杜 魁，余小國(guó)

(武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司，湖北武漢 430072)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多，應(yīng)運(yùn)而生的深基坑工程也越來(lái)越多。這些深基坑工程大多位于建筑物密集的城市中心，施工條件受到了諸多限制。為了減少深基坑施工給周?chē)R近的建(構(gòu))筑物、道路、地下管線等帶來(lái)不利影響，深基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型尤為重要［1］。地下連續(xù)墻由于施工振動(dòng)小、噪聲低、墻體防滲效果好、整體剛度大、對(duì)周?chē)翆訑_動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，成為位于建筑集區(qū)的深基坑工程的優(yōu)先選擇，在實(shí)際工程得到了廣泛的應(yīng)用。本文以武漢鈺龍金融廣場(chǎng)深基坑地下連續(xù)墻為施工實(shí)例，介紹了本工程地下連續(xù)墻的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

鈺龍深基坑形狀近似菜刀(圖1)，地下室外墻總面積約10 655 m3，周長(zhǎng)463．4 m。裙樓及地下室區(qū)域開(kāi)挖深度為-19．1 m，主樓區(qū)域普挖21．1 m，電梯井區(qū)最大開(kāi)挖深度達(dá)26．1 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了800 mm厚的地下連續(xù)墻，墻體最大埋深為50 m，墻底進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖深度≥1 m?；庸こ讨?chē)h(huán)境復(fù)雜，東側(cè)為24F中信銀行大廈，南側(cè)為建設(shè)大道(武漢地鐵7號(hào)線盾構(gòu)正在建設(shè)大道下施工)，西側(cè)為30F湖北省銀監(jiān)大樓，北側(cè)為另一正在施工的基坑，其開(kāi)挖深度為12 m左右，另有一條高壓線從北側(cè)兩工地之間穿過(guò)。鈺龍基坑地下連續(xù)墻作為截水防滲、擋土以及結(jié)構(gòu)外墻“三墻合一”的結(jié)構(gòu)，對(duì)施工的質(zhì)量要求高。地下連續(xù)墻墻面垂直度≤1/300，局部突出≤100 mm，成槽深度不小于設(shè)計(jì)深度。

圖1 基坑周?chē)h(huán)境圖Fig．1 Environment map of surrounding foundation pit

2 基坑工程水文地質(zhì)條件

根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)勘察報(bào)告，基坑開(kāi)挖深度內(nèi)的地質(zhì)條件及土層特征分布如表1。

上層滯水主要賦存于第一層雜填土中，無(wú)統(tǒng)一水面，主要由大氣降水、地表水和生產(chǎn)、生活用水滲入補(bǔ)給，勘察期間測(cè)得其穩(wěn)定水位埋深為0．9～1．8 m?？紫冻袎核饕x存于(4)～(6)層砂類(lèi)土中，與長(zhǎng)江水有水力聯(lián)系，其上覆粘性土層及下伏基巖為相對(duì)隔水層。

3 施工難點(diǎn)

本工程地下連續(xù)墻在基坑施工時(shí)起著擋土和止水作用，所以對(duì)墻體質(zhì)量、垂直度與防滲性要求高。地下連續(xù)墻深50 m(圖2)，結(jié)合工程地質(zhì)條件，墻體需穿過(guò)48 m以上土層，并進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖≥1 m，屬施工難度較大的穿軟土嵌硬巖的地下連續(xù)墻施工。

(1)地下連續(xù)墻成槽深度大，由于施工中需要穿過(guò)48 m以上土層且嵌入強(qiáng)風(fēng)化泥巖中，成槽設(shè)備的選型和泥漿調(diào)配是保證成槽是否成功以及槽壁穩(wěn)定的關(guān)鍵。

