预制地下连续墙接头在深基坑工程中的应用

□文 /赵旭光

天津市属于沿海地区，地下水位高，土质软，随着城市的快速发展，深、超深基坑工程越来越多。地下连续墙作为一种地下工程的围护结构，在深、超深基坑工程中应用十分广泛。但在地下连续墙施工过程中，接缝处渗漏及绕流是施工的疑难问题。

目前市场上常用的接头有王字钢板接头、工字钢接头、锁口管接头等。王字钢板接头和工字钢接头由于不可周转、造价高、吊装时重心偏移、易绕流等因素，实际应用较少。

锁口管由于体积小、重量轻、可周转、造价低而被广泛采用，但由于受自身刚度及地下连续墙施工工艺的影响，造成地下连续墙接缝易产生渗漏及绕流问题；随着深基坑工程朝着越来越深的方向发展，这一问题尤为突出。经过实际现场调研，在锁口管施工过程中主要存在以下问题：

1）槽壁不垂直，造成锁口管位置的偏移；

2）锁口管固定不稳，造成锁口管倾斜；

3）锁口管后回填的问题；

4）锁口管水平向刚度小，混凝土浇筑时侧压力大，其垂直度难以控制；

5）拔锁口管的问题。

1 工程概况

恒隆广场工程位于天津市和平区和平路与滨江道交口，占地面积约4.5万m2，基坑面积约4.3万m2，基坑周长约1 000 m，地下结构3层，基坑开挖深度为16.275～18.4 m。

2 周边环境

工程紧邻天津市最繁华的和平路步行街。预制地下连续墙接头施工区域位于和平路侧，基坑距红线1.6 m；临时商铺紧邻红线。和平路沿线劝业场一侧已有建筑与规划地界线相距约19～22 m，已有建筑包括8层劝业场、5层新中国文化商厦、2～4层商场、5层工商银行等。和平路下管线复杂，距基坑均在3～10 m内，埋深1.5～2.5 m，见图 1。

图1 基坑周边环境平面

3 地质概况

场地内46 m深度范围内主要分为9个土层，16个亚层，其中以填土、粉质粘土与粉土为主。

浅层地下水属潜水类型，静止水位埋深1.00～2.10 m。第一承压水已被地下连续墙截断，第二承压水其承压水头为现有地表下埋深约3.44 m，承压水头高度约为16.0 m左右。地基土的渗透性为弱透水～不透水。

4 基坑支护设计

围护结构采用0.8 m厚地下连续墙作为挡土止水结构（不作为地下室结构外墙），地下连续墙配筋段长度28.05 m，素混凝土段长度4.5 m，地下连续墙总长32.55 m；地下连续墙接缝处采用2根直径600mm的高压旋喷桩封堵措施；沿围护结构设置3道混凝土水平支撑，其标高为 -3.5、-8.5、-12.6 m，水平支撑采用环梁及梁板的组合结构，见图2。

图2 基坑支护剖面

5 槽段划分

两现浇槽段间设置一幅1.5 m宽预制地下连续墙接头，现浇槽段宽度为6 m标准槽段，见图3。

图3 预制地下连续墙接头槽段划分

6 预制地下连续墙接头设计

预制地下连续墙接头厚0.8 m，宽1.5 m，总长33.05 m，见图 4。

图4 预制地下连续墙接头平面

1）预制接头厚度与现浇段相同均为0.8 m。可使得预制接头与槽壁挤密结合，增强预制接头与侧壁的摩阻力，有效抵抗现浇段混凝土浇筑时产生的侧压力，解决现浇段混凝土绕流问题，确保现浇段的几何尺寸。

