王 鑫

(中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000)

1 工程概況

五六號調蓄池工程位于太原城市中心城區(qū)迎澤區(qū)，其中五號調蓄池匯水面積約為293 hm2，六號調蓄池匯水面積約為78 hm2，匯水面積合計371 hm2；新建五六號調蓄池設計最大池容14.6萬m3。小雨時，通過五六號調蓄池外圍配套管道自排至下游雨水系統(tǒng)；中雨時，通過五六號調蓄池外圍配套管道，進入調蓄池渠道層，流入脫過泵房，根據(jù)雨量大小分別開啟1號～4號脫過潛污泵(P=510 kW，Q=1.25 m3/s)排至南沙河；大雨及暴雨時，當降雨量超過5 m3/s時，脫過潛污泵無法全部將雨水排走，雨水進入調蓄池內(nèi)調蓄，待雨停后通過2臺放空軸流泵(P=220 kW，Q=0.86 m3/s)及1臺放空潛污泵(P=35 kW，Q=0.1 m3/s)，放空至下游雨水系統(tǒng)，有利解決了周邊地區(qū)雨水排水問題，避免城市內(nèi)澇。

2 工程地質條件

五六號調蓄池長度149.1 m、寬度68.9 m、最大開挖深度19 m。在土建施工階段，需要在基坑開挖的同時采取有效的支護措施，且支護方案應當在土方開挖48 h內(nèi)完成施工，保證開挖面無支護方案的距離不得高于30 m。這對本工程深基坑支護體系的設計提出更高的要求。結合地質條件及周邊環(huán)境，本工程具體情況如下：

1)根據(jù)巖土工程勘察報告來看，場地以粉土、粉粘土為主，預計深基坑地基地層構成自上而下依次為：雜填土、粉土、粉質黏土、風化泥質砂巖。地基土物理力學性質指標如表1所示。

表1 地基土物理力學性質指標

2)本工程擬建場地地下水屬于孔隙潛水，地下水靜止水位埋深2.1 m～4.7 m，水位標高782.13 m～782.71 m。同時地下水補給源于地下側向徑流和大氣降水，排泄則以地下側向徑流、蒸發(fā)等方式位置。根據(jù)現(xiàn)場勘察來看，不同季節(jié)地下水位呈現(xiàn)明顯變化，變幅約為1.0 m。

3)工程場地周圍環(huán)境相對復雜，基坑西側靠近鐵路，南北兩側距臨近多層居民住宅樓和商場大廈，且周邊管線相對較多，對沉降要求較高，必須合理選擇深基坑支護施工方案，避免影響周邊建筑及鐵路線。

3 深基坑支護體系設計

結合地質勘察結果和周邊環(huán)境，五六號調蓄池圍護結構采用地下連續(xù)墻，總計74幅，深度27 m～37 m，標準幅6 m寬，厚度為800 mm，采用C35P12混凝土、鎖口管接頭?；油鈧让糠剡B墻的接縫位置通過引孔穿越導墻及三軸攪拌樁，加做兩φ800@500的高壓旋噴樁止水加固，以減小地連墻的滲漏現(xiàn)象。

深基坑施工采用(半)逆作法，即在施工過程中，首先完成交叉格形肋梁的混凝土澆筑施工，以其作為水平支撐結構，完成對深基坑土方的支護。然后對每層的鋼筋混凝土肋形樓板完成澆筑施工，最后施工圍護結構中的格構立柱、支撐梁、地連墻兼做主體結構中的池壁、梁、柱等主要部位。

同時，結合五六號調蓄池工程的實際情況，深基坑的作業(yè)區(qū)域大，且呈現(xiàn)不規(guī)則圖形的分布。為了確保在地下連續(xù)墻施工作業(yè)時，存在足夠的施工空間，工程采用邊桁架結合對撐的策略，也就是在圍護結構區(qū)域沿著基坑的四周設置永久鋼筋混凝土支撐，通過“兩縱一橫”交叉型對撐，來實現(xiàn)地下連續(xù)墻施工作業(yè)，并用于施工棧橋。