(2)槽段之間的接頭處，不允許有滲水漏水現(xiàn)象，否則對(duì)基坑施工非常不利，甚至引發(fā)一連串的安全事故。

(3)由于鋼筋網(wǎng)片全長(zhǎng)約49 m，底部構(gòu)造段配筋較少，為保證安全吊裝，施工時(shí)采用了兩節(jié)起吊，在槽口對(duì)接好后整體下放。為確保順利安放鋼筋籠，對(duì)地下連續(xù)墻槽壁的垂直度要求高。

(4)軟土深度達(dá)7．1～9．7 m之厚，在軟土中成槽垮孔塌方的可能性較大，需切實(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控工作，如泥漿性能、導(dǎo)墻埋深、成槽工序及重型設(shè)備行走路線等。在地連墻施工前，先對(duì)地連墻槽壁兩側(cè)用三軸攪拌樁進(jìn)行了槽壁加固，防止成槽過(guò)程中出現(xiàn)垮孔塌方事故。

4 地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì)方案選型

采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)成敗在于接頭設(shè)計(jì)，按其接頭型式一般分為柔性接頭和剛性接頭兩大類(lèi)，柔性接頭以接頭管為代表，剛性接頭型式主要有工字鋼接頭、十字鋼板接頭和V型鋼板接頭等(圖3)。

接頭管型式屬于傳統(tǒng)地下連續(xù)墻施工接頭型式，其造價(jià)相對(duì)便宜，即在網(wǎng)片下放前(或灌注槽段混凝土前)，在槽段的端部預(yù)插一根直徑略小于槽寬的鋼管(即接頭管)，隨著混凝土澆筑后初凝慢慢將接頭管拔起來(lái)，使端部形成半凹榫形接頭。在實(shí)際施工中，槽段拼接處易形成滲流通道，導(dǎo)致墻體漏水，且凹榫形接頭易形成錯(cuò)位，對(duì)接頭質(zhì)量影響非常大。而剛性接頭很好地解決了以上兩個(gè)問(wèn)題，所以，剛性接頭正在逐步替代柔性接頭，特別是在超深地連墻中的應(yīng)用［2］。

工字鋼接頭、V型鋼板接頭、十字鋼板接頭地下連續(xù)墻施工工藝相似，只是接頭型式的改變，加長(zhǎng)滲流通道的方式不一樣。就目前來(lái)說(shuō)，工字鋼接頭施工工藝較為成熟，V型鋼板接頭和十字鋼板接頭連續(xù)墻止水效果較好，但接頭清理相對(duì)麻煩，且制作工藝上相對(duì)復(fù)雜，故本項(xiàng)目采用了工字鋼接頭。

圖2 地層與支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)比圖Fig．2 Contrast diagram of formation and supporting structure

圖3 三種剛性接頭型式Fig．3 Three kinds of rigid joint types

(1)剛性接頭減少了接頭管起拔工序。本公司施工的南國(guó)中心地連墻采用了傳統(tǒng)接頭管工藝，施工過(guò)程中遇到了大量的接頭管下放及起拔難題。因接頭管直接與混凝土接觸，起拔接頭管的時(shí)間往往很難控制，過(guò)早則容易造成混凝土坍塌，影響接頭質(zhì)量;稍晚，又可能造成接頭管起拔困難，甚至造成埋管事故。而剛性接頭施工中，省去了接頭管起拔的工序，規(guī)避了接頭管起拔風(fēng)險(xiǎn)。剛性接頭也可配合使用接頭箱，這樣處理以后接頭質(zhì)量更好，此時(shí)接頭箱已通過(guò)鋼板與混凝土分離開(kāi)，因此接頭箱起拔相對(duì)容易，且開(kāi)挖面以下可以采用砂包充填，施工很安全。

(2)剛性接頭止水效果好。本公司前期施工的老浦片地連墻采用的是接頭管工藝，開(kāi)挖后出現(xiàn)滲水問(wèn)題，后期處理非常麻煩。地下連續(xù)墻抗?jié)B漏的作用尤為重要，在鋼板接頭處加入了止水鋼板，無(wú)形中增長(zhǎng)了水的滲流路線，并把施工接頭由單一弧線變成了不規(guī)則曲線，增加了止水效果。在前期施工的幾個(gè)基坑項(xiàng)目中都得到了很好地證明:復(fù)興路地鐵站地連墻(工字鋼)、武漢天地B4B5地塊地連墻(工字鋼)等項(xiàng)目都取得了較好的止水效果。

