地下连续墙兼作地下室结构外墙综合施工技术.pdf

建筑施工第45卷第10期1967地下连续墙兼作地下室结构外墙综合施工技术张元会 赵永宽 赵 猛 王 津 王 聪 何 娟 杨艳阳中建八局西南建设工程有限公司 四川 成都 610041摘要：在复杂环境的核心城市区，对有限地下空间进行加深改造利用，是实现存量资源活化增值、减少大面积开发潜在风险的有效手段。北京商务中心区（CBD）核心区Z1a项目属于超期服役深基坑再加深改造工程，通过对预注浆范围进行限制，解决扰动砂卵石层地下连续墙成槽坍孔难题，同时节省了施工材料，避免预注浆增大土方开挖难度；将地下连续墙兼作地下室结构外墙，通过预埋件及内衬墙，确保钢筋接驳准确性、结构整体性、外墙防水质量；将地下连续墙压顶梁兼作结构外墙，减少剔凿对地下连续墙结构损伤，有效增强接缝处防水质量。通过对地下连续墙成槽、钢筋接驳、内衬墙施工、外墙防水等进行研究与创新，形成整套超深基坑再加深技术，为狭小场地支护施工提供借鉴。关键词：超深基坑；地下连续墙；混凝土内撑；再加深施工；基坑支护中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)10-1967-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.10.007Comprehensive Construction Technology for Underground Diaphragm Wall as External Wall of Basement StructureZHANG Yuanhui ZHAO Yongkuan ZHAO Meng WANG Jin WANG Cong HE Juan YANG YanyangChina Construction Eighth Bureau Southwest Construction Engineering Co.,Ltd.,Chengdu 610041,Sichuan,ChinaAbstract:In the core urban areas of complex environments,deepening the transformation and utilization of limited underground space is an effective means to activate and increase the value of existing resources and reduce the potential risks of large-scale development.The Z1a project in the core area of the Beijing Central Business District(CBD)belongs to the extended service deep foundation pit deepening and renovation project.By limiting the scope of pre-grouting,the problem of trench collapse of the underground diaphragm wall in the disturbed sand and gravel layer is solved,while at the same time,it saves construction materials and avoids pre-grouting which increases the difficulty of earthwork excavation.Furthermore,the underground diaphragm wall is used as the external wall of the basement structure,the accuracy of steel bar connection,structural integrity,and waterproofing quality of the external wall is ensured through embedded parts and inner lining walls;the roof beam of the underground diaphragm wall is also used as the external wall of the structure,the damage caused by chiseling to the underground diaphragm wall structure is reduce and the waterproof quality at the joints is effectively