薛 磊

（上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

地下連續(xù)墻自20 世紀(jì)50 年代引進(jìn)我國(guó)以來(lái)，長(zhǎng)期作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)用于基坑支護(hù)工程。隨著地下空間建設(shè)的不斷發(fā)展，地下連續(xù)墻近年來(lái)拓展了新的用途——作永久受力結(jié)構(gòu)。在作為基坑工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，作為地下結(jié)構(gòu)主體使用，即“兩墻合一”?！皟蓧弦弧痹诠っ窠I(lǐng)域與錨碇基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中皆有應(yīng)用，在工民建領(lǐng)域中，地下連續(xù)墻作為主體結(jié)構(gòu)承受豎向荷載，并防止側(cè)向滲漏；作為錨碇基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用時(shí)，如大橋錨碇，則主要用于抵抗水平向荷載?！皟蓧弦弧敝ёo(hù)形式具有明顯的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)，該支護(hù)形式能夠節(jié)省地下室外墻施工工序，大幅減少土方開(kāi)挖及回填量。同時(shí)，地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)還具有整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，抗?jié)B能力強(qiáng)等突出優(yōu)勢(shì)。對(duì)于地下連續(xù)墻在工民建領(lǐng)域內(nèi)“兩墻合一”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究吸引了眾多學(xué)者的目光[1-5]。王衛(wèi)東[1]結(jié)合深基坑“兩墻合一”領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，論述了地下連續(xù)墻豎向承重、地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以及地下連續(xù)墻墻體質(zhì)量方面關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出各項(xiàng)針對(duì)性設(shè)計(jì)建議和對(duì)策；宋青君[2]以上海世茂北外灘酒店基坑工程的設(shè)計(jì)和實(shí)施為背景，對(duì)“兩墻合一”地下連續(xù)墻與臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連接、在結(jié)構(gòu)梁板大面積缺失情況下的處理措施以及支撐結(jié)合施工棧橋的設(shè)計(jì)等作了較為詳細(xì)的介紹；孫峰[3]進(jìn)一步探討了地下連續(xù)墻豎向極限承載力的計(jì)算方法以及計(jì)算中尺寸效應(yīng)系數(shù)的選取；張紅州[4]、戴清峰[5]分別論述了永久連續(xù)墻在設(shè)計(jì)和施工中需重點(diǎn)考慮的防水抗?jié)B措施，以及針對(duì)超深基坑逆作法“兩墻合一”的地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步將設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐相互結(jié)合。地下連續(xù)墻施工技術(shù)隨著地下連續(xù)墻在地下建設(shè)工程中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)愈發(fā)成熟。部分學(xué)者在工程實(shí)踐中探索“兩墻合一”結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的技術(shù)控制措施[6-8]。何慶生[6]介紹了復(fù)雜環(huán)境下超深基坑“兩墻合一”地下連續(xù)墻施工關(guān)鍵技術(shù)；張益明[7]以上海新建海航總部辦公樓項(xiàng)目施工為例，針對(duì)“兩墻合一”的地下連續(xù)墻工程施工中的防滲、接駁器精度、垂直度控制等施工難點(diǎn)，介紹了針對(duì)性的技術(shù)措施；王瀟雨[8]突破性的針對(duì)預(yù)制地下連續(xù)墻技術(shù)在軟土地區(qū)綜合管廊工程中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，豐富了地下連續(xù)墻作為兩墻合一結(jié)構(gòu)的施工工藝。少部分學(xué)者則對(duì)地下連續(xù)墻作為兩墻合一結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后的變形進(jìn)行了監(jiān)測(cè)[9]，以期研究在該結(jié)構(gòu)圍護(hù)下，基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑的變形影響。

然而，地下連續(xù)墻在錨碇基坑中的應(yīng)用比較少，且地下連續(xù)墻在錨碇基坑設(shè)計(jì)中作永久受力結(jié)構(gòu)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式比較單一，多是以地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)形成的“口”字型或是單一的地下連續(xù)墻圓形結(jié)構(gòu)。

地下連續(xù)墻作永久結(jié)構(gòu)應(yīng)用在橋梁基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)，如南京長(zhǎng)江四橋地連墻支護(hù)錨碇基礎(chǔ)[10]、陽(yáng)邏長(zhǎng)江大橋地連墻支護(hù)錨碇基礎(chǔ)[11]、洞庭湖大橋雙圓地連墻支護(hù)錨碇基礎(chǔ)[12]等。

基于上海遠(yuǎn)方地下連續(xù)墻工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)框架式地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、樁- 墻咬合式地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、圓形地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)作永久受力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

1 框架式地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)

1.1 卡哈洛錨碇基坑工程概況

卡哈洛大橋項(xiàng)目位于四川省涼山州雷波縣元寶山鄉(xiāng)與云南省昭通市永善縣黃華鎮(zhèn)交界處，大橋全長(zhǎng)1817 m，橫跨金沙江。大橋錨碇為重力式錨碇，施工場(chǎng)地采用框架基礎(chǔ)接承臺(tái)形式。錨碇框架基礎(chǔ)采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，地墻厚1.2 m，深25 m。

