深厚軟土層中超深基坑地下連續墻支護的設計與實踐

張 峰

（中煤科工集團武漢設計研究院，湖北武漢 430064）

深厚軟土層中超深基坑地下連續墻支護的設計與實踐

張 峰

（中煤科工集團武漢設計研究院，湖北武漢 430064）

以武漢市長江一級階地深厚軟土層中某超深基坑支護工程為例，根據具體工程地質條件及周圍環境條件，詳細介紹了地下連續墻支護技術方案、施工技術要點與監測技術要求。實踐表明，該方案不僅保證了基坑支護結構及周邊環境的安全，而且降低了經濟成本，節省了工期，可為類似基坑工程的設計與施工提供參考。

地下連續墻；軟土；超深基坑

0 引言

由于經濟發展與人口的增長，武漢市城市建設規模不斷擴大，基坑工程日益呈現超深、超大的趨勢，普遍存在施工難度大、占用資金多、工期長等實際困難，因此對基坑支護方案設計提出了更高的要求。針對大城市土地資源日益緊張，基坑支護的作業空間越來越狹小的現狀，國內研究者提出了許多支護方案，包括土釘墻支護、樁錨聯合支護和地下連續墻等支護方式，其中地下連續墻支護方法因具有以下4個優點，在工程建設得到了廣泛的應用。

地下連續墻的4個優點：

（1）墻體剛度大，用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力，極少發生地基沉降或塌方事故，是深基坑工程程中必不可少的擋土結構。

（2）防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進，使地下連續墻幾乎不透水。

（3）適用于多種地基條件。地下連續墻對地基的適用范圍很廣，從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實的砂礫層，各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續墻。

（4）占地少，可以充分利用建筑紅線以內有限的地面和空間，充分發揮投資效益。

本文以位于武漢市深厚軟土層中某深基坑支護工程為例，系統介紹了超深基坑地下連續墻支護設計方案、施工技術要點與注意事項，以期為類似基坑工程的設計與施工提供參考。

1 工程概況

該工程建筑由主樓和裙樓組成，主樓地面以上48層，裙樓地面以上6層，主樓及裙樓下滿鋪3層地下車庫。基坑開挖深度為13.5～15.6m，電梯井位置最深處達19.2m，基坑周長約360延米，基坑開挖面積約8000m2，屬超深型深基坑工程。

基坑周邊分布有厚達17.5m的軟-流塑狀淤泥或淤泥質粉質粘土層，對基坑支護與土方挖運極為不利；且基坑周邊緊鄰交通主干道及已有建（構）筑物，地下管網密集，基坑周邊環境復雜，基坑支護與降水設計及施工的挑戰性極大。

2 工程地質和水文地質條件

場地地貌單元屬長江Ⅰ級階地，地勢較平坦，場地平場標高約21.00m，地層分布及支護設計參數詳見表1。

第（1-1）雜填土：雜色，濕，上部以建筑垃圾為主，下部以粘性土為主，含大量碎石。結構松散，均勻性差，強度低。場區內普遍分布，層厚介于0.60～4.20m之間。

第（1-2）層素填土：黃褐～灰黑、松散，飽和狀態。主要以軟塑狀態的粘性土，有機質含量高，局部含少量磚塊、碎石。局部分布，層厚介于0.60～2.80m之間。

第（1-3）層淤泥：灰黑、流塑、飽和狀態主要成分為塘底沉積淤泥，含有機質，局部分布，層厚介于0.40～1.80m之間。

第（2-1）粘土：黃、灰褐色，濕～飽和，可塑，含鐵錳氧化物及少量有機質土。強度低，具高壓縮性。場地大部分布，厚度介于0.5～4.4m之間。

第（2-2）淤泥：灰、灰褐色，飽和，流塑，含植物、有機物及少量螺殼。局部含少量粉土、粉砂，大部分場地分布，厚度介于1.7～14.7m之間。

第（2-3）淤泥質粘土：灰、灰褐色，飽和，流塑-軟塑，含植物、有機物及少量螺殼。局部含少量粉土、粉砂，大部分場地分布，厚度介于0.6～3.7m之間。

第（2-4）粉質粘土夾粉土：灰、灰褐色，飽和，軟塑、中密，含氧化鐵及云母片，局部夾粉土。大部分場地分布，厚度介于0.8m～4.2m之間。

第（3）粉砂、粉土與粉質粘土互層： 灰，飽和，稍密、中密、軟塑，含石英、長石、云母等。局部場地分布，厚度介于0.8m～11.6m之間。

第（3a）粉砂：灰色，稍密，飽和，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等，局部夾粉土。在場區均有分布，厚度介于3.8～13.5m之間。