enhanced.Through research and innovation on the grooving of underground diaphragm walls,steel bar connection,construction of inner lining walls,and external wall waterproofing,a complete set of further deepening construction technology is formed for ultra deep foundation pit.It provides reference experience for the support construction of narrow and small sites.Keywords:ultra deep foundation pit;underground diaphragm wall;concrete inner support;further deepening construction;foundation pit support层、地下6层（另含B1夹层），筏板抗拔桩基础。本基坑于10年前动工，完成原有支护结构并开挖至25 m后经历2次停工，又因设计调整地下室加深1层，原有支护满足不了现在开挖深度的要求，需进行二次支护，支护采用“地下连续墙混凝土内撑”，地下连续墙兼作地下结构外墙。1.2 水文地质条件根据现场钻探、原位测试及室内土工试验成果，按地层沉积年代、成因类型，将拟建场地勘探深度范围内的地层划分为人工堆积层及第四纪沉积层两大类，并按地层岩性及其物理力学性质指标进一步划分为12个大层及其亚层，前5层土已在前期完成开挖，二次支护地下连续墙深度范围内土层主要为69层土：1层细砂、中砂（含后期堆积的淤泥和砖渣）层卵石、圆砾层黏土、重粉质1 工程概况1.1 设计概况北京商务中心区（CBD）核心区Z1a地块项目（办公、展厅、商业及配套用房）位于CBD商务核心区内西北角Z1a地块，北隔光华路与央视大楼相望，西邻东三环主路，南侧、东侧紧邻200 m以上超高层建筑。项目总用地面积8 796.2 m2、建筑面积11.41 m2，建筑高度70 m，地上15作者简介：张元会（1991），男，硕士，高级工程师。通信地址：四川省成都市高新区天府大道1480号拉德方斯大厦西楼9层（610041）。电子邮箱：收稿日期：2023-06-21地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION202310Building Construction1968黏土1层粉质黏土、粉质粉土1层细砂、中砂层卵石、圆砾层黏土、重粉质黏土1层粉质黏土、粉质粉土。本项目基坑最深可达40.23 m，属于超深基坑。目前基坑下方共有3层地下水，其中最上层为潜水（潜水之上土质为淤泥砖渣），其余2层均为承压水，且水头压力较大（图1），具有形成突涌的风险。目前的槽底标高27.00 m槽底标高（筏板底）35.58 m（2.77 m）潜水核心筒最深处40.23 m（1.88 m）层承压水旧地下连续墙底43.00 m（5.65 m）新地下连续墙底48.00 m（9.65 m）层承压水图1 土层及地下水分布情况2 施工重难点分析及对策2.1 施工重难点1）本工程基坑设计开挖深度35.5 m（局部最深达40.23 m），需在现状槽底（27.5 m）继续下挖812 m，属于超期服役深基坑再加深施工，基坑距红线平均0.7 m；超深基坑垂直运输及施工场地需求是工程重点管控内容。2）新增地下连续墙距原有地下连续墙600800 mm，承压水作用下砂卵石层扰动后易坍孔，如何保证地下连续墙成槽质量是本工程的难点。3）如何保证筏板等水平构件与地下连续墙钢筋接驳精度，地下连续墙与内衬墙的整体性以及地下室外墙防水质量是本工程的难点。2.2 制定对策1）采用桩基钢承台塔吊基础，使塔吊在开挖至基底前完成超前安装，作为垂直运输设备；在基坑中部施工钢栈桥，解决施工场地不足的难题。2）通过现场试验，确定合理的降水速率及降水深度，确保在降水过程中不发生水土流失，减小对周边建筑的影响；同时，在闭合幅等易坍孔槽段采用预注浆，降低坍孔风险，对易坍孔土层采取隔离措施，有效控制坍孔范围。3）预埋钢板取代钢筋接驳器，避免接驳器定位不准影响后期钢筋接驳；内衬墙与地下连续墙拉结，并于同层水平结构同步施工，确保结构整体性；采取地下连续墙接头工字钢非等分安装、内衬墙设置渗流导排系统、结构外墙同压顶梁同步浇筑等技术，保证地下室外墙防水质量。3 支护设计与施工要点3.1 支护优化设计本项目建筑及结构方案发生调整，基坑槽底设计标高由原来的绝对标高5.35 m（相对标高32.00 m），调整至现在的绝对标高2.85 m（相对标高35.50 m），需进行二次支护方可开挖至设计标高。