樁墻組合型支護結構在軟硬復合地層基坑的應用

賈明杰

（中鐵第六勘察設計院集團有限公司，天津 300308）

1 工程概況

紅聯站是寧波市軌道交通2 號線二期與6 號線一期換乘站，兩線呈T 形換乘。2 號線車站沿渡口路敷設，站后設置停車線，為地下2 層島式車站，車站總長481.121m，寬21.2～26.7m，深16.80～19.59m。6 號線車站沿江南公路敷設，站前設交叉渡線，車站總長376.00m，寬21.2～26.7m，深約25.86～26.66m。根據工籌，車站2 號線分為A、B 2 個基坑施工，6 號線分為A1、C、D 3 個基坑施工。基坑周邊建筑密集，臨近的控制性建筑物主要有華南鏡園、云鼎公寓、小港廣播電臺、一品江南小區等；道路兩側管線密集，主要有給水管（混凝土/鑄鐵，DN400mm/500mm，埋深約2m）、10kV 電力管線、天然氣管線（鋼，DN300mm，埋深約1.3m）以及電信管線等。圖1 為車站平面布置示意圖。

2 地質條件

根據勘察報告，站址所處主要地層為：①1a 層雜填土、①2 層黏土、①3b 層淤泥質黏土、②2a 層淤泥、②2b 層淤泥質黏土、③1a 層黏質粉土、③2 層粉質黏土、④1b 層淤泥質黏土、④2a 層黏土、⑤1b 層粉質黏土、⑤1T 層黏質粉土、⑥3a層黏土、⑥4a 層粉砂、⑦1 層粉質黏土、⑧1 層粉砂、⑧3b 層礫砂、⑨1a 層粉質黏土、⑩2b 層塊石、?1a 全風化晶屑玻屑熔結凝灰巖、?1b 強風化晶屑玻屑熔結凝灰巖、?c 中等風化晶屑玻屑熔結凝灰巖等。

基坑開挖涉及的淺部為：①1a 層雜填土、①2 層黏土、①3b 層淤泥質黏土、②2a 層淤泥、②2b 層淤泥質黏土，具有高含水量、高壓縮性、高靈敏度、高觸變、高流變以及低滲透性和低強度等特性，在動力作用下，土體結構較易破壞，使強度驟然降低，基坑開挖后，土體的回彈會對基坑支護結構、周圍鄰近已有建筑物、地下管線等產生不利影響。2 號線A 基坑基底位于②2b 淤泥質黏土，基坑底以下地層為②2b 層淤泥質黏土、③1a 層黏質粉土、④1b 層淤泥質黏土、?1a 全風化凝灰巖、?1b 強風化凝灰巖、?1c 中風化凝灰巖。巖層頂面起伏較大，埋深約25～62m，局部坑底以下約7.5m 起進入巖層。?1c 中風化凝灰巖，巖體較完整，巖石質量指標RQD=60%～90%，局部節理發育，巖芯較破碎，RQD=30%～60%。巖石單軸飽和抗壓強度值為39.3～92.7MPa，平均值為62.04MPa，屬堅硬巖。

圖1 車站平面布置圖

3 基坑支護結構

A 基坑標準段寬約21.2～22.5m，深約16.80～17.30m，加深段寬約26.7m，深約19.56～19.59m，基坑總長259.90m。開挖范圍內均為軟流塑狀淤泥質土，為典型的軟土地層，物理力學性能較差。考慮到基坑深度大，且距建筑物、管線近，環境保護要求高，故設計選用剛度較大的地下連續墻支護。A 基坑標準段共設置5 道支撐，其中第一道為800mm×1000mm/800mm×900mm 混凝土支撐，第2、第4道采用φ609mm（壁厚t=16mm）鋼支撐，第3、第5 道采用φ800mm（壁厚t=16mm）鋼支撐。地下連續墻是在地面上采用一種挖槽機械，沿著深開挖工程的周邊軸線，在泥漿護壁條件下，開挖出一條狹長的深槽，清槽后，在槽內吊放鋼筋籠，然后用導管法灌注水下混凝土筑成一個單元槽段，如此逐段進行，在地下筑成一道連續的鋼筋混凝土墻壁，作為截水、防滲、承重、擋水結構。廣泛用于密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工。適用于建造建筑物的地下室、地下商場、停車場、地下油庫、深基坑圍護結構等。

A 基坑南側約40m 范圍巖層面較高，巖層頂面距基底約7.5～15.5m，由于基巖上覆土層均為軟流塑狀淤泥質土層，根據計算，為保障地下連續墻穩定性，連續墻墻趾需入巖，嵌入中風化巖層約2.5m。

4“樁墻組合”型地墻設計

目前，國內在軟土層中施作地下連續墻的施工技術已經相當成熟，但是在軟硬結合地層中，嵌巖式地下連續墻的施工技術仍存在一定難題[1，2]。地下連續墻成槽機有多頭螺旋鉆、沖抓斗、沖擊鉆、多頭鉆以及輪銑式、盤銑式、鉗槽式和刨切式等。成墻厚度可為400～1 500mm，一次施工成墻長度可為2 500～2 700mm。為了保證成槽的垂直度，成槽機設有隨機監測糾偏裝置。軟土地區地墻施工一般采用液壓抓斗式成槽機，其在軟土地層具有較高的效率，但它在巖石地層中不適用，難以成槽[3]。硬巖地區地下連續墻一般采用沖擊鉆配合抓斗成槽或采用輪銑式成槽機。

本站A 基坑南側地墻入巖段上部約90% 以上深度為淤泥質土層，適合采用液壓抓斗式成槽機施工，而下部約10%深度為強～中風化凝灰巖，巖石單軸飽和抗壓強度值為39.3～92.7MPa，平均值為62.04MPa，屬堅硬巖，液壓抓斗無法成槽。可采用沖擊鉆配合液壓抓斗成槽機或雙輪銑成槽，但均存在一定難題。首先槽底沖擊鉆成樁時間較長，再配合抓斗成槽效率較低，致上部土層槽壁暴露時間過長，存在塌孔風險。而下部入巖段采用雙輪銑成槽機可大大提高入巖段成槽效率，但由于入巖段較短，采用雙輪銑成槽機不經濟，造價較高。

針對此問題，設計上提出“樁墻組合”型地墻支護結構，即支護結構上半段土層采用成槽機械開挖槽段，在槽段底部利用沖擊鉆機或旋挖鉆機開挖2 根鉆孔灌注樁嵌入巖層，并制作地下連續墻與鉆孔灌注樁一體式鋼筋吊放入位，灌注水下混凝土，形成上半段為地下連續墻、下半段為鉆孔灌注樁的一體式結構，如圖2 所示。此結構上半段為止水性較好、剛度較大的地下連續墻，能滿足基坑開挖止水及結構受力等要求，能較好地保護鄰近建筑物、管線，下半段為鉆孔灌注樁嵌入巖層，能保障支護結構穩定性，保障基坑安全。

圖2 “樁墻組合”組合型支護結構示意圖

5 結語

本文以寧波軌道交通紅聯站軟土硬巖復合地層特殊地質及環境條件為例，介紹了一種 “樁墻組合” 組合型支護結構設計，該支護結構由地下連續墻和墻底灌注樁組成。該種連續墻適用于上軟下硬地層基坑圍護，該支護結構可解決軟土地區周邊環境保護及硬巖段地墻成槽困難的問題，為類似工程提供一種可供借鑒的新型支護型式。