基于高层建筑深基坑工程地下连续墙施工的探讨
本文结合工程实例，详细阐述了基坑下部地下连续墙支护的施工，并讨论施工要点，仅供大家作些参考。
【关健词】高层建筑；深基坑工程；地下连续墙施工；施工要点
1 工程概况
某高层建筑工位于杭州市，建筑基杭内平面面积约2.4万㎡，属于超大面积基坑。基坑深度大，达到了21.635 m。土方体量大，土方约有45.5万㎡。本工程的特点是基坑平面占地大，达到了2.4万㎡，槽底标高变化大，基坑共有3个标高(电梯井、集水坑等局部除外)，槽底大部分标高-21.635 m，基坑北侧和东侧局部标高为-17.43 m 和-8.5 m。标高变化多，必然给土方开挖施工特别是基坑支护施工带来了不利影响。
2 鉴于工程具体情况，经研究决定，基坑上部采用喷锚复合土钉墙支护，下部采用地下连续墙支护
2.1 基坑上部采用喷锚复合土钉墙支护
东侧采用3.0 m 土钉，其余3 侧的上部8.5 m采用复合土钉墙支护，放坡坡度为1：0.2，土钉排数为6 排，喷射混凝土厚度100 mm，并配Ф8@200 mm×200 mm 钢筋网。混凝土的设计强度C20，中部锚杆腰梁采用20 号槽钢。由于基坑上部的管线较多，土钉和锚杆的施工都是采用人工洛阳铲来施工，孔径≥100 mm。
2.2 基坑的下部采用地下连续墙加预应力锚杆进行支护
墙厚为600 mm，墙顶部的标高为-8.5 m，压顶梁为600 mm×500 mm；
西侧和南侧的基底标高为-21.675 m，墙底的标高-26.675 m(嵌固深度5.0 m)，并设置3 道锚杆(分别标高为-8.65 m、-13.4m、-18.0 m)；
北侧的基底标高为-15.875 m，墙底标高为-21.575 m(嵌固深度5.7 m)，并设置1 道锚杆(标高为-8.65 m)；
东侧(南北)的基底标高为-12.475m 部位，墙底标高为-23.675 m(-21.675 m)，设置1 道锚杆，东侧(中部)的基底标高-8.875 m 部位，也设置1 道锚杆。
3 地下连续墙施工
3.1 导墙施工
导墙主要作用包括：挡土、作为测量的基准、作为重物的支承、存蓄泥浆，此外，导墙还可防止泥浆漏失，阻止雨水等地面水流入槽内。地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的控制地面沉降和位移的作用。导墙设计采用常规倒“L”型设计，深1 200 mm，宽950 mm，向基坑内侧翻边800 mm，向基坑外侧翻边600 mm；配筋采用直径12 mm 的二级螺纹钢，纵、横向间距200 mm；混凝土C20，厚150 mm。导墙面至少高于地面约100 mm，以防止地面水流入槽内污染泥浆。
3.2 泥浆配制及现场控制
在地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土润滑。故泥浆的正确使用是保证挖槽成败的关键。泥浆的选用既要考虑护壁效果，又要考虑其经济性。泥浆质量的控制目的是要制备和使用适合地基条件和施工条件的泥浆，而且通过控制，使泥浆在施工过程中保持它的性能。在实际工程施工中，根据施工条件的差异，泥浆质量的判断标准应根据情况有所变化。根据泥浆的使用状态，可将其分为以下4 种：①新鲜的泥浆；②供给的泥浆；③槽段内的泥浆；④混凝土置换出来的泥浆。
椐据本工程的工程地质和水文地质情况，所用泥浆采用膨润土造浆，并掺外加剂处理以改善泥浆护壁性能。配合比为：水：膨润土：纯碱：CMC=1：0.08：0.003：0.0005。泥浆搅拌时，先在搅拌筒中加水1/3，开动搅拌机。在定量水箱不断加水的同时，加入膨润土，纯碱。膨润土泥浆一定要充分搅拌，拌好后，在贮浆池内静置24 h 以上，最低不得少于3 h。
3.3 成槽施工
