巨厚砂层条件下的超深T形地下连续墙施工难题及关键措施.pdf

建筑施工第45 卷第8 期1513FUUNDATOUNDATION础地巨厚砂层条件下的超深T形地下连续墙施工难题及关键措施何小飞北京城建华夏基础建设工程有限公司北京101116摘要：针对地下室丰富、存在巨厚粉细砂层地质条件下的超深基坑施工，抗变形能力较强的地下连续墙是一种有效的支护与止水方案。依托北京城市副中心站综合交通枢纽工程II标段T形地下连续墙施工案例，为解决高承压水超厚砂层的孔壁塌、槽壁加固侵线、T形钢筋笼加工与吊装难度大、超厚砂层泥浆沉渣处理以及混凝土灌注要求高等问题，提出并应用了旋挖钻机引孔成槽、钢筋笼加工与吊点优化设置、沉淀法结合置换法处理沉渣以及3个导管同步灌注混凝土等针对性的控制措施，最终顺利保证了超深T形地下连续墙在巨厚砂层中的施工质量。关键词：巨厚砂层；T形地下连续墙；超深基坑；关键措施中图分类号：TU753文献标志码：A文章编号：10 0 4-10 0 1(2 0 2 3)0 8-15 13-0 4DOl:10.14144/ki.jzsg.2023.08.003Difficulties and Key Measures in Construction of Ultra Deep T-shapedSlurry Wall Under Condition of Extremely Thick Sand LayerHEXiaofeiBeijing Urban Construction Huaxia Infrastructure Engineering Co.,Ltd.,Beijing 101116,ChinaAbstract:The diaphragm wall with strong deformation resistance is an effective support and water stop scheme for theconstruction of ultra deep foundation pit under the geological conditions of rich basement and extremely thick silty sandlayer.Relying on the construction case of T-shaped diaphragm wall in bid section Il of Beijing sub-center railway stationcomprehensive transportation hub project,in order to solve the problems of hole wall collapse,groove wall reinforcementinvasion,T-shaped reinforcement cage processing and hoisting difficulty,slurry sediment treatment of super thick sandlayer,and high requirements for concrete pouring,the rotary dilling rig is put forward and applied to guide holes and formgrooves,reinforcement cage processing and optimization of lifting points,thetargeted control measures are proposedand applied,such as slot formation by rotary drilling machines,optimization of steel cage processing and lifting points,sedimentation method combined with displacement method for treating sediment,and synchronous pouring of concretethrough three conduits.Finally,the construction quality of the ultra deep T-shaped diaphragm wall in the huge thick sandlayerissuccessfullyguaranteed.Keywords:extremely thick sand layer;T-shaped diaphragm wall;ultra deep foundation pit;key measures随着北京城市副中心的建设，北京市通州区多项地标性建筑地下室埋深逾30 m，地貌上属于潮白河故道、温榆河故道交汇区。