宋茂興SONG Mao-xing

（中國水利水電第十一工程局有限公司，鄭州 450001）

0 引言

隨著經濟的快速發(fā)展，城市空間變得越來越緊張，因此三維城市空間已經被作為重要的自然資源進行開發(fā)。其中，地下空間的開發(fā)和利用成為了21 世紀城市建設的方向之一。同時，自80 年代以來，高層建筑的數(shù)量和高度都在不斷增加，這也導致了大量深基坑工程的出現(xiàn)。尤其是進入90 年代后，大中城市的地價不斷上漲，空間利用率也隨之提高，出現(xiàn)了眾多的超高層建筑，使深基坑工程向更大深度和更大規(guī)模的方向發(fā)展。而且，許多地下空間的開挖都位于建筑群密集的地區(qū)，這使得在建筑物或構筑物旁進行施工變得更加困難。這一切都使得深基坑支護施工的難度日益增大，但也促進了深基坑計算方法和施工工藝的發(fā)展。

針對上述問題，中國水利水電第十一工程局有限公司結合泰國MEA 孔提地下變電站項目，開展了《方樁和墻交錯結合式地下連續(xù)墻“二墻合一”技術研究》，總結出《方樁和墻交錯結合式地下連續(xù)墻“二墻合一”施工工法》，并在泰國MEA 孔提地下變電站項目、泰國曼谷拉差達至拉查普段地下通道項目得以應用，并取得良好的安全、經濟效果。

1 工法優(yōu)勢

①采用按一定間距布設在地連墻內的方樁，做為地連墻的一部分，通過帽梁和主體結構梁板將方樁和地連墻剛性連接，墻體剛性大、整體性好。在地連墻承受外側土、水壓力時，起到了有力的反向支撐作用，可有效抵抗墻體位移變位。提高單次懸臂開挖的基坑深度，減少基坑內支撐的數(shù)量，進而節(jié)約周轉材料的施工成本。②“二合一”地連墻具有擋土、防水的作用，同時墻底設置在隔水土層中，避免了排樁圍護結構和降水井占地過多的缺點，同時避免因降水造成臨近建筑物或管線的沉降變形。③采用“二合一”地連墻，通過主體結構最下層底板將主體立柱下方的工程樁連接成一個整體，同時加強地下各樓層與地連墻之間的連接構造，使得地連墻參與主體結構共同工作并滿足正常使用要求。④方樁和墻交錯結合式的地連墻能夠承受較大的垂直荷載，可減少臨近地連墻部位的工程樁數(shù)量或單樁承載力。⑤墻段接頭采用CWS 接頭方式，在CWS 接頭板上固定PVC 橡膠止水帶，在連續(xù)墻接縫處當混凝土凝固收縮時，會有非常好的密合性和止水效果，從而避免出現(xiàn)兩幅墻間接縫位置出現(xiàn)滲漏水的現(xiàn)象。

2 適用范圍

本工法適用于在城市建筑功能完善，基坑周圍有既有建筑物和地下管線且對基礎沉降和水平變形較敏感，施工場地狹小施工紅線僅為建筑外邊線，地連墻前期參與基坑支護后期做為主體結構承重墻的地下工程建筑物。

3 工藝原理

本工法在“二墻合一”施工中，根據(jù)地下變電站項目基坑平面尺寸的異形平面封閉形狀，根據(jù)定型方樁布設位置、地連墻與主體結構的構造結合位置、施工場地及施工機械的參數(shù)對地連墻進行重新分幅，劃分為“一”“Z”“L”型槽段；墻段接頭采用CWS 接頭方式，在CWS 接頭板上固定PVC 橡膠止水帶，在連續(xù)墻接縫處當混凝土凝固收縮時，會有非常好的密合性和止水效果，從而避免出現(xiàn)兩幅墻間接縫位置出現(xiàn)滲漏水的現(xiàn)象；通過帽梁和主體結構梁板將方樁和地連墻剛性連接，墻體剛度大、整體性好，在地連墻承受外側土、水壓力時，起到了有力的反向支撐作用，有效地抵抗墻體位移變位。提高單次懸臂開挖的基坑深度，減少基坑內支撐的數(shù)量，進而節(jié)約周轉材料的施工成本；先行施工的地連墻與地下主體結構之間采取合理、可靠的連接構造，保證地連墻參與主體結構共同工作并滿足正常使用要求。

