林相春

（飛陽建設工程有限公司，福建 莆田 351100）

1 引言

軟土塊石地質(zhì)超深地下連續(xù)墻的施工工藝相對比較復雜，在成槽過程中，施工操作不恰當就會造成墻體出現(xiàn)塌孔，連續(xù)墻的刷壁過程中[1]，清理不到位會產(chǎn)生墻體滲漏及夾層等問題，還會由于軟土塊石地區(qū)環(huán)境因素的影響，使超深地下管線比較錯亂，存在很多不明障礙物，給連續(xù)墻體的施工帶來很多難題[2]；針對軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術的研究，也綜合考慮了意大利的連續(xù)墻體施工技術，并陸續(xù)研究了預應力施工技術，將兩者結(jié)合起來已經(jīng)在全國范圍內(nèi)被廣泛應用[3]。

文獻[4]針對廣州某地鐵車站的交通樞紐施工工程，分析超深地下連續(xù)墻對周圍建筑物的影響。對深異形地下連續(xù)墻體的施工技術進行了分析，鋼筋籠吊裝技術以及預防槽壁坍塌技術等，文獻[5]介紹了緊鄰地鐵超深基坑嵌巖地下連續(xù)墻施工過程中的關鍵技術，有效結(jié)合了咬合樁對連續(xù)墻槽壁進行了雙重防護，保證了緊鄰地鐵超深基坑的安全，最后通過自動監(jiān)控系統(tǒng)檢測了地鐵隧道的變形情況，保證了緊鄰地鐵隧道的安全。本文研究了軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術，從而提高軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的隔水防滲效果。

2 軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術設計

2.1 建立地下連續(xù)墻的力學分析方程

軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻在施工過程中的受力分析與受到外載荷的單支點排樁計算模型類似[6]。地下連續(xù)墻的力學分析方程推導過程如下。

第一步：選取地下連續(xù)墻的頂端中心作為原點，開挖深度為z，開挖深度的水平方向為y，地下連續(xù)墻頂部受到水平外力的彎矩的影響，將開挖面以及土壓力面的分布載荷分別記為qa和qb。

第二步：分析地下連續(xù)墻施工過程中的受力情況，截取地下連續(xù)墻受力微分單元dz進行力的平衡分析，受力微分單元的左右兩側(cè)分別會受到qa和qb的影響，合力記作qadz和qbdz，受力微分單元上下截面分別作用水平剪力Q、Q+dQ，彎矩M、M+dM。

第三步：對受力微分單元dz進行力平衡分析，得到

因此，可以得到

由于M與y之間的二階微分關系為

其中，EI表示連續(xù)墻的抗彎剛度，將其假設為常數(shù)，結(jié)合公式(3)和公式(4)得到地下連續(xù)墻在施工過程中的微分方程

以上采用力平衡方法分析了地下連續(xù)墻的受力微分單元，將水平剪力代入到連續(xù)墻的力平衡分析中，建立了地下連續(xù)墻的力學分析方程。

2.2 計算Ⅱ型接頭嵌固深度

Ⅱ型接頭比較適合軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的施工中，Ⅱ型接頭的頂端存在一定約束，會在底部的深埋巖中形成嵌固樁[7]。Ⅱ型接頭在應用時會受到連續(xù)墻的水平載荷影響，而嵌巖樁的水平位移還會受到嵌固度K的影響，當K=1時，嵌固樁的水平位移是最小的。接下來以軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的巖面作為嵌固點，來分析Ⅱ型接頭的受力情況，計算Ⅱ型接頭的嵌固深度[8]。Ⅱ型接頭嵌巖力學分析模型如圖1 所示。

圖1 Ⅱ型接頭嵌巖力學分析模型

Ⅱ型接頭嵌巖力學分析模型存在如下假設。

1）Ⅱ型接頭的嵌固深度在Ze范圍內(nèi)的應力近似按照兩個全等的三角形分布，如圖2 所示。

2）施工的水平力F2和Ⅱ型接頭底部摩擦阻力對Ⅱ型接頭的底部影響忽略不計。

Ⅱ型接頭嵌固端的最大壓應力為

圖2 Ⅱ型接頭的嵌固深度應力分布圖

其中，C表示施工的安全系數(shù)，通常取值為0.5；β表示將連續(xù)墻巖體中豎向抗壓強度換算成橫向的折減系數(shù)，通常取值為0.5～1.0，β的取值根據(jù)連續(xù)墻巖體的構(gòu)造而定[9]，節(jié)理發(fā)達的巖體構(gòu)造取小值，否則取大值；Ra表示極限抗壓強度。

