浅析地下连续墙在基坑支护工程中的应用
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【摘要】结合沙坪联围泵站更新改造工程沙坪排涝站输水压力箱涵在第一节～第十节基坑支护工程中的地质特点和施工条件，，阐述了地下连续墙支护方案的比选，施工的工艺流程等，说明采用地下连续墙进行基坑支护及防渗在特定的施工条件可取得良好的效果。
【关键词】基坑支护； 支护结构方案比选； 连续墙施工
1、概述
地下连续墙的施工时在泥浆护壁作用下，采用专用的设备，从地面上沿着拟建的基础构筑物的周边，开挖一定长度和宽度的沟槽，然后将钢筋笼放入沟槽并浇筑混凝土，混凝土从沟槽底部逐渐上升同时将泥浆置换出来，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙，最后把各单元墙段用特制接头连接起来，形成一个整体的地下连续墙。当混凝土达到设计强度后，可作为基坑开挖时挡土、防渗、截土、抗滑之用，对附近建筑物也起支护作用并直接成为基础的一部分。
沙坪联围泵站更新改造工程沙坪排涝站输水压力箱涵在1～10节箱涵中采用了地下连续墙施工技术，现结合该工程实例介绍该项技术在基坑支护工程中的应用。
2、工程实例
2.1 基本情况
沙坪排涝站输水压力箱涵是沙坪联围泵站更新改造工程主要输水建筑物之一，工程级别为2级。箱涵分三孔，单孔孔口尺寸为7.8m×3.85m（净宽×净高），全长172.6m，大约15m分一缝，共分十一节。沙坪泵站输水压力箱涵处于原有沙坪排涝站和管理楼之间的狭窄地带，两者的最小距离不足40m。根据地质情况和边坡开挖参数值，为确保箱涵基坑开挖时不损坏现有泵站、不影响安全，并减少房屋的拆迁，确保基坑边现有房屋的安全，经分析，在1～10节箱涵施工时采取垂直支护措施进行开挖。
2.2 工程地质条件
根据勘探资料成果，输水箱涵分部地层有第四系填土层（QS）、第四系冲击层（Qal），岩基为燕山三期（γ 52（3））黑云母花岗岩。第四系土层根据物质组成不同，共划分为5层：
①人工填土层，②-1冲积粘土层，②-2冲积淤质粘土层，②-3冲积淤质砂层，②-4冲积砂层。岩基根据风化程度划分为全风化带（Ⅴ）、强风化带（Ⅳ）、弱风带（Ⅲ）。
该出水箱涵底板高程为-0.75m～1.35m，处于②-2冲积淤质土层：以下为灰黑色淤质粘土、淤质粉土，粘性好，软塑。层厚1.5m～10.45m，层顶高程-4.12m～1.33m，标贯击数平均2.5击。土的物理力学指标平均值为：天然含水率44.6%，天然密度1.75g/cm3，天然孔隙比1.241，塑性指数18.7，液性指数0.99，压缩系数0.953MPa-1，压缩模量2.60MPa，属高压缩性土。
2.3设计方案比选
沙坪泵站的排水箱涵1～10节地段较为狭窄，基建面高程为-1.85m～0.25m，地面高程为6m～8.7m，基坑开挖深度约为7.85m～8.45m，如果按常规施工方法，依据该段地质情况，很难满足边坡稳定的要求。根据实际地况及工程需要，初拟以下3种方案进行比选。
⑴方案1―钢板桩基坑支护
在箱涵外侧布置常规拉森型钢板桩作基坑护壁结构，为便于布置水平支撑系统，在箱涵隔墙内也布置钢板桩。钢板桩单根长12m，基坑深7.85m～8.45m，入土深度则为3.55m～4.15m，入土较浅。基坑垂直方向需设置3层型钢支撑，水平方向间隔4m布置型钢支撑，在钢板桩与钢板桩之间设置型钢腰梁。