4 施工工藝流程

方樁和墻交錯結合式地下連續(xù)墻“二墻合一”施工工藝流程見圖1。

圖1 方樁和墻交錯結合式地下連續(xù)墻“二墻合一”施工工藝流程

圖2 倒“L”形結構鋼筋混凝土導墻

5 應用實例

本工法是以泰國MEA 孔提地下變電站項目為依托，占地面積1296m2，總建筑面積4860m2，項目結構為地下5層，地上局部1 層的框架結構，項目于2021 年10 月開工，至今主體結構施工完成。受既有建筑影響，項目布局緊湊，施工紅線緊鄰辦公樓、住宅樓及交通支路，該項目采用方樁（1m×3m×51m）和墻（1m×3-6m×34m）交錯布置形式的地下連續(xù)墻，通過優(yōu)化改進地連墻間的的接頭板設置、止水措施的布設、梁板與地連墻結合構造等，使得通過該工藝施工的地下連續(xù)墻在基坑開挖階段做為圍護結構，后期在主體施工階段作為主體承重墻。

5.1 施工流程

5.1.1 劃分方樁和墻交錯布置槽段 地下變電站為42.21m×31.4m 的異形平面封閉形狀，首先根據(jù)平面尺寸、地下變電站主體結構構造建立模型，進行方樁和地連墻受力驗算并選定方樁的布設位置，其次結合地連墻與主體結構的構造結合位置、施工場地及施工機械的參數(shù)對地連墻進行分幅，劃分為“一”“Z”“L”型槽段。

5.1.2 導墻施工 導墻的質量對地下連續(xù)墻的軸線和標高有著直接的影響，同時它也是成槽設備導向、存儲泥漿穩(wěn)定液位、維護上部土體穩(wěn)定和防止土體坍落的重要措施。尤其對于將地下連續(xù)墻作為主體結構的項目，導墻更是保證垂直度的首要措施。

考慮到本項目的實際情況，決定采用倒“L”形結構鋼筋混凝土導墻。施工時，在場地上分段沿地下墻軸線設置了龍門柱，以準確控制導墻軸線。使用反鏟挖土機來開挖溝槽，并綁扎了鋼筋。在澆筑混凝土時，需確保對稱澆筑，并且強度達到70%后才進行拆模。最后，導墻頂面需鋪設安全網(wǎng)片，兩邊設置欄桿和彩條旗，以確保施工安全。

5.1.3 泥漿 針對方樁和地下連續(xù)墻的深度不一、貫穿地下土層條件不一致的情況，需結合前期鉆孔灌注樁施工過程中收集的水文地質資料進行綜合分析。在地下連續(xù)墻施工中，采用優(yōu)質的膨潤土制漿，形成了優(yōu)質的泥漿。同時，根據(jù)不同深度的地質變化調整了配合比，使泥漿對不同深度的方樁和地下連續(xù)墻都具有良好的護壁效果。這是保證地下連續(xù)墻作為主體結構垂直度的第二個重要措施。

5.1.4 成槽 針對方樁和墻交錯結合相接形成高低墻，按照“先深后淺”即先施工方樁后施工地連墻的順序，根據(jù)已劃分的槽段長度與抓斗式成槽機的開口寬度，確定首開幅和閉合幅，保證成槽機切土時兩側鄰界條件的均衡性，以確保槽壁垂直。方樁和地連墻施工順序見圖3。

圖3 方樁和地連墻施工順序

5.1.5 刷壁和清底 由于成槽施工時，老接頭上經常附有一層泥皮，會影響槽壁接頭質量，發(fā)生接頭部分滲漏水，所以在成槽結束后，應對相鄰槽段端口全斷面進行清刷除泥，確保接頭無夾泥。刷壁應徹底，刷壁器上無泥后再刷2～3 次；閉合幅施工時，需另外增加刷壁次數(shù)，對于“二墻合一”的地連墻刷壁是保證地連墻面板平整度和不滲漏的關鍵步驟。

為保證地連墻后期做為主體結構承重墻豎向受力，應保證槽底沉渣清理質量，避免單幅出現(xiàn)超過設計要求的沉降或幅與幅間出現(xiàn)超允許沉降差。該工法一清采用沉淀抓除法，二清采用導管氣舉工藝清底完成泥漿置換，清底后檢測槽底0.5～1m 以內泥漿指標。