3.3.1 槽段划分
地连墙槽段划分是地连墙施工中的重要环节，它直接关系到地连墙整体施工的质量、进度以及经济效益。槽段数划分越多，不仅施工速度越慢，影响到整个工期，而且还会影响到经济效益；此外，槽段数越多必然导致接头数量增加，而接头的施工历来是地连墙施工中的重点与难点，也是整个地连墙中一个薄弱的环节，绝大部分地连墙发生渗漏水事故均是发生在接头处，因此，接头的好坏直接影响到整个地连墙施工质量，是地连墙施工成败的关键；另外，对于不可重复利用的接头，施工成本也大大增加。槽段数划分少，单元地连墙的长度势必加长，过长则会影响墙壁稳定性，混凝土灌注时超灌量加大，成墙后混凝土剔凿量加大，不仅影响成槽质量，还严重影响施工进度。因此，在保障成槽施工稳定性的前提下，最大地划分施工槽段，是地连墙施工的重要环节。地连墙槽段划分应综合考虑多方面的制约因素，主要有以下几方面：
（1）地质条件。当土层不稳定时，为防止槽壁倒塌，应减少单元槽段的长度，以缩短挖槽的时间和减少槽壁在泥浆中的暴露面，这样挖槽后立即浇筑混凝土，消除或减少了槽段倒塌的可能性。当遇到下列土层时，单元槽段的长度应取较小值：极软土层；极易液化的砂土层；预计会有泥浆急速漏失的地层。
（2）周边荷载。如附近有高大建筑物、构筑物，或邻近地下连续墙有较大的地面荷载(静荷载、动荷载)，在挖槽期间会增大侧向压力，影响槽壁的稳定性。为了保证槽壁的稳定，亦应缩短单元槽段的长度，以缩小槽壁的开挖面和暴露时间。
（3）起重机的起重能力。由于一个单元槽段的钢筋笼多为整体吊装(过长时在竖直方向分段)，所以要根据施工单位现有起重机能力估算钢筋笼的重量和尺寸，以此推算单元槽段的长度。
（4）单位时间风混凝土的供应能力。一般情况下混凝土面上升速度应大于2 m/h。
（5）泥浆池容积。一般情况下，泥浆池容积应不小于每一单元槽段挖土量的2倍。
（6）施工机械最大挖掘长度。本工程地连墙单元槽段划分，在设计阶段未考虑所用的施工机械，因此按标准槽段设计为6.0 m，加上异型槽段总计划分为114 段。而实际施工时，我们所采用的意大利土力公司的BH-12型混合式液压抓斗，其抓斗斗齿开度为2.5 m，按照“一槽三抓”成槽方法，其三抓最大抓槽理论宽度为7.50 m，除去锁口管位置600 mm，以及中间最后一抓的预留量300 mm，我们将地连墙单元长度调整为6.6 m。单元长度调整后，槽段总数减少为107 段，有效地缩短了工期。经实践证明，调整后的单元槽段划分，既保证了施工期间的稳定性，又满足了施工进度的要求。
3.3.2 抓槽顺序
本工程由于槽段数量多，工期要求紧，因此，共配备了2 套施工设备，即2 台成槽抓斗，2 套锁口管。若成槽施工只采用1 套设备，可采用如图1a所示的顺序抓槽法；此法的优点是每槽只用1 根锁口管，但缺点是施工二期槽段时，抓槽施工与提升锁口管施工会产生相互制约，工效受到影响。为使2 套设备的利用率达到最高，本工程采用如图1b 的方式进行施工，即跳仓抓槽法，跳仓法的特点是一期槽需用2 根锁口管，而二期槽则不需要锁口管，以及如图1c 的方式，即顺序抓槽法与跳仓抓槽法结合使用的方法，采用b、c 的方式，只要合理调配锁口管的使用，即可实现抓槽的连续性，大大提升工效。在单元槽段内，对标准槽段，采用一槽三抓法，即先抓两端，再抓中间。对于异型槽段，则根据实际情况进行灵活调整。
3.4 钢筋笼制作及吊装
3.4.1 钢筋笼设计制作
本工程地连墙典型槽段钢筋笼设计中由于钢筋笼尺寸大、刚度小，在起吊时易变形，因此，设计时加大了纵向桁架上下弦的断面接触面积，即架立桁架上下
弦各设计了50 mm 长度的接触面，而实际施工时发现，此种设计钢筋弯曲机根本无法加工，因此，经过重新计算，架立桁架筋间距改为700 mm，接触面直接为钢筋的弯曲曲面，上下弦焊接时采用双面满焊。改动后既方便操作，又满足钢筋笼起吊要求。
