔，钻孔深度达到地下连续墙的设计基标高，然后利用双轮铣顺序开槽。导孔后壁的宽度都不超过 1.5 m，双轮铣铣轮的单次铣槽宽度为 2.2 m，依次按成槽段开挖［8］。为确保槽段的承载力，需要针对部分条件较差的软弱地基进行加固处理［9］。在成槽范围内采用双排规格为φ600@500 的二重管高压旋喷桩作为加固结构，在槽段中点与地下连续墙外距离 450 mm 位置上，设置这一加固结构。通过注浆加固的方式能够有效强化地基，同时起到一定隔绝承压水的效果，避免承压水对成槽施工造成负面影响。

2.2 钢筋笼结构吊装

高层建筑建设规模较大，由于钢筋笼所需的面积较大，所以在工程上采取了两台起重机的吊装方法。选用 100 t 型履带式起重机 1 台作为主要起重设备，50 t 型履带式起重机 1 台为辅助起重。根据施工计划，在工地上确定吊车的位置，并安排好设备进入工地。在吊装时，为了进一步提高该结构自身稳定性，可以事先在地上铺设水泥砂浆［10］。钢筋笼采用现场组装的方式设置，经过检验，确认没有问题后，在附近找一块平整的地方，将这一结构水平放置在现场。在吊装之前，完成对吊钩结构与钢筋笼结构的衔接，以确保吊装的平稳性。确认接头位置稳固后，即可进行吊装工作。吊车操作者在现场指导下，将吊杆逐渐抬起，拉紧吊绳，吊起50 cm 后，检验钢筋笼是否平衡，吊绳是否平稳。确定没有问题后，才缓缓上升到一定的高度，然后竖直上升到一个水平，停在指定的位置。此时，将钢筋笼均匀地放入，并在现场工人的指导下，对其进行精确地调整，以确保钢筋笼的正确安装。结合钢筋笼底部的紧固件，将钢筋笼固定在基座上，能够有效避免在后续混凝土浇筑时，钢筋笼出现位移，保证最终地下连续墙的施工效果符合设计要求。

2.3 混凝土浇筑施工与连续墙防渗处理

针对上述高层建筑施工项目，鉴于场地空间有限，对地下连续墙的浇筑采用了预制混凝土浇筑。用 5 台水泥车轮流运送，在浇筑之前，要注意混凝土的流动性，不能太稀或太黏，若存在离析现象则不可使用。为了提高注浆率，在每一槽段的两侧各设置一条管道，并在两端同时进行灌浆，以提高注浆率。在放置管道时，将管道一头插入钢筋笼内，在距基坑底部 50 cm 处停止。将管道的末端与灌浆设备相连，现场施工人员调整灌浆压力、灌浆速度等各项参数。在正式浇筑之前，先加少许水，一方面可以使管道保持湿润，避免水泥粘在管道上造成堵塞，另一方面也可以检测管道的畅通。确认没有任何问题后，就可以进行混凝土的灌浆。在混凝土继续灌注时，管道也要逐步地向上抽出。第一次浇筑到标高后，进行振捣，直至混凝土上表面没有气泡产生。在保持静置时间约 1 h，并在初凝结束后，混凝土会有一定的沉陷，然后进行二次浇筑，直至标高，盖上模板，进行养护。在此期间，应在 28 d 内随机选择几个检测点，检验其强度是否大于设计值 95 %，以此确保施工质量。在连续墙的转角部位，由于其存在较大的渗透性，故在该工程中，对矩形连续墙 4 个角部采用了特殊的防渗措施。由于连续墙的连接部是工字钢，所以在施工中要注意清除工字钢上的淤泥和其他杂物。若有大量的坍落性混凝土、黏土等，埋藏深度较深的附着物，则需要借助专业的机械进行清除。

3 施工效果分析

为验证施工技术可行性，对施工后的效果进行分析。选择将连续墙的承载力作为评价施工效果的指标，若连续墙的承载力能够符合项目设计阶段要求的承载力要求，则说明该施工技术能够在一定程度上确保施工质量；反之，若连续墙的承载力不符合规定要求，则说明在后续施工或使用阶段会出现由于连续墙承载力不足而造成的质量问题和安全问题。在完成施工后的地下连续墙上随机选择 10 个节点作为测点。10 个测点的具体位置如图2 所示。

图2 地下连续墙承载力测点布设示意图

图2 中 10 个测点分别布设在地下连续墙的桩结构、墙体结构等各个位置上，得到的承载力测量结果能够充分代表该地下连续墙整体的承载力情况。对于地下连续墙的承载力计算，可通过获取地下连续墙长度、墙体自身强度等参数，并按式（1）计算得出。

式中：R为地下连续墙某一测点的承载力，kPa；li为地下连续墙长度，m；qi为墙体自身强度，MPa。根据上述公式，计算得出 10 个测点的承载力，并将结果记录如表2 所示。

表2 地下连续墙测点承载力测量结果记录表

通过对表2 中记录的数据分析得出，各个测点的承载力均符合该高层建筑项目要求的基坑围护地下连续墙承载力在 100 kPa 以上的要求。

由此可以说明，按照上述施工思路开展对高层建筑基坑围护地下墙施工，承载力能够得到有效提升，能够促进施工整体质量的提升。

4 结语

在开展高层建筑基坑围护作业施工中，通过采用地下连续墙作为基坑围护的基本结构，能够有效促进高层建筑基层强度的提升，并在一定程度上提升防渗效果。基于地下连续墙结构的应用优势，本文上述以英发睿智创新园建设项目为例，开展对该项目中地下连续墙的施工技术研究。通过对施工结果进行分析得出，新的施工技术应用可以有效促进基坑整体强度提高。Q