二次支护采用“地下连续墙混凝土内撑”，原设计地下连续墙部分作为临时支护结构，部分做永久结构，临时支护区段地下连续墙筏板底以上设置空孔段（图2）；后将全部地下连续墙改为永临结合，即地下连续墙兼作地下室结构外墙，将地下连续墙标高调整至混凝土内撑标高，有效增大新旧地下连续墙搭接长度，既确保基坑安全，又避免短板效应，防止过度降低地下水影响基坑及周边建筑安全（图3）。空孔段减压井土方开挖期间临时减压承压水（一），防止突涌B1B4槽段-9.65 m（-48.00 m）地下连续墙底标高-3.65 m（-42.00 m）6 6002 000 8003 000800厚800原有地下连续墙素混凝土换撑板带换撑板带与原地下连续墙植筋底板面4.85 m（33.50 m）钢立柱立柱桩厚600新增地下连续墙厚250钢筋混凝土板密封，开挖至棉底后进行封堵，防止突涌6006001 3002 300第1道钢筋混凝土支撑现状槽底标高10.85 m（27.50 m）支撑圈梁红线80015图2 新增地下连续墙原支护体系（部分临时、部分永久）700700800地下连续墙底标高-3.65 m（-42.00 m）6 60014 500厚800原有地下连续墙316200,与原地下连续墙植筋C40导墙厚600新增地下连续墙19 4003 00012 500立柱桩2 3001 9002 500550底板面4.85 m（33.50 m）内衬墙厚200600N*槽段-9.65 m（-48.00 m）红线1515支撑圈梁现状槽底标高10.85 m（27.50 m）基础底板B6B5B4图3 新增地下连续墙优化支护体系（全部永临结合）由图3可以看出：首先，优化后新旧地下连续墙搭接长张元会、赵永宽、赵猛、王津、王聪、何娟、杨艳阳:地下连续墙兼作地下室结构外墙综合施工技术建筑施工第45卷第10期1969度由原来的6.6 m增加到14.5 m，搭接长度的增加大大提高了对原有地下连续墙的嵌固能力，确保支护结构安全；其次，通过加深外导墙可兼作换撑板带，减少剔凿工程量，增强换撑传力效果；最后，优化后取消空孔段，避免短板效益，同时新旧地下连续墙贴合更加紧密，新旧地下连续墙之间的外导墙有效阻断地下水，大大减少地下水降水量，避免水土流失，保证基坑及周边建筑安全。3.2 施工要点本工程属于超深基坑再加深施工，需采用地下连续墙混凝土内撑进行二次支护，由于场地狭小，不具备设置出土马道和材料堆场的条件。为解决施工期间材料垂直运输及施工场地的需求，采用桩基钢承台式塔吊实现基坑开挖完成前塔吊的超前安装，施工钢栈桥提供出土点及施工场地。本工程地下连续墙兼作地下室结构外墙施工工艺流程为：地下连续墙成槽（含预注浆及降水）地下连续墙绑扎钢筋并浇筑混凝土（含预埋板安装）混凝土内撑施工筏板浇筑楼层竖向结构施工内衬墙及同层水平结构施工。施工中应重点管控和突破以下技术难题：地下连续墙成槽坍孔；相邻幅地下连续墙整体性及水平结构钢筋接驳；地下连续墙兼作结构外墙防渗处理；内衬墙与地下连续墙整体协同受力。3.2.1 地下连续墙坍孔处理及控制本基坑包含1层潜水、2层承压水，地下连续墙导墙施工前先进行人工降水，将导墙施工深度内的潜水进行抽排，完成导墙施工；然后根据试验所得的适宜降水速率进行承压水降水5，确保降水不引起水土流失，同时避免水压力引起地下连续墙成槽坍孔。根据地下连续墙施工顺序，可将地下连续墙分为首开幅、顺开幅和闭合幅三类，施工发现首开幅和顺开幅坍孔率较低，闭合幅由于左右两侧地下连续墙均施工完成，对承压水起到一定阻隔作用，将在闭合幅成槽区域形成阻水缺口，因此闭合幅槽段的水压及流速均大幅提高，在成槽时极易产生坍孔。为防止闭合幅坍孔，采用预注浆处理，同时在内导墙内侧施工搅拌桩控制注浆范围，减少施工成本，避免注浆增大土方开挖难度；对纯水泥浆、11的水泥膨润土、12的水泥膨润土、13的水泥膨润土等泥浆进行现场配制并制作相应试块，经试验分析，采用11的水泥膨润土的泥浆既可以满足承载力要求，又可以避免浆液渗透进槽段后因强度太高而无法抓槽。如果在地下连续墙成槽过程中产生坍孔，则需要采用煤矸石回填，严重时可掺加膨润土进行加固；倘若在钢筋笼就位后产生坍孔，则处理比较困难。当坍孔范围较小时，可采用泵吸法或气举法将坍孔沉渣清理；当坍孔范围较大时，只能将钢筋笼吊出后重新成孔；若发生大面积坍孔，将钢筋笼下部埋入土内，可能存在地下连续墙无法吊出的情况，强行起吊一则对周边土层产生严重扰动，影响下一槽段成槽，二则机械超载运行易引起安全事故。为解决地下连续墙钢筋笼下放完成后出现坍孔的难题，研发了一种单向移动的隔离装置，既能有效防止坍孔扩散，又能保证地下连续墙混凝土顺利浇筑（图4）。