地下連續墻在成都地區基坑支護中的應用

石 峰，薛天威

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

地下連續墻——一種用挖槽(孔)設備開挖出溝槽(采用泥漿護壁)，在槽內設置鋼筋骨架及其預埋件后采用導管法澆筑混凝土成單元墻段，依次施工將單元墻段以某種接頭方式連接成一道連續的地下鋼筋混凝土墻，作為基坑開挖時防滲、擋土，以及對鄰近建筑物基礎的支護以及直接成為承受垂直荷載的基礎結構物的一部分。這種地下墻體即為現澆鋼筋混凝土地下連續墻。

地下連續墻已經并且正在代替很多傳統的施工方法，而被用于基礎工程的很多方面。在它的初期階段，基本上都是用作防滲墻或臨時擋土墻。通過開發使用許多新技術、新設備和新材料，現在已經越來越多地用作結構物的一部分或用作主體結構，最近10年來更被廣泛用于大型的深基坑工程中。

1 工程概況

1.1 工程簡介

在成都紗帽街東側修建的“大慈寺文化商業綜合體項目”的商業區部分基坑圍護面積68000 m2、深度13～16.8 m、支護軸線周長2400 m。緊貼商業區的基坑邊有4 棟古建筑及大慈寺寺廟建筑，并有1 棟建筑在基坑范圍內，需要對上述古建筑部位的基坑采取可靠的支護形式，以達到有效保護古建筑的目的。經過建設、設計及施工方共同對多個護壁方案的分析比選，決定引進地下連續墻技術對上述古建筑部位的基坑進行支護。基坑支護平面參見圖1。

1.2 工程地質條件

基坑護壁結構穿越地層從上至下依次為:第四系全新統人工填土層(Qml4)的雜填土、素填土、以及第四系全新統沖積層(Qal4)的細砂層、中砂層、卵石層。

人工填土層:分為雜填土和素填土，其中雜填土主要由磚瓦塊碎片、卵石混少量黏性土等組成。結構松散，素填土主要由黏性土、粉性土、砂土混少量磚瓦塊碎片等組成。人工填土分布連續，厚度2.8～4 m。

雜填土:色雜，主要由磚瓦塊碎片、卵石混少量黏性土等組成。結構松散，濕。

素填土:灰色，主要由黏性土、粉性土、砂土混少量磚瓦塊碎片等組成。稍密，可塑～硬塑，濕。人工填土分布連續，厚度2.8～4 m。

圖1 基坑支護平面布置

細砂:灰色。系長石、石英、云母細片、巖屑及暗色礦物顆粒組成。松散。濕。場地內呈透鏡體分布于卵石土層頂部，最大厚度為0.9 m。

中砂:灰色。系長石、石英、云母細片、巖屑及暗色礦物顆粒組成，夾個別卵石。松散。濕～飽和。場地內呈透鏡體分布于卵石土層中，最大厚度為3.6 m。

卵石:黃灰、灰色。卵石成分系巖漿巖及變質巖類巖石組成。多呈圓形～亞圓形。一般粒徑3～9 cm，部分粒徑大于15 cm，混少量漂石。充填物主要為中砂混少量礫石，含量約15%～45%。以弱風化為主。濕～飽和。按卵石土層的密實程度、N120 動探擊數以及充填物含量等的差異，根據《成都地區建筑地基基礎設計規范》可將其劃分為松散卵石、稍密卵石、中密卵石和密實卵石4個亞層。

2 地下連續墻支護設計方案

在商業區的筆貼室、章華里、馬家巷禪院、廣東會館、欣爐等五座建筑附近的基坑，采用鋼筋混凝土地下連續墻+預應力錨索支護，在高度上設置2～3 道，每道水平間距2 m。古大慈寺南側和東側的建筑，采用鋼筋混凝土地下連續墻+鋼管內支撐支護，在高度上設置二道，每道水平間距3 m。

連續墻墻體設計厚度為600 mm，混凝土強度等級取C35(大慈寺東側及南側部位按C40)。

各部位地下連續墻的支護參見表1。

表1 地下連續墻支護參數

地下連續墻與地下室結構外墻距離100 mm，之間分別設置找平層、防水層、保溫層。地下連續墻與地下室結構墻的位置關系參見圖2。

圖2 連續墻與地下室結構外墻位置

3 地下連續墻施工方法

3.1 混凝土導墻施工

導墻在連續墻的施工中起導向定位、穩定地表土層、承擔抓斗等設備承重等作用。

采用鋼筋混凝土導墻，導墻高度1500 mm，寬度400 mm，導向槽凈寬度640 mm，深度1500 mm。鋼筋混凝土導墻拆模后，用圓木或砌筑磚墻支撐二期槽部位的混凝土導墻。

地下連續墻施工平臺橫剖面見圖3、導墻配筋見圖4。

3.2 施工工藝流程

圖3 地下連續墻施工平臺橫剖面

圖4 混凝土導墻配筋

連續墻施工主要工藝流程為:導墻等臨建設施建造→抓槽→清孔→鋼筋籠制安及下設→澆筑導管下設(一期槽接頭管下設)→澆筑混凝土(一期槽接頭管起拔)。

3.3 主要施工設備選型

根據該項目地層特點，挖槽選用連續墻液壓抓斗，清孔選用ZX100 泥漿凈化器和10 m3空壓機組成的氣舉反循環清孔設備，用ZJ 600 拔管機起拔接頭管。

3.4 墻段分幅

墻段分為兩序間隔跳挖，先挖一序墻幅，再挖二序墻幅。

直線段部位分幅:采用液壓抓斗三抓成槽，單幅墻段長度5～8 m(典型長度為7 m)。其中一序墻幅先抓兩邊，每抓長度2.8 m，中間最后一抓(長度為1.0～2.4 m，典型長度1.4 m)，二序墻幅先抓中間(長度2.8 m)，再抓兩邊(每抓長度為1.0～2.4 m，典型長度2.1 m)。

