“两墙合一”地下连续墙在天津周大福金融中心工程中的应用

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摘要：本文结合了笔者在天津周大福金融中心工程的施工实例，阐述了“两墙合一”地下连续墙基坑支护技术在复杂周围环境和地质条件下的设计与施工方法, 为在闹市区超深基坑地下墙施工提供一点借鉴。

关键词：基坑支护；地下连续墙；两墙合一；超深基坑

中图分类号：U213文献标识码： A

1.工程概况

天津周大福金融中心工程位于天津市滨海新区泰达MSD现代服务商务区内。作为具有国际水平的地标性建筑，集高档办公、酒店、零售、公寓、娱乐功能为一体，建成后将成为“滨海第一高度”、天津国际化地标群的重要组成部分。工程占地面积27772㎡，总建筑面积为389980㎡，包括一栋高层塔楼、5层裙房及4层地下室。其中塔楼为核心筒结构，地上97层，总高度530m。裙房部分开挖深度为22.95m，塔楼部分开挖深度29.45m，局部电梯井为-30.35m。

2.周围环境

本基坑工程的周边环境相当复杂，基坑南侧与滨海新区第一大街相邻，距基坑约40m处为市民广场；基坑西侧与新城西路相邻，距基坑约60m左右为别墅群；基坑北侧与广达路相邻，距基坑约40m处均为MSD办公楼和中央花园地下停车场；基坑东侧与广场西路相邻，距基坑约50m处为滨海新区法院和检察院。周边建筑物地基基础均采用桩基础。基坑四周道路地下为雨排水管道和排污管道，在基坑西侧、南侧与道路之间埋有燃气管道，最近的管线距基坑支护结构外墙6～9 m。基坑西侧及南侧设地下交通通道，其结构为整体箱式结构，其顶板位于地面下约4～5m，外墙距本次工程外墙约10～15m。

3.工程地质条件

3.1 地层结构及特征

根据本工程地质勘查报告，本场地埋深202.00m 以上从上至下揭示了第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）、中更新统（Q2）、下更新统（Q1）海相、陆相、海陆交互沉积地层，均为第四纪松散沉积物。地层呈水平层状分布，土性主要为人工填土、淤泥质粘土、淤泥、粘性土、粉土、粉砂等。场地埋深约17.50m以上淤泥质土、淤泥等为典型沿海软土，含水量大，孔隙比大，压缩性高，土质强度低，其下各土层总体渐好，强度渐高。

3.2 水文地质条件

本工程潜水主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化，一般年变幅在0.50～1.00m 左右，初见水位埋深1.85～3.15m，静止水位埋深1.05～1.75m。

根据地基土的岩性分层、室内渗透试验结果及区域水文地质资料，场地埋深约62.00m以上可划分为3个水文地质段。

1）上层滞水含水段

不连续分布，含水层主要为人工填土（Qml）中杂填土，隔水底板为全新统上组第Ⅰ陆相层粘土。

2）潜水含水段

埋深约19.00m以上全新统中组第Ⅰ海相层(Q42m)，土性主要由淤泥、淤泥质粘土及粉质粘土组成，该段淤泥、淤泥质粘土属不透水层；粉质粘土属微透水层，为潜水含水段的主要含水层，总体上潜水含水段含水层不发育，该段局部与上层滞水贯通。

3）微承压含水段

根据场地地层分布，将场地埋深约19.00～62.00m 段可分为2 个微承压含水层及3个隔水层。

第一承压隔水层：一般埋深约19.00～24.00m段全新统下组第Ⅱ陆相层沼泽相沉积层(Q4

1h)粘土及河床～河漫滩相沉积层（Q41al）粉质粘土，属微透水～不透水层，为潜水含水层与其下的第一微承压含水层的相对隔水层。

第一微承压含水层：含水层为一般埋深约24.00～29.00m段上更新统第五组第Ⅲ陆相层(Q3eal)上部粉土为第一微承压含水层。

第二微承压隔水层：埋深约29.00～40.00m段第Ⅲ陆相层(Q3eal)下部粉质粘土、上更新统第四组第Ⅱ海相层（Q3dmc）上部粘土属微透水～不透水层，为第一微承压含水层与第二微承压含水层的主要隔水层，上更新统第四组第Ⅱ海相层（Q3dmc）下部粉质粘土总体属微透水层，可视为第一微承压含水层与第二微承压含水层次要隔水层，由于该层土一般夹粉土透镜体，局部与下覆的第二微承压含水层贯通，对该层土的隔水效果有较大的不良影响。