(3)剛性接頭有利于相鄰槽段的銜接。在本公司所施工采用接頭管的地連墻項(xiàng)目中均出現(xiàn)了接頭不齊、錯(cuò)位的現(xiàn)象，但是剛性接頭施工過(guò)程中，由于止水鋼板具有一定的導(dǎo)向性，所以相鄰槽段銜接較為順直，不易開(kāi)叉、錯(cuò)臺(tái)。

(4)剛性接頭可以應(yīng)用于超深地連墻中。采用柔性接頭施工，由于接頭管的起拔困難，所以一般不用于超深地連墻施工，本公司曾經(jīng)在南國(guó)中心地連墻等超深基坑中應(yīng)用了接頭管接頭，施工過(guò)程中接頭管起拔非常困難，造成多幅接頭管埋管事故，后期開(kāi)挖處理非常棘手。而剛性接頭由于混凝土被鋼板隔開(kāi)，不需要接頭管，不存在接頭管起拔問(wèn)題。

(5)采用傳統(tǒng)柔性接頭工藝的地連墻因接頭處為素混凝土或者含鋼量較小，槽段與槽段之間聯(lián)系較小，不能使地連墻形成有效整體，基坑抗變形能力較小。而剛性接頭每幅墻接頭處均設(shè)有鋼板及其它能夠有效連接的元件，使其形成了一個(gè)整體，能有效抵抗基坑變形。

(6)剛性接頭較好地銜接下一施工程序，節(jié)約總工期。剛性接頭省去了接頭管下放及起拔的工序，每幅槽段可節(jié)省約6—8 h的施工時(shí)間。由于應(yīng)用剛性接頭的基坑基本不會(huì)滲水，減少了后續(xù)堵漏等工序，直接進(jìn)入下道工序，有效地節(jié)約了工期［3］。

基于以上考慮，鈺龍基坑地連墻采用了工字鋼剛性接頭。并在基坑外側(cè)接頭處施工了3根高壓旋噴樁，以再次加固地連墻接頭處。

5 地連墻主要施工工藝

根據(jù)對(duì)上述地下連續(xù)墻施工難點(diǎn)的分析，借鑒現(xiàn)有地下連續(xù)墻施工技術(shù)，對(duì)地下連續(xù)墻施工的成槽、鋼筋網(wǎng)片的吊裝、刷壁與清底、混凝土澆筑等幾個(gè)主要工序進(jìn)行重點(diǎn)控制，保證地下連續(xù)墻工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5．1 泥漿性能

泥漿號(hào)稱(chēng)鉆井的“血液”，在地連墻施工中占有重要的地位。泥漿具有懸浮鉆渣、穩(wěn)定孔壁、冷卻鉆具等作用。地連墻成槽時(shí)間較長(zhǎng)，一般從開(kāi)孔至澆筑完成至少需要20 h，長(zhǎng)時(shí)間的槽壁暴露非常容易造成孔壁坍塌，引發(fā)重大質(zhì)量事故。隨著時(shí)間的推移，部分懸浮的鉆渣也會(huì)逐漸下沉，最終沉槽底。為避免上述情況的發(fā)生，一般需從源頭上解決，如采用優(yōu)質(zhì)的原材料，科學(xué)的配比，施工過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿性能，及時(shí)補(bǔ)充新鮮泥漿以改善泥漿性能，確保泥漿隨時(shí)滿足規(guī)范要求。