该方案因支撑密集，影响箱涵钢筋布置和砼浇筑，直接破坏箱涵体结构的整体性，同时箱涵隔墙中间的钢板桩需埋入砼内，不能拆除，因钢板桩长度有限，基坑入土深度较短，容易在基坑边脚产生隆起、影响支护结构安全。
⑵方案2―灌注桩加旋喷桩围护方案
在箱涵外侧采用灌注桩作基坑围护结构、桩间由旋喷桩止水防渗。灌注桩直径、间距为Ф800@800，旋喷桩直径为Ф500，灌注桩和旋喷桩均伸入高程-12.0m～-10.0m，平均深17m。为便于布置水平支撑，在箱涵隔墙内采用Ф600钻孔灌注桩立柱，立柱两侧均衬砌0.2m厚钢筋砼与箱涵的中间隔墙结构相结合。立柱沿箱涵水流方向间距为10m，立柱桩需伸入高程-20.0m～-18.0m。基坑垂直方向设两道支撑，横向和斜向支撑采用800×800钢筋砼梁，纵向支撑采用500×500钢筋砼梁，支撑水平间距为10m、并用围护结构设斜支撑。
⑶方案3―地下连续墙围护方案
在箱涵外侧采用地下连续墙作基坑围护结构的支护方案。地下连续墙伸入高程-12m～-10m，平均深17m，连续墙厚800mm。为便于布置水平支撑，在箱涵中隔墙采用Ф600钻孔灌注桩立柱，立柱两侧均衬砌0.2m厚钢筋砼与箱涵的中间隔墙结构相结合。立柱沿箱涵水流方向间距约10m，立柱桩需伸入高程-20.0m～-18.0m。基坑内水平间距约10m，并与围护结构设斜支撑。垂直方向设2道支撑，横向和斜向支撑采用800×800钢筋砼梁，纵向支撑采用500×500钢筋砼梁。
⑷支护方案选定及计算结果
从比较来看，钢板桩支护方案显然不适应于本基坑工程。（方案2）和（方案3）两种方案施工技术均成熟可行，但从经济方面来看，地下连续墙施工方案相对略为节约，故工程中选用地下连续墙围护方案（方案3）。该方案基坑深度7.85m（离现有房屋最近处），支护计算结果均满足规范要求。
2.4 连续墙施工
2.4.1 施工设备
BH-7型液压抓斗成槽机1台、吊机4台、冲击钻4台、5T东风车6台及其它辅助设备。
2.4.2 施工过程
①施工导墙。导墙施工时先按设计地下连续墙轴线位置放坡开挖，清理坑槽后回填粘土，铺平压实。导墙的形式拟为“”型。当导墙的混凝土强度达到设计强度的75%时即可进行成槽施工。
②泥浆制备。在每个施工工区段各修建两套泥浆池及供水系统，泥浆制作采用膨润土造浆。
③成槽清槽。根据地质结构情况，采用液压抓斗成槽为主，辅以冲击钻修孔成槽，两者结合，充分发挥设备的长处。
④槽段划分与接头处理。根据设计图纸要求，每个槽段的长度为6m，连续墙宽度厚度800mm，采用“工字钢”接头。
⑤钢筋笼制作吊放。钢筋笼制作按设计图纸和规范要求进行，合理安排钢筋笼的制作次序，确保钢筋笼垂直并在允许误差内，保证清槽后即可吊放钢筋笼。
⑥灌注水下混凝土成墙。水下混凝土采用商品混凝土，混凝土强度等级为C30，混凝土搅拌车运送入仓，采用直升导管法在泥浆下进行浇灌。为保证地下连续墙顶端砼质量，浇灌的顶面标高比实际高50cm。
⑦压顶梁施工。按设计标高凿除连续墙顶混凝土浮浆露出砼的新鲜面，绑扎钢筋、立模、浇筑砼压顶梁。
结束语
基坑土方开挖后，地下连续墙墙面平整，接头密实无渗水现象，止水效果好。在土方开挖工程中，对基坑四周及连续墙墙顶均布置了观测点，定期观测，墙身最大变形量为3.5cm，在规范允许范围内，无整体变形和下沉现象，确保了基坑及周边现有的房屋安全，也确保了阶段性工期目标的实现。
地下连续墙的设计方法和施工工艺还有许多值得我们进一步探讨和研究的地方，以上是项目实施过程的一些方法和措施，希望能够为其他类似的工程项目实施提供借鉴的意义。