第二微承压含水层：含水层为一般埋深约40.00～56.50m段上更新统第三组第Ⅳ陆相层(Q3cal)粉砂。

第三微承压隔水层：埋深约56.50～62.00m 段第Ⅲ海相层(Q3bm)上部粘土，属不透水层，为第二微承压含水层与其下含水层的隔水层。典型水文地质与工程地质剖面图如下图：

典型水文地质与工程地质剖面图

4.基坑围护方案选择与设计

4.1 支护方案选择：

本工程基坑最大开挖深度30.35m，属超深基坑，安全等级为一级，且本工程地处市区繁华地段，周围建筑物众多且距离过近，不具备大开挖或土钉墙等其他支护条件。根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质等条件，基坑周边采用1m“两墙合一”地下连续墙”结合坑内临时支撑系统作为基坑围护体，地连墙既作为基坑开挖阶段的挡土止水围护体，同时又作为地下室结构外墙。

4.2 支护设计

4.2.1 “两墙合一”墙体设计

本工程地下室周边采用“两墙合一”地下连续墙，在施工阶段作为基坑围护结构，同时起到挡土和止水的目的；通过与主体地下结构内部水平梁板构件的有效连接，在正常使用阶段作为地下室永久结构外墙。地下连续墙混凝土设计强度等级为水下C40，抗渗等级S12，墙厚1m，墙体埋深42m。本工程裙楼与塔楼基坑分两期施工，在裙楼与塔楼交接处设置一道0.8m厚临时地连墙，墙体埋深42m。为增加地墙接头处的止水和防渗性能，本工程地下连续墙槽段间施工接头采用十字钢板刚性接头,为增加地墙接缝的止水性，地墙槽段间接缝外侧设置高压旋喷桩。地下连续墙通过预留插筋、钢筋接驳器剪力槽等措施与结构剪力墙、结构环梁及基础底板等连接。

4.2.2水平支撑结构

本工程采用顺作法施工，裙房基坑竖向共设有四道钢筋混凝土水平支撑，第一道支撑中心标高为-2.60m，第二道支撑中心标高为-9.20m，第三道支撑中心标高为-14.20m，第四道支撑中心标高为-19.00m。塔楼区共设有五道钢筋混凝土水平支撑，前四道中心标高同上，第五道支撑中心标高为-23.5m。第一道水平支撑及围檩混凝土强度等级为C30，地连墙顶冠梁以及第二道～第五道钢筋混凝土支撑及围檩混凝土强度等级为C40。基坑围护结构效果图如图1。

图1基坑围护结构效果图

5. 施工工艺

5.1 地连墙施工

本工程地连墙采用一台半导杆式HB-12型液压成槽机进行成槽作业，成槽护壁泥浆为优质膨润土泥浆。按槽段长度拟采取三抓成槽，成槽过程中确保泥浆液面不低于导墙面300mm。确保成槽垂直度是地下墙施工质量的关键，在施工时必须派专人与成槽司机配合，严格控制其垂直度，专人负责在槽口测量成槽机钢丝绳的对中情况，稍有偏差即指挥司机纠正。

