復雜環境條件下深基坑地下連續墻施工技術探討

陳貴強

1 工程概況

項目位于張家港高新區地塊，設計功能為辦公商業綜合體項目，地上25層，地下4層，基坑深度約20 m。基坑支撐圍護體系采用地下連續墻內加四層鋼筋混凝土支撐。基坑平面布局近似呈不規則長方形，南北向長約110～200 m，東西方向寬約100 m。地下連續墻分1 m、1.2 m厚兩種，墻深為-35.9～-41.3 m，進入第⑤層土體，墻頂標高-2.1 m，槽段分幅共計144幅。

2 工程難點和風險

（1）靠近保護建筑。

基坑西側距離保護建筑群較近，約4.1～5.0 m左右。因距離太近，地下施工容易引起周邊建筑的沉降變形。

（2）墻頂落低。

工程場地內自然地面相對標高約為-0.42 m，而地下連續墻墻頂標高為-2.1 m，地下連續墻墻頂與現地面標高落差約為1.68 m。隨著連續墻開槽施工的實施、深溝槽不斷延伸，施工擾動極易影響施工場地穩定，同時對保持導墻平面間距與標高產生不利影響，嚴重情況下會造成地下連續墻槽段無法施工。

（3）槽段形狀復雜。

本工程地下連續墻槽段的截面形狀根據場地形狀變化也導致槽段規格多樣，出現了形狀不規則的槽段，給鋼筋籠的制作加工、地下連續墻的槽段開挖增加了難度。項目地下連續墻共分為144個槽段，期中含有T字形連續墻槽段共13幅，L形連續墻槽段15幅，不規則異形連續墻槽段10幅。不規則形狀的地下連續墻的槽段形式容易導致槽壁坍塌。因此，復雜平面形狀槽段的形式多樣性、不規則性成為地下連續墻施工的難點，形成施工挑戰。

（4）局部有暗浜存在。

根據地質勘查報告，施工場地內有東西方向暗浜（以前為一河道后被回填），埋深約4 m左右，寬度約12 m，暗浜處土質為淤泥質土，暗浜區域內影響地下連續墻約6幅，該處成槽極易引起坍塌或混凝土外流等問題。

（5）有高壓縮性軟弱土層。

本工程第三層、四層及第五層土含水量高，屬高壓縮性軟弱性土層，在地下連續墻開槽施工過程中，護壁泥漿比重不穩定，容易導致槽壁穩定性差。

3 施工技術措施

（1）槽壁加固。

針對部分土層較差及臨近保護建筑物的地墻容易產生坍塌的風險，采取加固措施，采用Φ850@600三軸攪拌樁進行槽壁加固（見圖1、圖2）。

圖1 槽壁加工設計圖

圖2 地下連續墻現場施工圖

（2）暗浜換填土。

對暗浜進行清淤換填土處理，挖出暗浜土體，回填采用三合土（水泥、黃砂、煤灰比為每方配合比100 kg∶1 000 kg∶230 kg），回填時采用分層回填壓實工藝，每一層回填土厚度控制在300 mm左右，分成壓實。

（3）成槽垂直度保證措施。

①選擇合適的成槽設備。

為較好的控制成槽垂直度，工程選用較為先進的德國利勃海爾成槽機，該設備技術先進，有導正架、抓土力強并能有效控制成槽垂直度的特點。

②成槽施工過程中，成槽機開。

槽到底后，及時采用 KODE超聲波測井儀檢測成槽情況，對出現槽斜偏大情況，要盡快采取糾偏措施，通過調整成槽機械的垂直度，使得整個槽段垂直度得到有效控制。

（4）優化泥漿配比。

泥漿物理化學指標是維持槽段土體穩定的關鍵因素，必須控制好泥漿指標。地下連續墻成槽施工期間，要選用黏度大、失水性小的泥漿，這樣的泥漿護壁具有皮薄而韌性強的特點，屬于優質泥漿。成槽機上下運動施工過程中，要確保槽壁穩定，要通過理論計算和試驗相結合的方式來確定和控制泥漿各項指標（見表1）。