此外，地連墻單幅槽段泥漿方量約250 m3，若考慮同時(shí)成兩個(gè)槽段，新漿池、儲(chǔ)漿池、回收池內(nèi)至少需要儲(chǔ)存1 000 m3泥漿，再加上管線循環(huán)系統(tǒng)，在原來(lái)就緊張的場(chǎng)地內(nèi)占用了大量場(chǎng)地，也是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)文明施工的巨大考驗(yàn)。

5．2 槽壁加固

鈺龍金融廣場(chǎng)深基坑采用進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，周邊高樓林立，地連墻外邊線距離周?chē)ㄖ镒罱幘嚯x僅1．1 m，若不采取措施加固，出現(xiàn)塌方，后果不堪設(shè)想。北側(cè)及西北側(cè)老民房，基礎(chǔ)較淺，若槽壁塌方較容易引發(fā)房子倒塌;東西兩側(cè)房子均為高層建筑，基礎(chǔ)采用樁基，若發(fā)生槽壁坍塌極易引起重大質(zhì)量事故。為最大限度減少地下連續(xù)墻開(kāi)挖對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊懀谑┕さ叵逻B續(xù)墻前先行在基坑周?chē)薪ㄖ锏膮^(qū)域施工Φ650 mm三軸攪拌樁用于槽壁加固，其加固深度為22 m。

5．3 采用“兩鉆一抓”成槽方法

由于本項(xiàng)目地連墻需進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖≥1 m，根據(jù)勘察報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，使用了液壓抓斗和旋挖鉆機(jī)組合成槽的方法，即“兩鉆一抓”的成槽方法。即旋挖根據(jù)槽段幅寬和抓斗斗體寬度，先在預(yù)定位置施工引孔，再用抓斗抓取兩個(gè)引孔槽段土體成槽。采用該方法旋挖可以先行引孔，不占用成槽時(shí)間，與抓斗不存在作業(yè)面交叉問(wèn)題。同時(shí)，引孔對(duì)抓斗取土可以形成兩個(gè)臨空面，大大提高了抓斗取土效率，根據(jù)鈺龍項(xiàng)目實(shí)踐，每幅槽成槽可以節(jié)省約3—4 h。

采用“兩鉆一抓”成孔方法，槽壁垂直度主要由引孔垂直度決定。旋挖成孔垂直度較高，抓斗只需沿引孔往下取土。若旋挖引孔過(guò)程中發(fā)生垂直度較差時(shí)，應(yīng)及時(shí)利用旋挖設(shè)備自動(dòng)調(diào)整垂直度，尤其在進(jìn)入巖層時(shí)，要特別注意放慢成孔速度，確保軟硬地層交接處的成孔垂直度［4］。

旋挖引孔因根據(jù)實(shí)際需要引孔，不可盲目趕進(jìn)度，造成抓斗成槽跟不上而出現(xiàn)大量“孔等槽”的情況。若發(fā)生這樣情況容易造成孔壁坍塌的事故發(fā)生，坍塌處理較麻煩，且容易出現(xiàn)誤導(dǎo)抓斗成槽，造成垂直度偏差較大的事件發(fā)生。

根據(jù)本工程實(shí)際，抓斗抓取強(qiáng)風(fēng)化巖層有一定困難，進(jìn)尺較慢，項(xiàng)目部增加了旋挖引孔，即在兩個(gè)引孔之間再增加若干副孔，以擾動(dòng)底部巖層，為抓斗取土創(chuàng)造有利環(huán)境。

5．4 旋挖刷壁+抓斗五抓清底

接頭和槽底是地連墻質(zhì)量控制的關(guān)鍵部位，有效地刷壁可以清除槽段接頭處的夾泥，提高接頭質(zhì)量;有效地清底可以清除孔底沉渣，上述三項(xiàng)是地連墻成敗的關(guān)鍵，以下僅分析刷壁和清底(圖4)。