5.2 土方开挖及支撑施工

5.2.1 土方开挖原则

为确保安全，开挖严格遵循“时空效应”的理论，按照“分区、分块、分层、对称、平衡”和“随挖随撑、严禁超挖”的原则进行开挖。

5.2.2 施工步骤

根据基坑支护设计方案及土方开挖方案，裙房区基坑土方开挖将分为五步。第一步开挖到第一道混凝土支撑底标高-3.05m，其后浇筑第一道混凝土压梁和支撑；待第一道水平支撑达到设计强度的80%后，开挖至第二道支撑底标高-9.7m，其后浇筑第二道钢筋混凝土支撑和围檁；待第二道水平支撑达到设计强度的80%后，开挖至第三道支撑底标高-14.7m，其后浇筑第三道钢筋混凝土支撑和围檁；待第三道水平支撑达到设计强度的80%后，开挖至第四道支撑底标高-19.5m，其后浇筑第四道钢筋混凝土支撑和围檁；待第四道支撑达到设计强度的80%后，开挖至底标高-23.7m，其后浇筑垫层及基础底板。

主楼区基坑土方开挖将分为六步，前四步同裙房区，待第四道支撑达到设计强度的80%后，开挖至第五道支撑底标高-24.0m，其后浇筑第五道钢筋混凝土支撑和围檁；待第五道支撑达到设计强度的80%后，开挖至底标高。

6.3 基坑降水

6.3.1 浅层潜水及承压含水层的降水

基坑内部浅层潜水及第一微承压含水层由于已被地下连续墙完全隔断，采用深井进行疏干井降水，浅层辅以轻型井点降水，疏干降水采用深井降水措施，降水深度控制在坑底以下0.5m～1.0m。基坑开挖至基底后继续进行降水，确保地下水位位于落深区基底以下不小于1.0m；第二微承压含水层采用降压井，采用“按需、适量”的原则，尽量少降，同时加强坑周地下水位、及周边道路、管线、建筑变形的监测。基坑开挖时，坑内的深井及浅层布置的轻型井点应全部开放，并有提前3周的预降水时间。

6.3.2 基坑场地内地表明排水

1）在基坑内每层土方开挖的土层面应挖成 3-5%的坡面，形成自然泄水坡以防基坑积水。

2）当开挖至基底标高后，离地连墙边6m以外处设置一条深300mm，宽300mm环形排水盲沟，将沟内填Φ40mm 碎石沟，并设临时集水井，随时将积水排走。

3）坑外一定距离应设置由集水井和排水沟组成的地表排水系统，避免坑外地表明水及大气降水流入深基坑内。

7. 基坑监测

在基坑开挖过程中委托第三方进行基坑监测，主要监测项目：连续墙及支撑水平位移、沉降、倾斜监测，钢筋应力监测，地下水位监测，地基隆起监测，周边建筑物及道路沉降监测，地下管线的垂直及水平位移监测等。本基坑工程安全等级为一级，现场安全巡视检查频率为基坑开挖深度H10m ，2次/1天；底板浇筑后≤7日，2次/天；7—28日内，1次/天；≥28日，1次/3天；拆撑期，1次/天。

8．结束语

该工程施工期间未发生任何事故和险情，“两墙合一”地连墙基坑支护方式应用成功。通过该支护方式的设计与施工实践，笔者有以下几点体会：

1）对于位于市区周围环境复杂的超深基坑，采用“两墙合一”地下连续墙进行基坑支护，能充分发挥地下连续墙刚度大、整体性好、变形小、抗渗能力强的特点，基坑开挖安全性高，对周边环境影响小。

2）通过地下连续墙及支撑钢筋应力、支撑轴力等监测，分析掌握支护结构受力状况和变化情况，可使整个施工过程处于可控状态，可为优化施工方案、加快施工进度提供科学依据。

3）严格控制地下连续墙的成孔质量、混凝土浇筑质量及土方开挖顺序，是“两墙合一”地连墙施工方案成功的关键。

参考文献:

[1] 何伯森．建筑工程施工质量评定标准[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[2] 聂瑞平.钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程DB29-103-2004.天津.天津市建设管理委员会，2004.

[3] 曾巧玲，等．基础工程[M]．北京：清华大学出版社，2007．