表1 泥漿各項指標

護壁泥漿應存放24 h以上，使其中的膨潤土完全水化后再投入使用。

（5）加強管理、合理安排流程，縮短單元槽段的施工周期。

施工前做好技術論證并加強技術質量交底，嚴格按照地下連續墻施工工藝流程，有序實施成槽施工、槽段檢驗、鋼筋籠制作、清底刷壁、鎖扣管吊放、鋼筋籠吊放、導管下放、混凝土澆灌等施工工序，做到銜接緊湊合理，縮短成槽施工的后空置時間，控制好單元槽段的施工時間。空置時間越短，越有利于降低槽壁坍方風險。

（6）靠近保護建筑的地墻施工措施。

①隔離樁。

在槽壁加固的外側套打了2排三軸攪拌樁（Φ850@600）作為隔離樁，以此減少擾動影響加強對鄰近建筑物的保護。

②減小頂拔鎖口管對地面產生的負壓。

采用路基箱作為液壓頂管器的基礎，擴散拔管產生的對導墻及土體的壓強，減少地面沉降進而減小對保護建筑的變形影響。

③采用V字鋼板接頭。

將地墻鋼筋籠接頭用V字鋼板焊接，側邊敷設土工布防止混凝土繞流，此接頭形式避免了混凝土對鎖口管握裹約束作用，從而減小拔管對地面產生的壓力（見圖3）。

圖3 V字鋼板接頭示意圖

④對保護建筑采用臨時支撐措施。

為確保鄰近建筑物萬無一失，施工前對臨近施工區域的房屋進行支撐加固，在房屋外墻上支撐鋼結構三腳架，以抵抗施工區域的土體變動產生的變形。

4 施工效果

（1）試成槽。

根據設計要求，同時為了后續施工的順利，首先進行試驗槽段施工，通過試驗槽段的施工掌握基本的施工參數，并予以修正。試驗槽段采用兩幅一字形槽段施工，地下連續墻連續施工成槽時間約為18 h。經過超聲波測試，試驗槽段的地下連續墻槽壁垂直度為1/2 000，槽內澆筑后混凝土充盈系數為1.02，從施工參數來看，施工效果比較理想，說明采取的針對性措施是合理有效的。在之后的地下連續墻靜載試驗檢測中，承載力也完全滿足設計要求。

（2）槽壁加固效果明顯。

從施工過程和相應參數指標來看，效果還是比較明顯的，特別是暗浜區域的槽段施工沒有坍方等情況產生。

（3）臨近周邊建筑物施工監測情況。

臨近周邊建筑物的場地狹小，距離近、建筑物為20世紀30年代房屋，基礎淺且結構整體性差。在施工過程中的機械振動、降水、土體擾動等都可能不可避免對其產生沉降影響。為此，施工中加強了對房屋的沉降、變形監測，監測數據顯示沉降大的時間段主要發生在頂拔鎖口管階段，通過優化地墻施工方案、調整 V字形鋼板接頭形式、采用路基箱減壓等措施起到了明顯的效果，沉降的數據較為穩定，曲線平緩。

5 結語

不良地質條件下及復雜周邊環境下地下連續墻的施工技術，具有一定復雜性和代表性。做好類似項目，既要熟練掌握地下連續墻施工工藝方法，又要善于分析不良地質影響，同時如何減小施工對周邊環境、臨近建筑的影響，同時要制定有科學合理的應對措施。

（1）復雜環境和不良地質情況下，采用槽壁加固措施能夠有效穩定槽壁。尤其對截面形狀不規則的T形、異形槽段可優先選用槽壁加固穩定措施。因為不良地質條件下地下連續墻施工中，T形、異形槽段槽壁土體很容易坍塌，對此，首先在設計、施工方案中就要優先考慮槽壁加固措施，當然這會使得投資增加，但工程建設過程中往往會出現由于過分節省成本導致施工措施不到位，導致施工風險增大，這對于工程質量、成本目標反而有“欲速則不達”的不利影響。另外，槽壁加固形式和具體方案，可以通過方案優化達到技術合理，經濟節約的目標，如可采用成本相對較低的三軸攪拌樁加固等。

（2）要重視施工對基坑周邊環境的影響，特別是臨近建筑要采取保護措施。一方面要對臨近的保護建筑施工影響因素應充分預估，一方面要制定應急應對施工措施。實踐證明，設置隔離樁、槽壁加固、減小拔管壓力、對房屋臨時支撐對于降低環境影響，減小臨近建筑沉降變形等較為有效的保護措施。