轉角部位墻段:為提高轉角部位的支護墻體剛度，該部位采用L 型轉角槽。

典型墻段分幅參見圖5。

圖5 典型槽段分幅

3.5 護壁泥漿

挖槽期間孔壁穩定性關系到連續墻施工是否能順利完成。鑒于地層為砂卵石層易塌孔，施工的連續墻在古建筑附近，為利于挖槽期間孔壁穩定，采用膨潤土泥漿固壁，要求使用的泥漿密度1.03～1.05 g/cm3、馬氏漏斗粘度40～50 s。

表2 膨潤土泥漿配合比(kg/m3)

3.6 抓槽

成槽設備選用連續墻液壓抓斗。

挖槽垂直度控制:抓斗抓槽時應對準孔位，使抓斗在吃土阻力均衡的狀態下挖槽，抓主孔時使抓斗兩邊的都齒都吃在實土中，抓副孔時使抓斗兩邊的都齒都在空隙中。挖槽過程中用安裝在抓斗斗體上的自動檢測儀器檢測挖槽的垂直度，并及時采取糾偏措施。

①一期槽成槽:先用抓斗抓一端的主孔，再抓另一端的主孔，最后用抓斗抓取中間的副孔。

②二期槽成槽:當一期槽澆筑時采用下設接頭管，拔出接頭管后，相鄰二期槽的端孔留有直徑600 mm 的空隙，作為二期槽的端部主孔，先用抓斗抓取中間的主孔，再用抓斗抓兩端的副孔。

③沿槽長方向套挖:主孔和副孔都鉆挖到設計深度后，再沿槽長方向套挖，把槽壁面的凹凸面修理平整，保證槽段橫向有良好的直線性。

④挖除槽底沉渣:用抓斗沿槽長方向套挖的同時，把抓斗下放到槽段設計槽底深度，挖除槽底沉渣。

3.7 鋼筋籠下設及混凝土澆筑

3.7.1 鋼筋籠加工及下設

每幅墻的鋼筋籠加工成整節，利用履帶起重機起吊下設。從加工平臺起吊時采用70 t 的履帶吊車作為主吊，25 t的汽車吊車作為副吊。起吊時由專人負責指揮，協調兩吊車的吊裝。完全吊起后，卸掉副吊吊鉤，用50 t 履帶吊車將鋼筋籠運輸至槽孔口。

下設時需要采取定位措施，確保下設的高程及平面位置準確。

3.7.2 混凝土澆筑

混凝土的物理性能指標具體要求為:入槽塌落度為18～22 cm，坍落度保持15 cm 以上的時間不小于1.5 h;初凝時間不小于6 h，終凝時間不大于24 h。

采用商品混凝土拌制站生產的混凝土，用混凝土攪拌運輸車運到施工現場。

混凝土澆筑采用“泥漿下直升導管法”，澆筑導管埋入混凝土深度不小于1.0 m，不大于6.0 m。控制混凝土面上升速度不小于2 m/h，不宜大于6 m/h。導管底口距槽底距離控制在15～25 cm 范圍內，采用壓球法開澆，以減小開澆時混凝土快速下落與泥漿的絮凝反應。

混凝土終澆高程控制在設計冠梁底高程以上0.5～1.0 m。

4 連續墻支護效果

4.1 墻體質量

按《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB 50202－2002)，連續墻質量完全滿足臨時支護結構的標準，并達到了林旭強作為永久結構的質量標準。其主要驗收指標參見表3。墻面平整度效果見圖6，墻段接縫效果見圖7。

表3 連續墻主要驗收數據

圖6 墻面平整度效果

圖7 墻段接縫效果

4.2 基坑支護效果

基坑支護完成并運行6個月后，通過該基坑連續墻支護結構及周邊建筑的變形，與相鄰護壁樁支護結構及周邊建筑的變形進行比較，連續墻支護結構及周邊建筑的變形極小，護壁及保護周邊建筑的效果良好。(連續墻支護結構的水平位移為3～12 mm，僅為相鄰部位護壁樁的30%，連續墻周邊古建筑的沉降2～7 mm，僅為相鄰部位護壁樁周邊建筑的50%)。

4.3 連續墻支護的經濟性

該項目的543.24 m 軸線的連續墻支護結構緊貼地下室側墻，其建成的地下室面積與相鄰部位采用800 mm 肥槽的護壁樁方式相比，面積增加870 m2，在獲得大的支護剛度滿足古建筑支護安全的情況下，也取得了較好的經濟效益(如采用的二合一連續墻方案，則將獲得增加面積1630 m2，其經濟效益更高)。

5 結束語

隨著城市建設的發展，城市用地的日趨緊張，城市建筑不斷地對地下空間進行開發和利用，對基坑支護的要求越來越高，目前國內在基坑周邊建筑變形或降水敏感、以及鬧市區交通主干道上開挖下穿隧道或地鐵站房等需減少圍護占地的部位，已越來越多地使用地下連續墻支護形式。

在成都大慈寺商業文化綜合體項目首次引進地下連續墻支護技術，基坑支護效果安全可靠，有效地對附近古建筑形成了保護，同時通過該支護形式獲得了比護壁樁支護形式更多的地下空間，具有較好的經濟性，在成都地區基坑施工中進行一種成功的嘗試，為成都地區的基坑支護形式提供了一種新的選擇和借鑒。