圖4 刷壁流程圖Fig．4 Flow chart of brushing wall

刷壁是指為保證槽段接頭連接質(zhì)量，在二期槽成槽后利用提升設(shè)備配合專(zhuān)用刷壁器，對(duì)接頭進(jìn)行反復(fù)刷洗，以清除接頭處泥皮及雜物，使新老混凝土有效連接。刷壁器應(yīng)根據(jù)槽段寬度以及工字鋼實(shí)際尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保刷壁無(wú)死角，同時(shí)能夠有效刷除接頭處滯留的泥塊、少量繞流的混凝土、水泥漿等。目前施工現(xiàn)場(chǎng)常用的提升器有旋挖、抓斗、吊車(chē)、沖擊鉆等。吊車(chē)、沖擊鉆都是利用鋼絲繩提升刷壁器，在刷壁過(guò)程中剛度不大，其刷壁能力有限，碰到硬物容易發(fā)生偏移;抓斗雖然也是利用鋼絲繩提升刷壁器，但是抓斗斗體自重較大，碰到硬物偏移量相對(duì)較小，刷壁效果較好，但其油耗較大，不經(jīng)濟(jì)，該項(xiàng)目未并用;本項(xiàng)目采用的是旋挖刷壁，挖刷利用自身鉆桿提升刷壁器，剛度較大，刷壁效果好，但要注意切不可將鉆桿卡在槽內(nèi)。

現(xiàn)場(chǎng)預(yù)備了一臺(tái)沖擊鉆，以便及時(shí)處理成槽過(guò)程中出現(xiàn)的接頭位置混凝土繞流。

刷壁結(jié)束后，刷壁刷下來(lái)的泥渣以及懸浮在泥漿中的懸浮物將逐漸沉淀到基槽底部。此外，在挖槽過(guò)程中未被排出而殘留在槽內(nèi)的土渣，以及吊放鋼筋籠時(shí)從槽壁上刮落的泥皮都堆積在槽底，所以在刷壁后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清底。清除槽底的沉渣，必要時(shí)可在砼澆筑前使用氣舉反循環(huán)清孔，使其厚度小于規(guī)范要求。

5．5 鋼筋網(wǎng)片的安裝采用分段起吊、整體下放

由于本項(xiàng)目鋼筋網(wǎng)片長(zhǎng)度約50 m，且構(gòu)造段鋼筋數(shù)量較少，整體起吊難度大，而且容易造成構(gòu)造段鋼筋變形，為了保證網(wǎng)片平整豎直，本項(xiàng)目采用整體制作、分段起吊、整體下放的施工方法。鋼筋網(wǎng)片在鋼筋制作平臺(tái)上整體制作成型，起吊前脫開(kāi)鋼筋籠分節(jié)處臨時(shí)直螺紋套筒連接。

由于鋼筋籠體積龐大，重量較大，吊點(diǎn)的設(shè)置尤為重要，如果鋼筋籠吊點(diǎn)設(shè)置不正確，鋼筋網(wǎng)片會(huì)產(chǎn)生較大撓曲變形，造成鋼筋籠焊縫開(kāi)裂，整體結(jié)構(gòu)散架，嚴(yán)重時(shí)甚至拉翻副吊，折斷主吊臂桿。所以吊點(diǎn)位置的選擇成為起吊能否成功的關(guān)鍵所在，在起吊之前，必須通過(guò)計(jì)算確定主吊和副吊起吊點(diǎn)的位置。鋼筋網(wǎng)片制作安裝時(shí)，采用整體制作、分段起吊、整體下放、兩機(jī)抬吊的方法，需要在槽口對(duì)兩節(jié)網(wǎng)片進(jìn)行連接，下段鋼筋籠要垂直懸掛在導(dǎo)墻上，然后將上段鋼筋籠垂直吊起，上下兩段鋼筋籠成直線連接，整體下放至設(shè)計(jì)位置。

圖5 鋼筋網(wǎng)片彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig．5 Calculating diagram of moment of reinforced net

計(jì)算方法如下:

