地下連續墻疊合SMW 工法樁作為深基坑圍護結構的應用

馬 仕（上海市基礎工程集團有限公司，上海 200001）

隨著國內城市化持續發展，大城市以及特大城市的地下空間越來越多的被開發利用。在上海，超深基坑以及超深隧道工程屢見不鮮。超深基坑大多數以地下連續墻作為圍護結構[1]，地墻的插入深度往往是基坑深度的 1.8～2 倍。在某些特殊情況下，如盾構隧道需要在基坑下方近距離進行穿越時，上部基坑的圍護地墻會成為穿越線路上的障礙物。目前，雖然有部分工程采用玻璃纖維筋替代鋼筋制作地墻鋼筋籠，使盾構機可以切削地墻以及玻璃纖維筋從而穿過地墻[2]。但這種方案在具體實施過程中，穿越的難度及風險較大，消耗時間較長，設備損耗非常大。因此，需要對這種情況下的圍護方案進行優化，來盡可能避免盾構機穿越地下連續墻的問題[3]，而采用復合圍護結構來減小地墻插入深度是可行的優化方向。

本文以上海軌道交通 14 號線豫園站工程為依托，分析并總結了在盾構機穿越位置采用減小地墻插入深度并疊合SMW 工法樁的圍護形式后，整個基坑開挖過程中圍護變形以及周邊環境情況，總結了在插入比不夠情況下，地墻疊合SMW 工法樁作為基坑圍護的實施效果。

1 工程實際應用

1.1 設計概況

上海軌交 14 號線豫園車站與已建 10 號線豫園站通過新建一條換乘通道進行聯通，此條新建換乘通道作為 14 號線豫園車站的附屬施工。該換乘通道分深、淺坑開挖，深坑開挖深度 19.61 m，采用地下連續墻圍護。

由于該換乘通道在結構完成后需要在底板下方穿越 1條地鐵盾構隧道，隧道頂部至底板僅 5.3 m，考慮到避免后期盾構穿越地墻，地下連續墻插入深度受到限制，因而采用在地墻外壁疊合 SMW 工法樁組成復合基坑圍護結構，在換乘通道結構完成后，將工法樁內型鋼拔除，再進行盾構隧道施工。

因此本基坑圍護存在兩種類型，第一類地墻為非盾構穿越段的普通地墻，地墻深 50 m 厚 1 m，盾構穿越段地墻為淺地墻，地墻深 24 m 厚 0.8 m。如圖 1 所示。

圖1 盾構隧道與基坑位置關系圖

1.2 施工情況

本工程按照圖 2 所示施工順序進行施工。

圖2 工程實施流程圖

1.2.1 地墻施工

地下連續墻寬 5 m，厚 800 mm，墻深 24 m，H 型鋼接頭，現場施工采用一臺 SG 60 抓斗成槽機進行成槽，地墻垂直度控制為 1/500。

1.2.2 SMW 工法樁施工

工法樁采用常規直徑 850 mm @600 mm 三軸攪設備施工，水泥摻量 20%，樁長 34 m，每一幅樁套打，每幅攪拌樁完成后，立即插入 H 型鋼，型鋼插入深度 33 m，用液壓震動錘輔助下沉，型鋼表面涂刷脫模劑，方便后期拔除，本工程共打入 H 型鋼 8 根。所施工的工法樁與地墻間留 15 cm間距，工法樁養護到期后，在與地墻間隙中壓密注漿填充。工法樁與地下連續墻位置關系平面圖如圖 3 所示。

圖3 工法樁與地下連續墻位置關系平面圖

1.2.3 基坑施工

基坑開挖深度最深處 19.61 m，共設置 5 道支撐，第一道為混凝土撐，其余為鋼支撐。開挖采用長臂挖機及滑臂挖機進行開挖，開挖遵循“時空效應”，隨挖隨撐。

1.2.4 工法樁拔除

根據設計要求，在結構頂板完成后，對 H 型鋼進行拔除。拔除采用 1 套普通 300 t 雙油缸液壓千斤頂進行頂拔。

1.3 基坑及環境監測情況

基坑開挖過程中，分別對地下連續墻、基坑支撐、周邊管線進行了監測，監測布點情況以及監測安排如圖 4 所示。

圖4 基坑監測點平面布置圖

圖中，P 1 點為 24 m 深地墻對應的圍護變形監測點，P 2 點為 50 m 深地墻對應圍護變形監測點。DB 1、DB 2 為24 m 墻外側地表沉降監測點，DB 3為 50 m 地墻外側地表沉降監測點，表1 為基坑分階段監測頻率。

表1 基坑分階段監測頻率

2 應用效果分析

2.1 圍護變形情況

隨著基坑開挖深度增加，圍護變形逐漸增大。開挖到底時，外側疊合了 34 m 深 SMW 工法樁的 24 m 深 0.8 m厚地墻變形最大值為 27.5 mm（向基內變形），50 m 深 1 m 厚地墻變形最大值為 21.3 mm（向基內變形）。即開挖至約20 m 深時，圍護變形相差 6.2 mm，變形情況基本一致，且均＜0.14% H（及 28 mm），均達到基坑變形控制規范要求[4]。如圖 5 所示。

圖5 基坑開挖圍護變形監測數據曲線圖

2.2 周邊環境監測情況

基坑開挖過程中，周圍地表受到影響，發生沉降。開挖到底時，24 m 深地墻疊合 SMW 工法樁后，外側地表監測點DB 1、DB 2 監測沉降值分別為 -17.7 mm、-19.46 mm，50 m 深地墻外側地表監測點 DB 3 監測沉降值為-14.61 mm。即開挖至約 20 m 深時，周圍環境沉降量最大相差約4.85 mm，沉降情況基本一致，如圖 6 所示。

圖6 基坑開挖周圍地表沉降監測數據曲線圖

2.3 H 型鋼拔除

H 型鋼在結構回筑完畢后，由 1 套 300 t 液壓千斤頂進行頂拔。頂拔順利，每根 H 型鋼頂拔時間約 15 min，頂拔出來后的 H 型鋼完整性好，未發生斷裂以及變形等情況，共拔出 8 根 H 型鋼，100% 完整。拔除后及時進行了注漿回填，周邊環境影響極小。

3 結 語

在地下連續墻插入比受限的情況下，采用外側疊合SMW 工法樁組成復合深基坑圍護結構可以很好滿足深基坑開挖要求，是一種較好的可供選擇的方案。

SMW 工法樁疊合插入比不夠的地下連續墻共同作為深基坑圍護結構，在基坑開挖過程中圍護變形小、周邊環境影響小、支撐軸力正常，與正常插入比的地墻幾乎等效。

SMW 工法樁在基坑開挖完成以及結構回筑完成后，工法樁內 H 型鋼可以進行拔除，對盾構穿越施工無影響。拔出后須及時進行回填，減小拔出對周邊環境的影響。