該錨碇框架基礎(chǔ)所處地層主要為第四系上更新統(tǒng)崩坡積層（Q3C+dl），包含塊石、碎石及含角礫碎石粉質(zhì)黏土，且以中密- 密實(shí)狀為主，石質(zhì)成分為粉砂巖、灰?guī)r、玄武巖，詳細(xì)地層信息見(jiàn)圖1。

圖1 地質(zhì)剖面圖（單位：m）

1.2 設(shè)計(jì)概況

盡管地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)具有較好的整體性與強(qiáng)度，但是，在場(chǎng)地較大情況下，當(dāng)僅考慮“口字型”地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)作為錨碇基礎(chǔ)時(shí)，不能滿(mǎn)足受力設(shè)計(jì)要求。錨碇基礎(chǔ)除承受上部錨碇重量外，水平向也受到較大吊索的水平力作用，因此，該地下連續(xù)墻錨碇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為框架式結(jié)構(gòu)，具體由兩部分組成，分別為前趾與后趾。圖2 為錨碇框架基礎(chǔ)平面圖，展示了地下連續(xù)墻前趾、后趾兩部分地下連續(xù)墻分布情況。前趾與后趾地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)形式基本一致，包括一字型、L 型、T 型三種地下連續(xù)墻?？傆?jì)80 幅地下連續(xù)墻，前趾、后趾各40 幅。

圖2 地下連續(xù)墻錨碇框架基礎(chǔ)平面圖（單位：m）

由于各槽段地下連續(xù)墻并非整體澆筑，相鄰槽段間仍然存在施工冷縫，對(duì)地下連續(xù)墻在水平受力下的整體穩(wěn)定性不利。為削弱施工冷縫的影響，利用該項(xiàng)目水位較低的特點(diǎn)，采用特殊鋼筋籠進(jìn)行相鄰地下連續(xù)墻鋼筋籠之間的機(jī)械連接，以期在分別澆筑后，提高地下連續(xù)墻之間的連接有效性。鋼筋籠接頭設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 鋼筋籠接頭設(shè)計(jì)（單位：m）

1.3 接頭施工技術(shù)

該框架式地下連續(xù)墻關(guān)鍵施工技術(shù)為相鄰槽段鋼筋籠的連接，其連接方式為機(jī)械連接，具體連接方式分為以下幾個(gè)步驟。

步驟一：利用成槽設(shè)備進(jìn)行槽段開(kāi)挖，開(kāi)挖完成后下放帶K 型鋼板的鋼筋籠，并完成左側(cè)槽段澆筑，見(jiàn)圖4。

圖4 步驟一示意圖

步驟二：以同樣的方式完成另一側(cè)槽段的開(kāi)挖與澆筑，此時(shí)，兩K 型鋼板之間存在已成槽空間，見(jiàn)圖5，K 型鋼板在槽內(nèi)的分布形式見(jiàn)圖6。

圖5 步驟二示意圖

圖6 單側(cè)K 型鋼板分布示意圖

步驟三：采用焊接的方式，利用鋼板將前述兩相鄰K 型鋼板進(jìn)行連接，形成整體。此處的連接為人工下至槽底，自下至上采用焊接的方式連接兩側(cè)K 型鋼板，見(jiàn)圖7。

圖7 步驟三示意圖

步驟四：為進(jìn)一步強(qiáng)化該接頭的連接強(qiáng)度，提高接頭箱的整體性，采用機(jī)械連接的方式，自上而下連接水平筋，見(jiàn)圖8。

圖8 步驟四示意圖

步驟五：在連接水平筋后，下放豎向鋼筋，并自上而下將豎向鋼筋與水平筋綁扎連接，使得兩K 型鋼板在鋼筋焊接、扎絲連接的作用下，達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度與整體性，見(jiàn)圖9。

圖9 步驟五示意

步驟六：在完成鋼筋連接后，進(jìn)行人工掏孔，掏空兩K 型鋼板所形成空間內(nèi)的雜土，并進(jìn)行混凝土填料澆筑，完成接頭施工，見(jiàn)圖10。

圖10 步驟六示意圖

2 樁-墻咬合式地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)

2.1 龍門(mén)大橋工程概況

龍門(mén)大橋東錨碇基坑所在位置為海島微丘陵斜坡，地形起較大，地面標(biāo)高在1.3～9.8 m。鉆孔揭露上覆第四系地層為角礫及碎石，部分地段基巖裸露，出露基巖為志留系下統(tǒng)連灘組強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化砂巖、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖、中風(fēng)化頁(yè)巖，其中強(qiáng)風(fēng)化巖厚度大，發(fā)育層底標(biāo)高為-88.40～-21.90 m。