通過求解軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的嵌巖段在Mz和基巖對Ⅱ型接頭側(cè)壓力作用下的力矩平衡方程，得到Ⅱ型接頭嵌固深度的計算公式為

公式(7)中，MH由下式得到

其中，b表示Ⅱ型接頭的寬度。

以上在引入Ⅱ型接頭嵌巖力學分析模型的情況下，計算了Ⅱ型接頭嵌固端的最大壓應力，通過求解Ⅱ型接頭側(cè)壓力作用下的力矩平衡方程，計算了Ⅱ型接頭的嵌固深度，接下來通過軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工流程設計，來實現(xiàn)軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的施工。

2.3 軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工流程設計

針對軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的周邊環(huán)境、地質(zhì)條件以及預應力錨桿給軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工帶來的困難[10]，設計了軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的施工流程，從而對軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工的每一個環(huán)節(jié)進行預控。軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工流程如圖3 所示。

在軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工流程中，利用接頭管吊裝鋼筋籠和灌注導管，最后結(jié)合接頭管，來整理匯總施工資料，并提交施工報告，實現(xiàn)軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的施工。

圖3 軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工流程圖

3 實例分析

3.1 工程概況

選取某市地下停車場與地上辦公結(jié)合的政府辦公樓，政府地上辦公一共有6 層，地下停車場一共兩層包括夾層。政府辦公樓的地平標高為12.8～13.4m 之間，基坑的底部標高大約為1.05m，深度大約為12.4m。擬建政府辦公樓的占地面積大約為3 300m2，長度為48m，寬度為65m。該工程共分為5 項施工子工程，即基坑地下連續(xù)墻、土方挖運、圈梁、樁基以及內(nèi)支撐系統(tǒng)拆除等。

3.2 施工過程

1）首先開始進行軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的試樁施工工作，工程的3 根試樁都要進行中風化砂礫巖處理大約2m 左右。連續(xù)墻的試樁結(jié)束以后，開始制作軟土塊石地區(qū)超深地下導墻，進行連續(xù)墻施工測量、澆筑混凝土、放線、挖槽以及綁扎鋼筋等，2 個月以內(nèi)完成政府辦公樓東段導墻和北段的混凝土澆筑工作，軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻槽段施工現(xiàn)場圖如圖4 所示。5月9 日開始軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的第一抓，5 月10 日開始澆筑連續(xù)墻的第一個槽段。

圖4 軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻槽段施工

2）鋼筋籠起吊和入槽是連續(xù)墻施工中的一項關鍵工序。鋼筋籠起吊后，由于鋼筋絲網(wǎng)的重量比較大，不容易翻身，而且往往一邊有工字鋼，另一邊無工字鋼，導致鋼筋籠起吊的不平衡，容易使連續(xù)墻施工過程發(fā)生安全事故，對此，工程項目部進行了施工對策的研究。先選擇合適的吊點對每個網(wǎng)孔進行吊點，然后用水平鋼筋對每個吊點進行加固，并嚴格保證U 型夾的焊接質(zhì)量。然后在起吊之前要派專業(yè)技術人員逐條檢查起重機的工作狀況、鋼絲繩是否被剪斷或松脫、U 形卡是否被擰緊、吊點位置是否正確、吊點強度是否增強、肩部焊接是否平整、滑輪是否安裝正確等，并填寫施工設備檢查記錄表，雙方簽字確認之后才可以進行起吊施工，最后起吊過程中必須由專業(yè)人員指揮，操作者通過專業(yè)人員的信號指揮，來進行施工作業(yè)。