地层多为巨厚粉细砂层，地下水丰富且有较高承压性，超深基坑支护和地下水控制是基坑工程的重难点。北京地区早期的深基坑支护主要采用各种桩、墙联合内支撑和锚杆等支护方法-2 ，止水主要采用旋喷桩及搅拌桩封闭方式。随着超深基坑的增多及地下水位的回升，越来越多的项目采用地下连续墙进行支护和止水。虽然常规的一字形地下连续墙支护结构对周边环境影响小、墙体刚度大、止水性作者简介：何小飞（19 7 8 一），男，本科，高级工程师。通信地址：北京市西城区广莲路1号建工大厦15 0 1(100055)。电子邮箱：37 19 48 5 2 6 收稿日期：2 0 2 3-0 6-0 1能好，但个别超深基坑及高承压水等因素影响其仍不能满足受力及变形要求，因此出现了一系列异形截面地下连续墙。异形截面地下连续墙中的T形地下连续墙能承受较大弯矩和抵抗较大的变形，支护与止水效果较好，但该方法成槽孔壁不稳定，沉渣处理和混凝土浇筑难度大3，在已有工程和有关报道中都有比较详细的研究和总结。如顾杰 4 对实际项目中异形地下连续墙的槽段塌原因开展了分析，并相应提出了有效的加固与预防对策；周冠南5 针对异形地下连续墙的钢筋吊装难题，对于一字形、T形和L形钢筋笼，分别提出了科学的吊点设置方案，并进一步探究了钢筋笼加固措施与吊装事故应对方法；周翰斌 6 依托埃及某码头项目中的T形地下连续墙施工案例，系统阐述了深厚软弱土地质及邻海高水位条件下的施工质量控制方法，具体包括槽壁加固、泥浆制备、成槽工艺、钢筋笼吊装以及混凝土浇筑等工序，有效保证了复杂环境下最终的地下连续墙成形质量；肖庆151420238BuildingConstruction何小飞：巨厚砂层条件下的超深T形地下连续墙施工难题及关键措施华7 结合某具体深基坑中的T形地下连续墙安全监测数据，分析了其不同截面的应力变化规律，计算得出相应的轴力与弯矩值后，总结归纳了异形地下连续墙设计与施工的建议。本文以北京城市副中心站综合交通枢纽工程II标段T形地下连续墙为例，着重说明了槽壁加固侵线的处理措施、抓槽顺序、钢筋笼腹板钢筋安装方法、钢筋笼吊点设置、混凝土多导管同步灌注方法，并根据本工程的特殊性采取了控制措施，解决了超深T形地下连续墙在巨厚砂层中施工的问题，可为今后类似项目提供有价值的借鉴。1工程概况北京某交通枢纽项目地处通州区杨坨地区，场地北侧紧邻京哈高铁，核心区域长约1.8 km，宽约32 2 m，见图1。其中，交通枢纽大铁深基坑深32 36 m。主要地层为第四系全新统人工堆积层、第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统冲洪积层。水文地质测量结果显示，该区域潜水水位为9.0 5 10.5 4m，各层承压水水头标高分别为9.239.42m、5.9 8 m、3.2 3 3.5 1m、-1.5 7 -1.0 9 m。通胡路兆善大街玉带河大街.8km321.5m既有不京哈铁路保障房酒芙蓉路北运河图1基坑周边环境示意该项目西侧咽喉区基坑深度最大，深达36 m，自然地面绝对标高2 1m，上部8 m采用放坡土钉墙支护，下部从13m标高处为保证该区域支护稳定及控制变形，特采用刚度较大的T形地下连续墙支护，如图2 所示。F-8A-15B-1A-BUAtBUT形地下连续墙132.0m156.0m地下连续墙240.0m支护桩干形地下连续墙搅拌桩79.4.m364.0mA-AWAAWF-8A-15B-1图2T形地下连续墙支护平面分布2工程重难点分析2.1保证连续墙槽壁稳定进行地下连续墙成槽施工过程中，由于槽内含有大量泥浆，如果地层土壤以类黏性土、黏性土为主，则槽壁在泥浆支撑作用下能够表现出良好稳定性。考虑到本工程连续墙上部土钉墙产生一定附加荷载，且其下方存在一层无黏聚力的粉细砂层，厚度在2 0 m左右，因此需要进一步进行计算，确定其稳定性。按规范计算得槽壁塌安全系数K=0.72，小于1，由此可见，槽壁在忽略砂层、泥皮渗透作用时稳定性较差。而T形地下连续墙设置位置在巨厚砂层中，其存在直角边2个，因此抓槽机运行过程中会对槽壁产生一定的作用力，降低砂层、泥皮的黏结效果，可能会导致槽壁塌并引发质量、安全隐患，故而采用三轴搅拌桩对槽壁进行加固。