一種超深基坑的地下連續墻支護結構

張定柱 顧德清

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇南京 210007;2.江蘇華都建設有限公司，江蘇南京 210007)

0 引言

隨著城市建設的發展，地鐵周邊的基坑數量日益增多。因為地鐵是發揮城市功能的基礎設施之一，對路基及隧道的變形要求特別高，所以地鐵周邊的基坑深度越來越大，導致超深基坑越來越多。目前，人們對于超深基坑沒有明確的定義，本文提到的超深基坑是指深度12 m以上的基坑。為了保證超深基坑周邊各種基礎設施、建筑物的安全并保證基坑本身的順利施工，需要在超深基坑的側壁與超深基坑之間設置支護結構，支護結構有多種形式，其中地下連續墻是目前設計者經常采用的一種超深基坑支護結構型式，因為地下連續墻有以下優點:

1)作為止水帷幕能防止基坑側壁外的水流入基坑;

2)作為擋土結構能阻止基坑側壁外的土向基坑內移動;

3)能被用作建筑物的外墻，承載豎向力，使得地上和地下建筑能同步施工，從而縮短了建筑物的施工時間;

4)抗變形能力強［1-8］。

由于地下連續墻具有上述的優點，特別是抗變形能力強的優點，因此在超深基坑支護結構中得到了廣泛的應用。作者提出了一種新的、能被應用于超深基坑的地下連續墻支護結構型式，供廣大同行參考。

1 問題的提出

地下連續墻是用專門的挖掘設備、成槽機，應用泥漿護壁的方法，開挖出具有一定深度和寬度的槽，然后在槽內放置鋼筋籠，最后澆筑混凝土，形成單元槽段。將若干單元槽段用接頭連接起來，組成水平延伸、連續的混凝土墻。目前，有的地下連續墻的深度已經超過了 60 m［3，9，10］。

地下連續墻深度的增加會產生下列問題:

1)鋼筋籠深度的增加引起鋼筋材料成本的增加;

2)鋼筋籠重量的增加加大了往單元槽段內吊放鋼筋籠的成本和危險性;

3)單元槽段兩槽壁深度的增加，使下放鋼筋籠時因單元槽段兩槽壁的不平，導致施工過程中鋼筋籠無法下放的可能性增加。

2 超深基坑的地下連續墻支護結構

地下連續墻在超深基坑應用時產生問題是由于常規地下連續墻施工前接頭與鋼筋籠焊接在一起，組成了一個剛度很大的整體。而我們知道:物體剛度越大，則物體越不易彎曲。因此，在下放時因槽壁的硬性阻擋而無法彎曲，不僅減緩了施工速度，加大了施工成本，而且可能導致施工安全事故的發生。

鑒于常規地下連續墻上述的問題，作者提出了新的超深基坑地下連續墻支護結構型式。此支護結構型式由兩個鋼板柱接頭和中間的單元槽段組成(見圖1～圖3)，實現上述新的超深基坑地下連續墻支護結構型式的詳細施工步驟如下:

1)平整場地，清除場地上障礙物和場地下管線，保持場地平整。

2)在場地上把兩塊工字形型鋼的翼板對接焊成鋼板柱，使鋼板柱的長度等于地下連續墻設計深度加上延長部分(見圖1)。

3)割掉延長部分中的翼板，并在割掉翼板后的延長部分的四側，用電動鑿孔機各開一個直徑0.2 m～0.3m的小孔(見圖2)。

圖1 工字形型鋼俯視圖

圖2 兩端鋼板柱接頭主視圖

4)用挖掘機在場地上挖掘出長方體的單元槽段，單元槽段的延伸方向平行于地下連續墻的延伸方向。在單元槽段的兩側面施工導墻，導墻的作用是防止場地淺層砂土向單元槽段內位移。導墻長度為單元槽段長度與鋼板柱長度之和，導墻深度1 m～2 m，導墻寬度0.1 m～0.25 m，導墻外側緊貼場地砂土。

5)把成槽機移至單元槽段的中間，順著導墻向下挖，開挖深度至地下連續墻的設計深度。

6)把旋挖鉆機移至單元槽段的左右兩端，重復進行以下施工:旋挖鉆機鉆頭伸入到地下連續墻的設計深度，旋鉆，開鉆直徑0.8 m～1.5 m的鉆孔，使鉆孔的深度等于鋼板柱中延長部分的長度。