3）6 月20～27 日之間，政府辦公樓的施工地區(qū)持續(xù)降雨，導致該區(qū)域的地下水位上漲，由于施工區(qū)域內(nèi)的E7 槽段上有一層厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，被雨水完全浸泡之后，就會導致槽段發(fā)生蠕動滑移，28 日塔機在施工過程中由于槽口支腿處的局部力量比較集中，導致E7 槽段的鋼筋下放時發(fā)生塌方事故。當塌方事故發(fā)生以后工程項目經(jīng)理親自到現(xiàn)場指揮工作，連夜進行工程搶修。然后在距離導墻半米處插入鋼筋網(wǎng)片，在混凝土內(nèi)攪入生石灰和水泥，填入到塌方區(qū)域內(nèi)，并分層將其夯實緊密，達到工程的強度要求之后開始進行E7 槽段的施工。

4）6 月27 日，在軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工向南推進的同時，項目部決定啟動政府辦公樓工程樁的施工，計劃1 周以內(nèi)完成7 根工程樁。軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻與工程樁同步施工，高峰期同時施工包括5 臺樁機、2 臺旋挖機、軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻挖溝機和2臺起重機。7 月20 日以前，軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的最后一段混凝土澆筑完成，施工現(xiàn)場全部轉(zhuǎn)入工程樁施工。

5）7 月28 日將軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的工程樁施工向南移動，施工機械進入工程施工區(qū)域的北面，將北面場地的水平標高降至-2.4m 的相對高度，同時，開始拆除該段軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻樁頭上的混凝土，然后內(nèi)支撐施工隊進入施工現(xiàn)場，綁扎鋼筋和模板，并開始內(nèi)支撐施工。

6）8 月10 日，政府辦公樓軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的北側(cè)工程樁和立柱樁柱全部施工完畢，施工設備全部向南部移動。為了搶工期，將施工區(qū)域內(nèi)北側(cè)場地的標高降至-2.4m。緊隨斷樁頭，內(nèi)支撐施工隊向北施工天車梁及內(nèi)支撐，然后逐步南下。9 月8 日，第二次降水開始，基坑場地高度降至-8.9m。

7）軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工時，首先在-8.9m 高處鑿除地下連續(xù)墻，鑿除軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻內(nèi)預留的腰梁鋼筋，焊接腰梁斜筋，鋪設連續(xù)墻的腰梁及第二道內(nèi)支撐處的鋼筋，然后澆注混凝土。10 月底之前完成軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的腰部支撐和內(nèi)支撐。

8）在完成連續(xù)墻的基坑南面內(nèi)支撐以后，施工區(qū)域北面內(nèi)支撐已達到整體設計強度的80%，最后一層混凝土由北向南進行挖運，整個基坑在4 月20 日的高度降至-12.85m。

3.3 結(jié)果分析

將軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術應用到3.2 的施工過程中，得到下列結(jié)果。

3.3.1 連續(xù)墻防水率試驗

在政府辦公樓連續(xù)墻施工工程中，采用軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術進行施工，得到連續(xù)墻防水率測試結(jié)果，如圖5 所示。

圖5 連續(xù)墻防水率測試結(jié)果

從圖5 的結(jié)果可以看出，采用本文的地下連續(xù)墻施工技術進行政府辦公樓的連續(xù)墻施工時，由于該施工技術在應用之前，建立了地下連續(xù)墻的力學分析方程，從而簡化了地下連續(xù)墻的施工步驟，同時還使地下連續(xù)墻的防水率變高，提高了軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的隔水防滲效果。

3.3.2 連續(xù)墻的屈服強度試驗

在政府辦公樓連續(xù)墻施工工程中，采用軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術進行施工，得到連續(xù)墻的屈服強度測試結(jié)果，如圖6 所示。

圖6 連續(xù)墻的屈服強度測試結(jié)果

從圖6 的結(jié)果可以看出，當連續(xù)墻的厚度為0.3dm 時，連續(xù)墻的屈服強度就達到了53N/mm，隨著連續(xù)墻的厚度變化，由于該施工技術通過計算Ⅱ型接頭嵌固深度，強化了連續(xù)墻的屈服強度，從而提高了軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的隔水防滲效果。

4 結(jié)語

本文提出了軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻施工技術，實例分析結(jié)果顯示，該施工技術可以提高軟土塊石地區(qū)超深地下連續(xù)墻的隔水防滲效果。但是本文僅針對施工技術展開了深入研究，今后還需要加強施工設備的改進，從而使連續(xù)墻施工技術更廣泛被應用于建筑領域中。