2.2合理安排单抓顺序本工程T形地下连续墙翼板长度为5 m、正中腹板长度为1.8 m，连续墙厚1m。计划按跳一打一法进行施工，即分成首开段和闭合段进行施工。由于液压抓槽机单抓成槽长度2.8 m，为合理规划单抓顺序，减少引孔并加快施工速度，首开段和闭合段按不同顺序分3次完成。2.3钢筋笼加工及吊放T形连续墙钢筋笼中设置有2.8 m高度的中部腹板，施工过程中工人存在较大操作难度，且加固筋、桁架与导管仓布置之间存在一定冲突，主筋排布也会受到前期吊点设置的影响，在T形腹板闭口箍筋内难以直接开展钢筋主筋穿筋施工。T形连续墙钢筋笼直线段底部位置设置有局部素混凝土墙，以确保结构进入隔水层，其中素混凝土墙连接槽段使用H型钢止水措施，与连续墙防水举措一致。和普通一字形钢筋笼不同，T形连续墙钢筋笼吊装施工过程中需要在校核计算的基础上，进一步考虑到钢丝绳的角度、长度等参数，避免碰撞腹板筋。2.4混凝土同步灌注该工程内部含有部分超厚粉细砂层，若直接开展成槽施工，会导致泥浆中混入较多泥砂，若不进行针对性处理，则可能造成沉渣、砂率超标严重，影响后续混凝土灌注质量，无法保证连续墙抗弯与止水性能。T形连续墙翼板长度5 m、墙厚1m，腹板高度1.8 m起抗弯作用不需要进隔水层，因此腹板成槽深度相对会浅，如何布置混凝土导管及控制混凝土灌注高度是项目难点。3主要技术思路与对策针对复杂条件下的T形地下连续墙施工重难点，通过综合分析和研究，提出以下主要技术对策，具体包括：为解决高承压水超厚砂层孔壁塌，使用三轴搅拌桩对槽壁加固处理；为避免槽壁加固侵线，项目组自主研发筒式钻头，钻头侧壁上带有截齿结构；为解决导管仓障碍筋、钢筋笼吊装穿杠筋与吊筋、素墙段接缝止水H型钢连接等问题，结合业主、设计、监理单位反复讨论，提出了优化方建筑施工第45 卷第8 期1515何小飞：巨厚砂层条件下的超深T形地下连续墙施工难题及关键措施案；针对T形钢筋笼的吊点进行了详细说明；明确规定了T形槽抓槽顺序及辅助措施；通过沉淀法与置换法，有效解决了超厚砂层泥浆沉渣问题；针对T形连续墙特点，详细说明了采用3个导管同步灌注混凝土的控制措施。上述所采取的一系列针对性特殊措施，为今后类似工程的施工提供了一定的参考。4关键工序施工质量控制4.1槽壁加固侵线解决方法考虑到T形槽棱角多且砂层厚、土体稳定性差，选择采用e850mm600mm三轴搅拌桩进行槽壁加固，加固深度为8 10 m。三轴搅拌桩实际开展施工时，可能出现局部槽段的垂直度存在较大偏差问题，原因在于行走路线中地基硬度不一致，最终导致桩体局部侵限、液压抓槽机成槽偏移，使得施工质量难以达到墙身垂直度1/2 0 0 的要求。为解决侵限桩体，项目组尝试结合冲击钻和旋转挖机等破除方式，但效果较差，且三轴搅拌桩自身强度较高，存在一边较硬一边较软的问题，难以实现孔壁修正。项目组经探讨，最终提出一种侧面带截齿的筒式旋挖钻头，具体如图3所示。4.2高效成槽措施首开段由于两侧H型钢接缝止水段需外延2 0 0 mm，抓槽时每侧需预留至少30 0 mm以保证首开段钢筋笼下放顺利。其中，第一抓2.8 m无临空面，第二抓2.8 m由于腹板限制及导向作用两侧也无临空面，第三抓由于内侧临空且外侧临土，受力不平衡，故成槽垂直度难以保障。对此，通过旋挖钻机开展引孔施工来实现垂直度控制，如图4所示。3005000300十旋挖引孔第一抓第三抓0001第二抓008一1000图3现场侧面带截齿的图4T形首开段三筒式旋挖钻头抓成槽示意闭合段由于两侧H型钢接缝止水段外延2 0 0 mm已开挖，第一抓腹板区域2.8 m无临空面，第二抓和第三抓2.8 m上部两侧均视为有临空面，下部两侧可视为无临空面，因此无需引孔可三抓成槽，如图5 所示。4.3钢筋笼加工及吊放特殊措施T形地下连续墙中部腹板钢筋笼制作顺序规划方面，首先进行腹板腰筋施工，随后设置斜拉支撑筋，对腹板架立筋进行分层焊接，并分层设置腹板主筋，最后绑扎腹板端部封口筋。5000首开段首开段旋擦引孔000第二抓第三抓旋擦孔第一抓00811000图5 T形闭合段三抓成槽示意设计图纸中腹板导管仓尺寸6 0 0 mm600mm，实际施工时由于导管仓和加强筋、腹板开口箍、水平桁架立筋设置之间存在冲突，出现导管下放不畅的问题。为避免人工切割对混凝土灌注过程产生影响的钢筋，继而导致安全风险，也为缩短钢筋笼下放时间，避免沉渣厚度大的问题，通过与业主、设计、监理等单位讨论，最终将加强筋、腹板开口箍和水平桁架架立筋设置于导管仓外侧，如图6 所示。