7)用吊車把兩根鋼板柱分別吊入單元槽段左右兩端的鉆孔中，完成后用木楔子將鋼板柱與導墻楔緊，防止鋼板柱在垂直地下連續墻延伸方向上的位移(見圖3)。

圖3 地下連續墻支護結構俯視圖

8)用兩根槽鋼將鋼板柱對頂嵌拉，并使兩根槽鋼之間的寬度等于地下連續墻設計寬度，兩根槽鋼的作用是防止單元槽段兩端的鋼板柱向單元槽段內位移。

9)往兩根鋼板柱內灌注混凝土，則混凝土通過小孔流到鉆孔與鋼板柱延長部分之間的空隙中，灌注到混凝土頂面至延長部分頂為止，這樣把兩根鋼板柱的底部固定。

10)等鉆孔與鋼板柱中延長部分之間空隙中的混凝土初凝后，往兩根鋼板柱內灌注混凝土至場地面。

11)用刷壁器對單元槽段左右兩端、鋼板柱翼板之間的空間進行清刷，以刷去翼板之間砂土、泥漿或混凝土，利于鋼筋籠的下放。

12)用吊車沿兩根槽鋼之間，把鋼筋籠下放到地下連續墻設計深度。

13)用砂袋把鋼板柱外側與場地土之間的空隙填滿，砂袋填滿范圍從延長部分的頂至接頭箱底深，然后用吊車吊接頭箱到砂袋之上，并保證接頭箱頂部為場地面。

14)用混凝土充填包裹鋼筋籠、鋼筋籠和鋼板柱之間的空隙，并使混凝土頂至場地面，則地下連續墻第一個單元槽段施工完成。

15)用人工去掉木楔子和兩根槽鋼，用吊車去掉鋼板柱外側的接頭箱，把接頭箱放到場地上，用場地砂土填滿木楔子、兩根槽鋼、鋼板柱外側的接頭箱留下的空間。

3 實際應用

江蘇省南京市某基坑離南京地鐵3號線10 m，為了保證地鐵的絕對安全，設計人員采用了抗變形能力強的地下連續墻，總共12幅，每幅深度42 m。但在施工中發現，由于基坑場地位于長江河漫灘的軟土區，單元槽段的槽壁易向內位移，導致槽壁不平使鋼筋籠無法下放。經設計人員同意，第3幅、4幅試驗采用由兩個鋼板柱接頭和中間的單元槽段組成的地下連續墻支護結構型式。鋼板柱接頭深度仍為42 m，而兩根鋼板柱之間的地下連續墻設計深度為30 m、延長部分12 m。結果發現施工十分順利，而且監測數據顯示基坑位移在規范的要求內。于是以下的8幅地下連續墻均采用此種地下連續墻支護結構型式。

4 結語

1)地下連續墻的接頭與鋼筋籠分別下放，減少了剛度，使鋼筋籠在下放過程中能發生輕微的彎曲，有利于鋼筋籠的下放，因此，可提高施工速度和降低施工成本，防止出現安全事故。

2)鋼板柱的內部用混凝土充填，增加了鋼板柱的剛度。物體剛度大，則物體不易彎曲。因此，減少了通過混凝土與鋼板柱連接起來、單元槽段內鋼筋籠的長度，一般比常規地下連續墻鋼筋籠的長度減小1/3～1/2。

3)鋼筋籠長度的減少，可降低地下連續墻的材料成本。

4)鋼筋籠長度的減小，減少了鋼筋籠的重量，從而降低了往單元槽段內吊放鋼筋籠的成本。

5)鋼筋籠長度的減少，單元槽段的槽壁深度也減少，降低了鋼筋籠下放過程中與槽壁發生硬性阻擋的可能性，降低了鋼筋籠下放的難度，不僅能加快施工速度，降低施工成本，而且能防止施工安全事故的發生。

6)需要說明的是，常規地下連續墻通常接頭與鋼筋籠連接在一起施工，且接頭與鋼筋籠等深，而本文提出的新的超深基坑地下連續墻支護結構型式接頭深、鋼筋籠淺，其實際效果有待于進一步應用驗證。

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