4 深基坑逆作法地下連續(xù)墻開挖變形數(shù)值分析

4.1 承載能力極限狀態(tài)分析

縱向受力鋼筋的設計合理性，會對深基坑地下連續(xù)墻的強度產(chǎn)生決定性的影響。在計算地下連續(xù)墻的承載力極限時，可以結合墻體的水平位移模擬曲線，對其彎矩值進行計算，公式為：

其中,f為地下連續(xù)墻在水平方向的位移量；S為連續(xù)墻的撓度系數(shù)；EI為地下連續(xù)墻截面水平彎曲情況下的剛度值；M為地下連續(xù)墻彎矩值。

結合本工程實際情況，利用模擬地下連續(xù)墻的最大水平位移值計算得出墻體所受彎矩值：M=9.95×105N·m，且在理正基坑軟件下，對本工程地下連續(xù)墻的彎矩值進行分析，隨著開挖深度的進行，地下連續(xù)墻的彎矩值也呈現(xiàn)出不同的變化，具體如圖1所示。

由圖1可知，基于地下連續(xù)墻的承載強度設計，可以通過雙向配筋的方式來增強地下連續(xù)墻的剛度。而在計算雙向配筋的正截面受彎承載力時，運用以下公式進行計算：

該公式基于以下條件下達成：

1)x≤ξbh0；

4.2 正常使用極限狀態(tài)分析

作為本工程重要的支護結構，地下連續(xù)墻的施工質量影響整個調蓄池的施工質量。它也是五六號調蓄池工程的重點施工區(qū)域。而隨著土方開挖的深入，地下連續(xù)墻在水平方向的位移也逐步降低，并保持不變，即整個工程結構的主體施工結束之后，地下連續(xù)墻的彎矩幾乎保持不變。由于其所受的彎矩值較高，應當基于裂縫控制原則對其進行優(yōu)化設計。

根據(jù)GB 50010—2002混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，在地下連續(xù)墻施工過程中，應當控制其裂縫不得超過三級，即最大寬度限定為0.2 mm。而歐美一些國家，對混凝土的裂縫控制提出了不同的見解，認為潮濕環(huán)境中的混凝土結構的最大裂縫寬度可以限定在0.3 mm。因此，結合本工程的實際情況，根據(jù)地下混凝土的實際配筋(見表2)，依據(jù)以下公式對其最大裂縫寬度進行計算，結果如表3所示。

表2 縱向受力鋼筋計算參數(shù)

由表3可得知，本工程地下連續(xù)墻的當前的配筋的應力值范圍約為153 MPa～178 MPa。但是所采用的鋼筋其標準設計值為360 MPa。這意味著地下連續(xù)墻的鋼筋并未完全發(fā)揮其強度作用，性能表現(xiàn)不足50%，無法體現(xiàn)HRB335 鋼筋較高抗拉強度的特點，一定程度上也導致工程成本的增大。因此，本工程設定連續(xù)墻的裂縫寬度為0.3 mm。同時確定連續(xù)墻的寬度為800 mm，并選用20 mm直徑的鋼筋以250 mm的間距進行對稱配筋，確保了地下連續(xù)墻滿足本工程深基坑的支護要求。

表3 計算結果表(ω=0.2 mm)

5 深基坑逆作法地下連續(xù)墻施工控制要點

5.1 工程施工工序

在具體施工過程中，首先通過測量放線，對本工程施工區(qū)域的四周導墻進行施工修筑，其次利用成槽機械設備進行槽段的開挖施工，確保開挖溝槽的深度、寬度等參數(shù)符合設計要求，完成對溝槽的清槽施工后，完成鋼筋籠的吊放施工，最后利用導管進行混凝土的澆筑施工，完成某區(qū)域地下連續(xù)墻槽段的施工。利用分段施工策略，最終完成整個地下連續(xù)墻的施工。具體流程如圖2所示。