卡棍2卡棍1导向棍（a）工况1：槽壁坍塌（b）工况2：混凝土浇筑导向钢筋环端部设置与钢筋笼固定滚筒转轴槽壁坍塌土压力混凝土压力地下连续墙钢筋笼导向钢筋环端部设置与钢筋笼固定卡棍2卡棍1导向棍滚筒转轴图4 易坍孔槽段隔离装置3.2.2 相邻地下连续墙接长及钢筋接驳处理相邻幅地下连续墙连接在地下进行，无法保证水平钢筋的连续性，为确保接槎处的可靠性，将接头工字钢做非等分处理，即1/3宽度置于一期槽段并与一期地下连续墙钢筋笼水平钢筋焊接牢固，2/3宽度置于二期槽段以增大二期槽段钢筋笼嵌固深度，有效保证相邻地下连续墙搭接的牢固性；同时，为防止一期槽段混凝土绕流影响二期成槽，将防绕流铁皮包裹范围扩大到整个工字钢，并非仅在一期槽段工字钢两侧设置绕流板（图5）。防扰流铁皮防扰流铁皮600600地下连续墙水平筋地下连续墙水平筋H型钢接头采用点焊处理二期墙幅一期墙幅地下连续墙水平筋地下连续墙水平筋焊接40无缝钢管焊接40无缝钢管图5 工字钢防绕流及相邻地下连续墙接长为实现筏板钢筋与地下连续墙钢筋互锚，增加结构整体性，采用预埋板进行钢筋接驳（图6）。内衬墙拉结件（内衬墙）互锚钢筋与埋板焊接 钢筋接驳板（筱板及楼层）图6 地下连续墙与筏板、楼层板及内衬墙钢筋接驳3.2.3 地下连续墙兼作结构外墙防渗处理体系本项目迎水面施工空间狭小，不具备外防水施工的张元会、赵永宽、赵猛、王津、王聪、何娟、杨艳阳:地下连续墙兼作地下室结构外墙综合施工技术202310Building Construction1970条件，因而采用内防水。筏板施工完成后，将地下连续墙内侧进行凿毛处理，在地下连续墙预埋板焊接钢筋爪，将内衬墙与地下连续墙有效拉结形成整体；然后在地下室墙体背水面整体喷涂克锐思C10结晶防水材料（用量1.5 kg/m2，厚度不小于1 mm），内衬墙采用克锐思防水混凝土（C40P12）浇筑，内衬墙与同层楼板同步浇筑，确保整体性和防水效果（图7）。螺栓孔、施工缝、穿墙套管和后浇带等防水节点部位需要用克锐思C20加强处理。B5层外墙（按设计要求同B6层墙厚）内支撑及压顶梁换撑、内支撑拆除保留圈梁内衬墙及B6层梁板新地下连续墙新老地下连续墙之间存在地下水，并且处于承压状态原有地下连续墙嵌入深度48 m，未切断承压水目前6层承压水水头位置28.55 m目前8层承压水水头位置29.55 m原有地下连续墙内支撑圈梁基础底板拆除内支撑B5外墙图7 地下连续墙兼作结构外墙支护构造为降低地下连续墙渗漏影响，在内衬墙底部设置渗漏导流系统，采用开孔钢管外部无砂混凝土管，内部填充粗砂，既可有效防止混凝土浇筑将无砂混凝土管压坏，又能防止混凝土浇筑堵塞开孔钢管。渗漏导流系统采用暗埋管，将渗漏引流至附近集水坑（图8）。地下连续墙（兼作地下室外墙）内衬墙无砂复合疏水管无砂混凝土透水管地沟集水坑建筑地面标高基础底板标高钢管细砂图8 内衬墙渗漏导流系统为确保地下连续墙与上部结构外墙接缝处防水效果，地下连续墙压顶梁兼作结构外墙，避免剔凿引起结构损伤松动，影响防水质量；同时，压顶梁顶部设置止水钢板，底部设置止水条并采用凹凸缝接口，有效避免渗漏隐患（图9）。4 实施效果分析4.1 安全方面通过对基坑沉降变形及地下水位的持续观测，发现一年以来基坑施工期间变形稳定，地下水位未见明显降低，对基坑周边建筑影响较小。厚3止水钢板通过构造钢筋与箍筋电焊固定墙体插筋1 00050250外墙厚度2/3同压顶梁一同浇筑地下连续墙内支撑压顶梁顶（兼作永久结构外墙）内撑梁剔凿后同压顶梁一同浇筑（高300）克锐思J60止 水条（凹缝）内衬墙新地下连续墙主筋地下连续墙（墙厚600）地下连续墙外导墙临土侧临坑侧图9 压顶梁防水节点4.2 工期方面通过地下连续墙永临结合技术、压顶梁兼作结构外墙，实现地下室结构外墙超前施工，同时减少混凝土内撑剔凿工程量，有效降低施工成本，加快施工进度，保证施工质量；将前后支护设计方案进行对比，节省工期98 d。4.3 效益方面通过地下连续墙兼作地下室结构外墙设计优化，经测算能够取得较好的经济和社会效益，既能为公司培养一批永临结合地下连续墙施工领域的技术人才，又能节省项目成本、加快施工进度，同时，符合当代节能减排的绿色施工理念，提升公司品牌效应。5 结语1）城市核心区近邻场地采用地下连续墙兼作结构外墙可行，且在基坑安全、进度与成本控制方面优势明显。2）地下连续墙外导墙兼作换撑板带，在降低施工成本的同时增强了传力效果，地下连续墙压顶梁兼作结构外墙，保证了防水质量，降低施工成本。3）地下连续墙内衬墙渗漏导流系统能有效减少外墙渗漏的影响，具有较好的预防效果，有效提高防水质量。1 张文军.上海临港地区特殊土质条件下的基坑围护方案选择J.建 筑施工,2019,41(6):998-1000.2 苏志华,张鹏,漆昌勇.复杂条件下多种支护组合形式的深基坑施工 技术概述J.北方建筑,2021,6(3):66-70.3 殷宗泽.土力学学科发展的现状与展望J.河海大学学报(自然科学 版),1999,27(1):1-5.4 蒋国盛,李红民.基坑工程M.武汉:中国地质大学出版社,2000.5 黄弈茗,刘国强,赵永宽,等.复杂环境超深基坑降水施工技术J.建 筑施工,2023,45(3):442-445.张元会、赵永宽、赵猛、王津、王聪、何娟、杨艳阳:地下连续墙兼作地下室结构外墙综合施工技术