第（4-1）粉砂：灰色，飽和，稍密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等。在場區均有分布，厚度介于3.8～13.5m之間。

第（4-2）粉細砂： 灰色，飽和，中密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等。在場區均有分布，厚度介于1.1～14.2m之間。

第（4-3）粉細砂： 灰色，飽和，中密，礦物顆粒成分主要為石英、長石、云母等，局部夾粉土粉質粘土。局部場地分布，厚度介于0.4～14.3m之間。

第（4-4）粉質粘土粉土與粉砂與互層： 灰，飽和，軟塑、密實、中密，含鐵錳氧化物，局部夾薄層分與，粉砂。局部場地分布，厚度介于1.0m～4.0m之間。

以下地層依次為（4-5）層礫卵石混中粗砂、（5-1）層強風化砂礫巖、（5-2）層中風化砂礫巖。

場地各層巖土體的物理力學參數詳見表1.

場地地下水類型主要為上層滯水和第四系孔隙承壓水，其中上層滯水主要賦存于第（1）層雜填土中，受地表水源、大氣降水和生活用水補給，無統一的自由水面，水位及水量受地表水源、大氣降水和生活用水排放量的影響而波動，水量有限。

表1 地層分布情況及基坑支護設計參數一覽表

第四系孔隙承壓水主要賦存于（3）單元過渡性土層及（4）單元砂層中，主要接受側向補給，與長江存在較密切水力聯系，呈互補關系。勘探期間測得孔隙承壓水位埋深1.10～2.20m之間，孔隙承壓水位年變幅為3～4m，標高為17.0～20.0m左右，水量較大。

3 基坑支護設計

本基坑工程總體方案是采用“三墻合一”地下連續墻十三道混凝土內支撐的支護體系，坑底被動區采用三軸攪拌樁進行加固處理，地下水采用深井降水進行處理，主樓電梯井位置較深，采用滿鋪高壓旋噴樁五面圍封對地下水進行封閉處理。

3.1 地下連續墻設計

①圍護墻體均采用800～1000mm厚"兩墻合一"地下連續墻，兼作地下室外墻。

②地下連續墻混凝土設計強度等級均為C35，抗滲等級為S8。地下連續墻豎向主筋保護層厚度迎土面與迎坑面均為70毫米。

③地下連續墻采用十字鋼板剛性接頭。施工應確保相鄰槽段接縫無夾泥、無孔洞，混凝土密實度必須得到保證。基坑開挖后如發現滲漏現象，應及時采取封堵措施。地下連續墻中應埋設聲測管進行質量檢測。

④地下連續墻與地下室底板通過鋼筋鐓粗直螺紋接駁器及底板環梁插筋連接；與地下一層-地下三層樓板環梁通過插筋連接；與頂板及地下室外墻通過壓頂圈梁連接；此外地下室周邊壁柱和剪力墻通過插筋與地下連續墻連接。

⑤地下連續墻與地下室結構構件的連接，須配合有關結構施工圖，留洞必須配合有關設備施工圖。連接處地墻表面必須經過鑿毛、清洗和接漿處理。

⑥每幅槽段內設置兩根注漿管，間距不大于3m，管底位于槽底（含沉渣厚度）以下不小于30cm，墻身混凝土達到設計強度后注漿，注漿壓力必須大于注漿深度處土層壓力。

3.2 內支撐設計

①本工程設計采用三道混凝土內支撐，內支撐采用以環形梁結合角撐桁架體系。

②三道混凝土內支撐的中心標高（相對標高）分別為：

第一道：-1.800m；

第二道：-6.300m；

第三道：-10.800m。

③支撐體系所采用的三道混凝土內支撐及圍檁的混凝土強度等級分別為C35、C40、C40。第一道內支撐通過壓頂冠梁與地下連續墻錨固連接，第二道、第三道混凝土內支撐通過圍囹與地下連續墻中的預埋鋼筋錨固連接。

