深基坑地连墙设计问题探讨

深基坑地连墙设计问题探讨

1张伟迪2陆华峰

身份证号码：411422199209254510   身份证号码：330824198710110018

摘要：地下连续墙往往有着刚度大、抗渗透功能强、以及耐压持久等优点,广泛应用到我国工程建筑设计中,但是地连墙设计因为需要较大场地和空间也对设计环境提出了要求。文章采用理论结合实际的方法，分析并验证有高承压水软弱土层地基超深地下连续墙受力和稳定性。其中，主要对超深地下连续墙主要控制成槽、槽壁加固情况、泥浆制备、成槽垂直度控制、钢筋笼入槽精度、清渣措施、水下混凝土的浇筑等关键性技术措施进行了研究，归纳总结出适合高承压水软弱土层超深地下连续墙设计的关键技术和方法。

关键词：高承压水；连续墙；槽壁加固；泥浆护壁

1超深地下连续墙设计方法

软土地区轨道交通一般采用超深地下连续墙进行防护，超深连续墙穿过的地层复杂设计深度较深，因而要比一般连续墙设计难度大，在设计技术方面自然也就比一般连续墙设计工艺更加复杂，技术控制难度大，控制程序更为严格。部分地质情况较差的，则需要采用必要的新工艺、技术手段来控制。对于成槽机械主要设备，应选择比较先进、成槽深度深、有纠正偏差实时监控倾斜系统的机型；护壁泥浆应采用性能好的优质膨润土，泥浆性能需更具软土层、超高压水层等最不利地层来调配；增加二次清底工艺，加强混凝土浇灌前的沉渣控制。

2 案例分析

2.1工程概况

文章以某地轨道交通建设为依托工程，基坑东北侧为紧邻步行街，该位置存在建筑群，建筑物层数为5~8层，与基坑间距为8～20m。地铁车站结构设计与北侧物业的开发同时进行，车站设计为4层，地铁基坑面积为4089m2，物业开发为3层，基坑深度为16m，面积为850m2。地连墙深度范围为55～65m，坑槽进入强风化泥岩深度为2m。基坑进行开挖时，设置支挡结构进行围护。具体设计时，先进行开挖，然后进行结构支撑。围护结构作为主体的一部分，与主体结构共同受力，采用增量法的原理对设计过程进行模拟，对围护结构受力变形的影响因素进行分析。

(1)结构自重：钢筋混凝土的自重取25kN/m3。(2)水土侧压力：在设计阶段，采用朗肯理论计算主动土压力，黏性土层水土合算，砂性土层水土分算。(3)地面超载：当周边房屋与基坑之间的间距小于基坑深度时，超载取值35kN/m，其余情况取值20kN/2m2。

2.2水文地质概况

由地勘资料可知，岩土的性质由上到下为表层杂填土、素土、淤泥、黏土、砂性土、泥岩。地下水主要分为上层滞水、层间承压水。上层滞水存在于人工填土，埋深范围为0.5～2.0m。承压水是该项目地下水的主要来源。

3 设计关键技术

3.1成槽设计

(1)槽壁加固。设计过程中，为了保证地面的承载能力及大吨位设备工作的安全性，对地面的杂填土等进行加固处理。导墙设计前通过φ600@500mm的单管旋喷桩进行槽壁加固。(2)泥浆制备。泥浆采用钠土拌制，每立方米泥浆含钠土100kg，还应掺加0.025kg纤维素和7kg工业碱。拌制的泥浆颜色为红色，初拌泥浆比重为1.05g/cm，黏3度范围为21～24s，该泥浆具有较好的护壁效果。制备泥浆的过程应在泥浆池中进行，所选泥浆池尺寸为池长40m、池宽6m、池深2.5m，泥浆池比地面高0.5m。泥浆池周边设置沉淀池和循环池等。(3)含砂率控制。该项目中采用的地下连续墙较深，穿越地层种类较多，设计时，地下连续墙穿过20m厚的粉细砂层。泥浆成槽设计含砂率大于11%，为了降低含砂率，先抽排泥浆入沉淀池中，然后将泥浆中的砂进行过滤，排入循环池中与新浆拌匀。通过滤砂机对泥浆中的砂进行过滤，会出现含砂率大幅度降低的现象。泥浆中含有纤维素，使泥浆中的砂悬浮起来，经过清孔、下放钢筋笼、浇筑后，混凝土孔底的沉渣含量基本满足要求。基坑开挖时，连续墙墙壁内侧混凝土表层存在厚度大于1cm的泥皮，表示泥浆起到了一定的护壁作用。(4)成槽垂直度控制。对成槽的垂直度进行控制时，具体主要包括成槽过程中控制及成槽后检测两部分内容。成槽过程中的垂直度控制是通过成槽机自带垂直仪对成槽垂直度进行控制，当垂直度大于0.3%时，垂直仪将进行纠偏提醒。成槽后检测是通过进口检测设备对垂直度进行检测。从槽顶下放探头，直至达到槽底。对检测结果分析，当不满足要求时，应对对应槽段进行纠偏。