根據(jù)力矩平衡原理，對(duì)圖5有:+M=-M

5．6 混凝土澆筑

地下連續(xù)墻混凝土澆筑屬于水下混凝土澆筑，在混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)掌握混凝土的用量、混凝土面上升高度和導(dǎo)管埋入深度，防止導(dǎo)管拔脫混凝土面。在澆筑過(guò)程中必須隨時(shí)測(cè)量混凝土面的高程，測(cè)量的方法可用測(cè)錘，由于地下連續(xù)墻截面較長(zhǎng)，一般同時(shí)下兩副導(dǎo)管進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土面很難在同一水平面，應(yīng)至少測(cè)量三個(gè)點(diǎn)，掌握每處混凝土面標(biāo)高，混凝土面高差應(yīng)控制在50 cm以內(nèi)。

單元槽段底部和接頭處屬于薄弱部位，導(dǎo)管距槽段底部的距離不得超過(guò)0．5 m，力爭(zhēng)使首斗灌注混凝土后能夠?qū)?dǎo)管口全部封住，保證導(dǎo)管埋深。在一個(gè)單元槽段內(nèi)同時(shí)使用兩根導(dǎo)管進(jìn)行澆筑，其間距不應(yīng)＞3 m，每根導(dǎo)管工字鋼接頭不少于1．5 m，力爭(zhēng)使混凝土面大致處于同一標(biāo)高，整個(gè)砼面上升速度力求保持均衡。

6 效果檢查

鈺龍基坑共計(jì)80副地連墻，在合同工期內(nèi)完成，施工難度非常大，但施工過(guò)程未出現(xiàn)大的質(zhì)量問(wèn)題?，F(xiàn)基坑已經(jīng)開(kāi)挖至-7．6 m，距離基坑底仍然有較大深度，就目前施工情況來(lái)看，地連墻整體效果較好，墻面平整度較好，接頭未出現(xiàn)夾泥巴、夾砂包情況，未出現(xiàn)滲漏水情形。

進(jìn)行群井試驗(yàn)后，基坑外觀測(cè)井水位降深較小，周?chē)ㄖ两挡幻黠@，基坑變形較小，基坑安全和質(zhì)量處于可控范圍內(nèi)(圖6)。

圖6 地連墻開(kāi)挖后效果檢查Fig．6 Result inspection after excavation of diaphragm retaining walls

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在武漢鈺龍金融廣場(chǎng)深基坑工程地下連續(xù)墻施工的工程實(shí)例證明，此項(xiàng)地下連續(xù)墻施工技術(shù)適用于武漢地區(qū)上軟下硬地層。

(1)泥漿制備對(duì)地下連續(xù)墻施工中挖槽成敗與否起著關(guān)鍵作用，所以對(duì)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)必須嚴(yán)格控制。

(2)墻體垂直度作為施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，必須在導(dǎo)墻制作、成槽施工時(shí)，加強(qiáng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)修正，以確保墻體垂直度滿足要求。

(3)槽底的沉淀物、槽段接頭處的渣土必須要認(rèn)真清除，以保證地下連續(xù)墻整體質(zhì)量。

(4)工字鋼接頭的使用，確保了槽段的有效連接，接頭外側(cè)高壓旋噴樁的止水封堵，有效防止了接頭滲水［5］。

［1］ 劉春安，廖秋林，曾志獻(xiàn)，等．南京德基廣場(chǎng)穿土嵌巖地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2011(2):5-8．

［2］ 陶坤，陶興文．江蘇路地鐵車(chē)站深基礎(chǔ)地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2008(1):40-42．

［3］ 孟維軍．地鐵車(chē)站地下連續(xù)墻處理技術(shù)研究及其應(yīng)用［D］．哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)，2007．

［4］ 段朝靜，徐偉，何超然．南京長(zhǎng)江四橋超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2010(2):39-42．

［5］ 樓明浩．非標(biāo)準(zhǔn)尺寸地下連續(xù)墻施工技術(shù)［J］．施工技術(shù)，2015(12):101-104．