图6腹板导管仓部位钢筋加工前后调整对比设计图纸中明确了要求相邻主筋间距应为10 0 mm，但实际施工中由于穿杠筋位置、钢筋笼吊装筋等因素影响，难以做到均匀分布，否则后续下放时需切断主筋，导致工程质量受负面影响，且难以通过验收。经综合讨论，最终确定在维持钢筋数量的基础上，拟对主筋与水平筋在遭遇吊筋和穿杠筋时采取避开措施，如图7 所示。图7 室穿杠搁置筋加工前后调整对比焊接钢筋笼时，为确保腹板筋的稳定性，需要设置辅助斜拉支撑筋，如图8 所示，正式下放钢筋笼前予以切除。由于腹板比一字形墙高1.8 m，人工安放主筋存在安全问题，故结合汽车吊开展腹板主筋设置工作。由于腹板开口151620238BuildingConstruction何小飞：巨厚砂层条件下的超深T形地下连续墙施工难题及关键措施箍筋的上段设置为闭口，需要穿筋设置e32mm主筋，受施工场地限制，人工操作难度高，分析后最终将腹板开口箍筋上段选择为开口搭接焊方案，如图9 所示。10d单面焊接外部斜拉加强筋0252.m内部构造加强筋横向吊点（同水平筋）4501250160011250450纵向桁架筋图8腹板外部斜拉加强筋示意图9腹板开口箍筋前后调整对比为保证隔水性而布置的素墙段分幅止水措施为工字钢，故通过分节吊装来施工素墙工字钢构造段与主配筋段，在槽口连接钢筋笼时，为保证H型钢的连接质量，采取了二氧化碳气体保护焊，避免连接处发生缝隙和漏水问题。T形钢筋笼主笼采用双机抬吊，6 排2 4点吊，主吊3排12点、副吊3排12 点；素墙段副笼采用单机吊，2 排4点吊，主钩吊1排2 点、副钩吊1排2 点。T形地下连续墙首开段和闭合段，翼板长5 m，腹板高1.8 m，腹板在翼板正中心位置，在吊装过程中翼板的左右两侧吊点均等分布时可均等受力，如图10 所示。外部斜拉加强筋0252m内部构造加强筋横向吊点（同水平筋）纵向4501.25016001250450柠架筋图10T形钢筋笼纵横向吊点设置4.4混凝土同步灌注处理措施考虑到抓槽深度范围内有超厚粉细砂层，扰动后的细砂会长期处于悬浮状态，难以快速沉淀，工艺试验结果显示，使用抓斗清除槽底沉渣的效果不理想，故需要进一步使用孔外除砂机开展循环泥浆除砂，以及孔内吊放泥浆泵或污水泵置换含砂率超标泥浆来减少沉渣，为灌注混凝土提前做好准备。为确保浇筑均匀性，T形槽内部设置导管共3根，相邻导管间距为1m，确保每根导管均能覆盖1.5 m半径距离，导管平剖面设置情况具体如图11所示。由于T形连续墙腹板与土钉墙边坡距离较近，难以在该位置停放混凝土罐车，故使用混凝土罐车直接灌注翼板上的2 根导管，并使用混凝土泵车浇筑腹板导管。T形连续墙腹板无需进隔水层，成槽深度比翼板浅，因此首先灌注翼板2 根导管，灌注至距离腹板底部约5 0 cm高度后暂停，而后和腹板导管共同灌注，避免先灌注的混凝土将浮浆、导管导管首开段闭合段首开段旋挖引孔旋挖引孔导管图11导管平剖面设置示意沉渣全部顶至腹板，使得后续腹板混凝土无法上返至孔口。灌注时应确保首灌量计算精准，确保能一次性埋入导管，避免后续泥浆混入。此外，在灌注过程中要保持同时灌注的各个导管的连续性和灌入混凝土量的同步性，现场采用超灌感应装置结合人工辅助测量，控制混凝土灌注高度及同步性。5结语本文结合某地工程实践案例，分析了复杂地质条件下采取超深T形地下连续墙的具体措施，并结合异形复杂连续墙结构的设计、施工内容，明确其区别于普通一字形的不同点和特殊性，并在施工中合理安排施工工序和质量控制措施，最终有效解决了施工过程中遇到的各项问题，确保工程实践顺利开展并通过第三方检测和相关质量检查，为后续工程结构施工奠定基础。参考文献1闫建,张武,姚晓旭,等.北京某深基坑桩锚支护结构监测与分析 J施工技术,2 0 2 1,5 0(19):7 9-8 3.2】秦俊生,熊宗喜,王忠柱,等.北京亚奥国际广场深基坑支护结构内力监测及分析研究 J.探矿工程（岩土钻掘工程),2 0 0 6,33(12):18-21,29.3王枣娟.卵石地区地铁地下连续墙施工控制技术 .工程机械与维修,2 0 2 1(3):147-149.4顾杰.异型地下连续墙槽段塌原因分析及处理措施 .科学技术创新,2 0 2 1(30):132-134.5周冠南.地下连续墙钢筋笼吊点设置与加固 1 城市轨道交通研究，2012,15(12):97-102.6周翰斌.软弱地质条件下码头超深T形地下连续墙施工技术 J.施工技术,2 0 11,40(10):35-39.7】肖庆华.深基坑 T型地下连续墙应力监测分析 .岩土工程技术,2011,25(2):81-85.