2.2 設(shè)計(jì)概況

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為外徑92.5 m 的圓形結(jié)構(gòu)，由一期樁與二期墻組成。一期樁為大直徑混凝土灌注樁，直徑3.5 m；二期槽段采用1.5 m 厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻墻深24.7～43.3 m，墻頂空墻3 m，一期支護(hù)采用直徑3.5 m 大直徑樁基，接頭型式為銑接頭，連續(xù)墻嵌入基巖。錨碇基坑結(jié)構(gòu)平面布置見(jiàn)圖11，樁- 墻咬合示意見(jiàn)圖12。地連墻成槽深度最深處達(dá)46.3 m，設(shè)計(jì)墻深為43.3 m，空槽深度3 m，成槽垂直度要求為1/400，結(jié)合成槽深度，槽段最大允許偏移寬度為11.6 cm，墻厚誤差不得大于30 mm，平面誤差不得大于30 mm。

圖11 龍門(mén)大橋地下連續(xù)墻錨碇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

圖12 樁- 墻咬合結(jié)構(gòu)示意（單位：mm）

2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

垂直度控制是該項(xiàng)目施工難點(diǎn)之一。由于施工需入巖，故銑槽過(guò)程中需嚴(yán)格控制成槽垂直度。施工過(guò)程中采用鋼導(dǎo)墻作為垂直度控制的輔助措施，鋼導(dǎo)墻示意見(jiàn)圖13。另外，島上施工，臨近海域，地下水豐富，因此成墻成孔穩(wěn)定性不易控制。施工過(guò)程中需嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量，尤其對(duì)于泥漿重度要進(jìn)行密切關(guān)注，施工過(guò)程中通過(guò)添加重晶石粉增加泥漿重度。

圖13 云南滇中引水接收井地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)

3 圓形地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)

3.1 滇中引水工程概況

龍泉倒虹吸為滇中引水工程昆明段輸水工程的其中一段，主要位于昆明市盤(pán)龍區(qū)境內(nèi)。該接收井開(kāi)挖深度為77 m，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為外徑R=10 m 圓形結(jié)構(gòu)，采用1.5 m 厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻墻深94 m，分Ⅰ期槽和Ⅱ期槽施工，接頭型式為銑接頭，墻頂設(shè)鎖口圈梁，連續(xù)墻嵌入基巖，見(jiàn)圖13。

3.2 設(shè)計(jì)概況

接收井地下連續(xù)墻共計(jì)14 幅，Ⅰ、Ⅱ期槽段各7 幅。Ⅰ、Ⅱ期槽段交錯(cuò)布置，地下連續(xù)墻成槽深度96.6 m，地連墻墻深94 m，墻頂至硬化地面高度2.6 m。

3.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

該接收井的突出特點(diǎn)為基坑超深?；由疃纫约伴_(kāi)挖深度超深意味著成槽垂直度需嚴(yán)格控制，避免形成開(kāi)叉槽。針對(duì)這一特點(diǎn)，施工過(guò)程中需對(duì)成槽的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，實(shí)際施工中采用了設(shè)備定位、以及三抓三銑工藝等措施。地下連續(xù)墻分幅示意見(jiàn)圖13。設(shè)備定位即對(duì)成槽設(shè)備的站位及斗體進(jìn)行限位，見(jiàn)圖14。三抓三銑即上部土層采用成槽機(jī)進(jìn)行三抓成槽，下部巖層采用三銑成槽，第一抓、第二抓以及第一銑和第二銑是對(duì)槽段兩端進(jìn)行成槽，第三抓與第三銑是對(duì)中部小墻進(jìn)行清理，示意如圖15。

圖14 設(shè)備限位實(shí)景

圖15 成槽示意圖

需要注意的是，施工過(guò)程中，第三抓不需抓至土層底部，第三抓抓至土層底部上方5～10 m，方便銑槽機(jī)進(jìn)入預(yù)設(shè)位置進(jìn)行巖層銑除工作。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上海遠(yuǎn)方地下連續(xù)墻作永久受力結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐，對(duì)框架式地下連續(xù)墻、樁- 墻咬合式地下連續(xù)墻、圓形地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)與關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行分析。

地下連續(xù)墻在錨碇基坑領(lǐng)域作永久受力結(jié)構(gòu)的可行性在于地下連續(xù)墻組合結(jié)構(gòu)能提高錨碇基坑的水平受力能力。目前，已實(shí)現(xiàn)框架式地下連續(xù)墻錨碇基礎(chǔ)、樁- 墻咬合式錨碇基礎(chǔ)以及小直徑圓形地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。以上三種結(jié)構(gòu)皆是針對(duì)于特殊項(xiàng)目的特殊要求所提出的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著地下建設(shè)的不斷發(fā)展，地下建設(shè)的深度、廣度不斷突破，也將對(duì)目前提出的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)提出更大的挑戰(zhàn)，如何應(yīng)對(duì)這類(lèi)挑戰(zhàn)將是該類(lèi)結(jié)構(gòu)主要發(fā)展方向之一。