3.3 立柱設計

①為在基坑開挖過程中承擔三道混凝土內支撐所產生的豎向荷載，在內支撐體系中設置立柱樁62根。立柱樁在基礎底板以上為角鋼格構柱，基礎底板以下為鉆孔灌注樁。

②角鋼格構柱的截面尺寸為460mm×460mm，所采用角鋼的規格L160mm×14mm。

③立柱樁底部采用900鉆孔灌注樁，樁長約L=30m，要求按樁端持力層為（5-2）中風化砂礫巖層，樁端進入中風化砂礫巖不小于2.0m。樁端采用后壓漿工藝。灌注樁所采用混凝土強度等級為C30。

④灌注樁底部采用樁端后壓漿工藝，每根樁端的注漿水泥用量不小于1.5t。

4 施工要求和基坑監測要求

4.1 地下連續墻施工要求

①槽長誤差±5 cm，槽段沿豎向向相鄰槽段偏移不大于5 cm；

②槽寬誤差不大于±2 cm，墻面突出部分應鑿平，鑿平后墻面高差應小于5 cm；

③墻頂中心線允許偏差±3 cm；

④槽段垂直度滿足1/400；

⑤墻頂標高誤差±3 cm；

⑥插筋左右偏差不大于2 cm，上下偏差不大于2 cm；

⑦混凝土應連續澆灌，不得留水平施工縫；

⑧槽底沉渣厚度應小于10 cm（澆灌混凝土前）。

4.2 立柱樁施工要求

①護筒中心與樁位中心偏差小于3cm；

②樁底沉渣厚度≤10 cm；

③成樁中心與設計樁位中心偏差≤5 cm；

④樁身垂直度≤1/200；

⑤鋼格構柱應保證垂直于水平支撐，其垂直度≤1/300；

4.3 報警界限

場區各部位監測預警值見表2。

5 結語

深厚軟土層中超深基坑支護設計與施工的關鍵技術問題在于不僅要確保基坑自身結構及周邊環境的安全，同時要考慮到后續土方及主體結構施工的快捷方便。本基坑支護設計由于周邊環境限制，無支護結構空間，只能采用地下連續墻+內支撐的聯合支護方式，達到了經濟合理、施工時間短的目的。本基坑支護設計與施工的成功經驗可供類似基坑工程借鑒。

表2 支護體和周邊預警值

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[2]GB50330-2002，建筑邊坡工程技術規程[S].

[3]DB42/159-2004 基坑工程技術規程[S].2004 (Technical Specification for Engineering of Foundation Excavation[S]. 2004.

[4]徐楊青，深基坑工程設計方案優化決策與評價模型研究[J]，巖土工程學報，2005，27（7）：844～848.

[5]劉國彬, 王衛東. 基坑工程手冊[M]. 第2版. 北京：中國建筑工業出版社，2009.

Design and Application of Super-deep Foundation Pit Support by Underground Continuous Wall in Thick Soft Soil Layers

ZHANG Feng

(Wuhan Design & Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Wuhan 430064)

To take the super-deep foundation pit support in thick soft soil on the f rst-rank terrace of the Yangtze River in Wuhan as an example, according to the specific engineering geology and surrounding construction environment, we introduce the technical solution plan of underground continuous wall support, the specif c parameters of construction and monitoring. The results of practice show that our solution plan not only ensures the safety of foundation pit and the surrounding engineering, but also saves money and time. It can be benef cial to similar foundation pit supports.

Underground continuous wall; Soft soil; super-deep foundation pit

TU473.2

A

1007-1903（2014）01-0046-04

張 峰(1981- )，男，碩士，主要從事巖土工程勘察、設計及科研工作。