3.4.2 地连墙槽段钢筋笼
钢筋笼加工平台铺设，场地整平后，铺上一层厚50 mm、φ2～5 mm 的碎石，人工找平，表面平整度高差小于±10 mm，其中再垫上枕木。碎石铺设面积大于每片钢筋笼，其作用主要体现在：保持钢筋干净，防止钢筋直接触地，粘上尘土等杂质；雨季加工时，便于雨水快速渗透，保持操作面整洁、无积水，防止钢筋锈蚀；防止土质平台产生不均匀沉降，使成型钢筋网片产生翘曲。
3.4.3 吊装
钢筋网片在清槽完后3～4 h 内吊装完毕。钢筋起吊采用4 点起吊，起吊点分别在端头和0.5 L处，要慎重调节主吊索和副吊索的起吊速度，防止由于起吊架和钢索在起吊时产生的拉应力面使钢筋笼出现变形。钢筋网片吊放必须垂直对准槽中心，吊放应缓慢进行，发现受阻及时吊起经处理后重新吊放。下放到设计标高后，应用横担将网片搁置在导墙上，控制好标高，再进行下一步工序。
3.5 水下混凝土浇注
水下浇注用混凝土其基本要求为：具有良好的流动性，其入槽坍落度为180～220 mm，扩散度应为340～400 mm。坍落度保持150 mm 以上的时间不少于1h；具有良好的和易性和粘聚性，以减少砂浆的流失和拌合物分层(沉淀)；具有延迟固化(缓凝)的特性，初凝时间不小于6 h，终凝时间不大于24 h；石子粒径应小于40 mm，对于钢筋较多的钢筋混凝土地连墙来说，石子粒径不宜大于25 mm；还应掺用适量的减水剂(如木质素等)，以减少用水量和离析。
3.6 接头施工
在地下连续墙施工中，接头施工是至关重要的一步，往往出问题的地方就是接头处，不管地连墙的接头型式如何，其基本要求如下：
3.6.1 不能妨害已完成的一期槽段，不能影响后续槽段的施工，不能施工机械和设备的正常运行。
3.6.2 浇注混凝土不得绕过接头而流到外边去。
3.6.3 接头结构能承受得住流态混凝土的侧压力，并且不会产生过大的变形。
3.6.4 需要的时候，接头应能传递剪力和其他外力，并且具有抗渗(水)性。
3.6.5 接头不得窝泥，并且要易于清除。
3.6.6 使用简单的工法和设备就能施工。
3.6.7 接头在经济上也是可接受的。
3.6.8 接头的施工处理，不得影响槽段内泥浆的技术性能。
3.6.9 接头的结构型式，应确保混凝土容易流动，密实填满每个角落。
3.7 锁口管吊放与提升
本工程接头采用圆形锁口管，规格为φ580×4 钢管。锁口管接头属于铰接连接，其存在一些不足。如接头刚度较差、整体性较差；接头呈圆弧光面，无拐点，接头处局部可能发生渗漏水。通过设置预应力锚杆，可以在一定程度上提高地下连续墙的整体性和刚度。其优点是可重复利用，成本低，操作简单。
施工前，先检验接头管的连接是否垂直，再检查脱模剂是否有未涂到的地方，待一个单元槽段成槽后，用吊车将锁口管放入。吊入后，检验锁口管是否在预定的位置上。吊放到位后，检查锁口管外侧是否留有空隙，如有则用级配砂石回填，防止产生混凝土绕流。锁口管长度应露出导墙顶1.5～2.0 m 以上，以便用千斤顶顶升。待混凝土浇注完毕1.0～2.0 h 后，即可对锁口管进行小幅度的拔动，可将锁口管抽动约100 mm 或左右扭动，以破坏混凝土的握裹力。开始时约每隔20～30 min 提拔一次，每次上拔300～1 000 mm，锁口管应在混凝土浇注结束后8 h 内全部拔出。拔出后应及时清洗锁口管，以备下次使用。
4 结语
在采用地下连续墙对该工程进行基坑下部围护处理后，基坑开挖时，基坑的变形程度明显小于围护桩结构，基坑渗水情况也明显好于围护桩结构，场地周围建筑物也没有受到影响。施工时噪音小，对周围环境影响较小。
参考文献：
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