3.2钢筋笼吊装设计

进行钢筋笼吊放设计时，主要分为以下6个步骤：(1)将吊重为250t、100t的吊机移动到起吊位置，并对吊点的卸甲进行安装；(2)对吊机的钢丝绳进行检查，同时对受力重心进行调整，然后2台吊机同时平调；(3)对钢筋笼进行吊装，当钢筋笼离地距离为0.3～0.5m时，对下部钢筋笼的稳定度进行检查，然后250t起钩；(4)钢筋笼吊起后，250t吊机向侧方旋转、100t吊机顺转，使钢筋笼与地面垂直；(5)通过250t的吊机将钢筋笼入槽，并对其进行定位，吊机行走时应保持平稳，钢筋笼下部系牵引绳，将钢筋笼放于槽段口，将上部钢筋笼与下部钢筋笼进行对接，在钢筋笼下放过程中不得使钢筋笼强行进入槽内；(6)与前一步骤操作相同，使上下部钢筋笼平稳对接。

3.3大体积混凝土浇筑设计要点

车站开槽深度约为60m，槽宽5.5m，平均槽段混凝土浇筑量为360m，混凝土的浇筑量较大，因此3对设计工艺提出了较高的要求。下放钢筋笼完成后4h内进行混凝土浇筑。(1)混凝土配合比应采用流态混凝土设计，强度为C30，抗渗等级采用S10，混凝土的坍落度控制范围为(20±2)cm。(2)混凝土浇筑时通过双导管浇筑，导管间距应＜2.5m。导管与槽段端头间距≤1.5m。导管首次使用时，应进行水密承压试验。导管内应放置管塞。(3)混凝土的初灌注量应满足导管底部埋入混凝土深度为1.0～1.5m。当初灌量较小时，会出现脱管、底管口混凝土离析等现象，最后导致断桩。灌注混凝土时，应保证足够混凝土储量。混凝土在下落时会产生较大冲击力，使泥浆涌起，从而减少桩底的沉渣，使混凝土的承载力得到较大提高。(4)大体积混凝土进行浇筑时，导管内放置隔水球，保证混凝土浇筑时泥浆能够有效从管底排出。进行混凝土初灌时，应保证每根导管有足够的混凝土方量。(5)混凝土浇筑时，应保证混凝土下料的连续性，混凝土上涨的速度应大于2m/h，导管埋入深度应保证在2～6m。浇筑过程中，应对混凝土随时进行观察，并对混凝土标高、导管埋深等进行测量，避免导管拔出混凝土面。对混凝土面进行测量的目的是验证混凝土是否存在塌方。(6)采用2根导管对混凝土进行浇筑时，应同步进行，保持混凝土面持续水平上升，2根导管浇筑混凝土面的高差不能超过50cm，防止混凝土的高差导致夹层现象。(7)混凝土浇筑时，应保证混凝土不会从漏斗渗入泥浆内，降低混凝土的浇筑质量。混凝土的浇筑标高应比设计标高高出30～50cm，浇筑时做好记录。(8)混凝土运输到现场后，应对其原材质保单、混凝土的配比单等进行检查，同时应进行坍落度试验。

(9)混凝土在进行设计时，应按要求进行混凝土抗压、抗渗试验。

结论

文章通过对地铁车站地连墙的设计技术进行分析，得出了以下结论。(1)超深地下连续墙在设计中易引起连续墙壁坍塌，因此在成槽开挖过程中，需控制抓斗下放速度和抓斗位置，以免出现碰撞槽壁，并增加导墙，以确保槽壁稳定性。

(2)槽段垂直度控制。超深地下连续墙深度较大垂直度的控制需要配备专业的成槽机操作人员，要实时检查成槽倾斜情况，一旦发现及时纠偏。偏斜过大时，利用成槽机抓斗沿着槽壁刮壁调直。(3)槽壁渗水涌砂处理。高承压水软土层容易出现涌水和涌砂，水下水泥混凝土浇筑常用气举法反循环技术，该方法是保证墙体完整性的关键技术措施。(4)钢筋笼准确定位和变形控制。超深地下连续墙钢筋笼一般很长，常采用两节拼装设计，钢筋笼绑扎应牢固控制变形，放入槽身时需严格控制放入速度。

参考文献：

[1]马麟.石板沟水库工程砼防渗墙设计技术分析[J].农业科技与信息,2021(18):121-122,128.

[2]顾健.异型地下连续墙设计技术分析[J].工程技术研究,2021,6(9):57-58.

[3]唐寅伟.苏州地区超深地连墙设计地层变形规律及控制措施研究[D].苏州:苏州大学,2019.