5.2 逆作法施工控制要點

本工程采用半逆作法進行施工，結合本工程實際情況，要求格構柱作為整個五六號調蓄池的豎向承載構件，這對構件的吊裝施工提出了更高的要求。因此，在樁基施工過程中，采取有效措施按照設計要求進行樁基施工，并且在樁基成孔后，先在地面以上0.5 m處，放置呈現(xiàn)井字形的鋼板，并借助定位鋼板的螺栓對其水平方向進行微調，格構柱底部與鋼筋籠連接部位，制成籠狀定位架，以此取得較高的精度，滿足工程施工需要。

在鋼筋混凝土支撐梁施工過程中，支撐梁兼做主體結構的梁，與其相連結構的預埋筋定位尤為重要，我單位采用定位卡具的方式，嚴格控制預埋筋位置及間距。

在底板施工過程中，地下連續(xù)墻與底板的連接處，通過預埋直螺紋接駁器，將底板主筋進行連接，并剔鑿剪力槽，并外用φ4網(wǎng)片與地連墻鋼筋固定牢固，增強基礎底板與圍護結構地連墻的連接。

在內(nèi)襯墻施工過程中，采用“兩墻合一”的結構形式，地連墻與其結構內(nèi)襯施工前，須將暴露的地連墻，全墻鑿毛、清洗、接漿，通過地連墻預留的插筋與內(nèi)襯墻進行連接。

在立柱施工過程中，由于先施工了梁，立柱的混凝土澆筑顯得十分困難。我單位采用二次結構泵澆筑的方式，在模板上開孔，通過自密實混凝土進行澆筑，局部采用柱帽的方式，將柱頂作成托盤狀，以便混凝土澆筑。

5.3 關鍵施工節(jié)點質量控制

1)成槽垂直度控制：成槽垂直度應滿足1/500。因此結合本工程的地質結構以及施工周期要求，先采用抓斗式挖機初步進行土方施工，然后旋挖鉆引孔定位，并借助成槽機設備完成整個成槽施工。同時整個施工過程中，現(xiàn)場設置專人對成槽垂直度進行檢測，通過成槽機的顯示儀時刻關注成槽純制度，并利用超聲波等儀器檢測槽壁的施工質量，有效的確保了地下連續(xù)墻成槽施工的質量。

2)鋼筋籠起吊控制：本工程地下連續(xù)墻的鋼筋籠存在兩種形狀，包括“一”字型、轉角“L”型等。在實際施工過程中，選用了1臺100 t履帶吊及1臺50 t履帶吊完成吊裝施工。同時引入BIM技術，對整個鋼筋籠的起吊、下放等施工進行模擬、碰撞驗算，以確保整個鋼筋籠施工的質量?，F(xiàn)場起吊如圖3所示。

5.4 施工過程監(jiān)測

本工程地下連續(xù)墻施工過程中，為避免支護結構出現(xiàn)裂縫、坍塌等安全事故，采取了一定的監(jiān)測手段來檢測基坑的位移情況，并制訂了詳細的預案措施對深基坑支護結構進行加固處理。對于調蓄池，共計設置了8個觀測點，重點觀測調蓄池基坑變形情況，監(jiān)測點設置成鋼筋混凝土綜合標，安裝強制對中基座和水準標志。豎向位移用水準路線進行觀測，水平位移用前方交會法進行觀測。工程前期每天觀測一次，持續(xù)監(jiān)測7 d無明顯位移后，采用5 d一個周期進行觀測。混凝土底板澆筑施工結束后，每周觀測一次，直至回填施工完成。根據(jù)監(jiān)測結果來看，本工程期間，所有觀測點的位移情況均滿足施工要求，未出現(xiàn)異常情況。

6 結語

太原五六號調蓄池工程在深基坑施工過程中，采用了逆作法、地下連續(xù)墻相結合的支護措施，在保障了整個工程施工質量和安全的基礎上，也加快了施工進度，降低了工程整體成本支出，取得了不俗的成果。