5.1.6 CWS 新型接頭 針對方樁和墻交錯結合分幅施工和“二墻合一”的墻體結構形式、受力特征和止水要求，墻段接頭采用新型CWS 接頭方式工藝。通過折線凹凸槽口連接，抗剪性能好；槽口內夾PVC 止水帶增長了滲水途徑，防滲漏性能好；同時還能夠以該結構板為導軌進行相鄰槽段的開挖，保證開挖垂直度。從而保證幅與幅通過凹凸槽結合形成整體的同時避免出現(xiàn)兩幅墻間接縫位置出現(xiàn)滲漏水。CWS 接頭如圖4 所示。

圖4 CWS 接頭

5.1.7 較長方樁鋼筋籠吊裝 方樁鋼筋籠長度達51m，寬幅地連墻寬度達6m，為避免鋼筋籠吊裝過程中碰樁槽臂以及鋼筋籠保護層的不均勻，進而保證地連墻做為后期主體結構墻體的面板平整度，針對不同深度和幅寬的地連墻設置橫向和豎向桁架、剪刀撐等加強整體剛度的構造措施，合理進行吊點布置，并對吊點局部加強，鋼筋籠起吊桁架應根據(jù)起吊過程中的剛度和整體穩(wěn)定性計算確定。

把鋼筋籠吊至施工槽段，調整鋼筋籠位置及垂直度，對準槽段位置緩慢入槽并控制其標高。鋼筋籠放置到設計標高后，用槽鋼制作的扁擔擱置在導墻上。

5.1.8 測斜預埋裝置安裝 在鋼筋安裝的同時，進行測斜預埋管的的安裝，結合基坑開挖受力分析，合理設置檢測點。測斜監(jiān)測適用于監(jiān)測地下連續(xù)墻的垂直狀況，即地連墻深層側向位移狀況。

5.1.9 混凝土澆筑 為保證地連墻后期的防水效果，采用防水混凝土，現(xiàn)澆地下連續(xù)墻應采用導管法澆筑混凝土，混凝土設計強度等級如表1 所示。導管拼接時，其接縫應密閉，混凝土澆筑時，導管內應預先設置隔水栓。根據(jù)不同幅寬的地連墻布置1-2 根導管進行水下混凝土澆灌，當采用兩導管同時澆筑時，保持混凝土頂面基本一致。

表1 混凝土設計強度等級對照表

5.2 地連墻監(jiān)測分析

進行基坑監(jiān)測的目的是為了檢驗“二墻合一”結構設計方法在深基坑中的應用是否安全合理。通過監(jiān)測圍護樁的水平位移和沉降等數(shù)據(jù)，與預警值進行對比，分析結構的穩(wěn)定程度是否把控在合理的范圍內。其中，監(jiān)測圍護樁的水平側移和基坑周邊沉降情況是觀察“樁墻合一”技術應用后的效果的重要指標（如表2）。

表2 監(jiān)測預警值

如圖5 所示，在基坑開挖過程中，樁身水平側移隨著開挖深度的增加而逐漸增大。當開挖到基坑底部時，樁身側移量達到最大值。這表明在基坑開挖過程中，樁身受到較大的側向力，但側移量沒有超過預警值，說明該設計是安全可靠的。在底板澆筑完成后，樁身水平側移相對于開挖時期發(fā)生了較大變化。特別是在基坑主體結構底板附近，樁身水平側移最大值達到了21.8mm。這表明在底板澆筑完成后，樁身受到的側向力仍然較大，但相對于開挖時期有所減小。監(jiān)測數(shù)據(jù)均在合理的范圍內，沒有超過預警值。這說明該“二墻合一”設計后的圍護樁在基坑施工過程中能夠有效地保持穩(wěn)定，并確保工程的施工安全和使用安全。

圖5 樁身A 關鍵時刻測斜

綜上所述，通過基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以證明“二墻合一”設計后的圍護樁在深基坑中的應用是安全可靠的。同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)也表明該工程能夠有效地控制樁身偏移和沉降，確保了工程的施工質量和安全。

5.3 效益分析

采用“二墻合一”技術，可以實現(xiàn)較好的經濟效益。與常規(guī)方案相比，該技術可以節(jié)省約20%的工程造價，同時能適應較小的圍護體寬度。通過充分利用建筑紅線內用地面積作為建造地下建筑的使用面積，可以提升城市土地的利用率。此外，該技術可以直接節(jié)省地下主體外墻的工作量，并可減少土方開挖與回填量。

6 結束語

通過在泰國MEA 孔提地下變電站項目的成功應用，方樁和墻交錯結合式地下連續(xù)墻“二墻合一”施工技術為后續(xù)類似深基坑的施工提供了一種成熟的施工技術。這種技術具有顯著的社會、經濟效益和廣泛的推廣應用價值，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。