2）预制接头的宽度1.5 m。主要考虑因素：

（1）构件宽度方向为现浇段混凝土的绕流路径，路径越长，防绕流效果越好，而又不能无限的加宽，宽度越大构件越重，吊装难度就越大；

（2）做到一抓成槽，一挖到底，槽壁易保证垂直度且不易塌方。

3）预制接头长度的设计，主要考虑因素：

（1）满足原地下连续墙受力、止水要求；

（2）保证预制接头方便入槽及底部的有效锚固，预制接头长度比现浇段长0.5 m并在底节底部0.5 m范围内做成楔形；

（3）采取分段的方法在构件厂预制，现场再进行整体拼接吊装；

（4）构件总质量约60.6 t，吊装难度极高，分成2段吊装，槽口拼接，再整体入槽，降低施工难度。

4）预制接头截面形状设计，主要考虑因素：

（1）构件中间设计成圆孔，可降低构件重量，大大降低了吊装难度；

（2）构件截面形状设计，应确保构件钢筋保护层厚度，使构件板式计算模型变为了一个或多个“工字型”计算模型，抗弯截面高度不变，使构件承载力不受任何影响。

5）预制地下连续墙接头两端毛曲面的设计，主要考虑因素：

（1）两端半圆形设计可以使原现浇段地下连续墙的燕尾型，统一成“ ”型，施工时，可多起点施工，缩短工期，见图5；

图5 现浇标准槽段

（2）预制接头两端圆弧半径设计成0.3 m，可保证现浇段地下连续墙钢筋笼子有效插入，使现浇地下连续墙与预制接头有效地搭接；

（3）半圆毛曲面设计，可有效解决地下连续墙接缝渗漏问题，曲面设计可延长水流渗透路线，凿毛后可使得现浇混凝土与预制接头接缝严密，防渗漏。

6）预制地下连续墙接头上、下节连接接头设计，主要考虑因素：

（1）水平接头刚度问题，采用预埋角钢焊接方式，在预制接头的上节底部和下节顶部分别预埋对接用角钢，角钢内侧采用钢筋锚入预制构件；在上下节对正后四周围焊；为保证接头的刚度，采取在接缝处上下角钢处焊钢板的方法，钢板采用四周围焊，满足构件拉力、弯矩、剪力的要求；

（2）上下节接缝渗漏问题，采用在上下节间设置遇水膨胀胶条的方法解决；

（3）下节槽口固定问题，采用在下节预制接头顶标高下1 m处预留穿横杠孔洞的方法，方便穿横杠固定下节，防止构件抗剪破坏，空洞上部设置抗剪钢板。

7）吊环设计考虑因素：

（1）单节混凝土构件质量约30 t，运输、起吊吊环设计吊点8个，采用2φ25mm光圆钢筋，待入槽时，依次切割；

（2）下节预制接头吊装用主吊环设计，采用预留孔洞作为下节预制接头的主吊环。副吊环利用加工时已有吊环；

（3）上下节对接完成后，整体起吊吊环设计，由于整体质量近60 t，考虑到会出现上下插拔的现象，上节顶部的吊环设计，考虑预制接头与槽壁的阻力，利用预制接头的16根主筋与φ25mm光圆钢筋焊接作为整体吊环。

8）接缝及孔洞防水设计考虑因素：

（1）上下节接缝处防水设计，接缝处设置膨胀止水条；

（2）下节预留孔洞防水设计：预留孔尺寸为73mm×250mm，外侧采用预制混凝土块封堵，采用灰胶固定。

7 监测

预制地下连续墙接头施工完成后，对坑外地下水位、地表沉降、临近已有建筑、地下连续墙测斜进行布点及监测。

地下连续墙接头试验区域监测结果均未达到设计报警值。坑外地下水位累计降低316mm；临近地表累计沉降15.4mm；临近已有建筑累计沉降15.55mm；地下连续墙测斜累计最大值23.14mm。

8 施工效果

现场预制地下连续墙接头，地下连续墙墙体光滑，墙面平整无掺杂淤泥夹层，墙体处无地下水渗漏，墙面垂直度较好，取得了理想的施工效果。利用预制地下连续墙接头，省去了传统锁口管接缝反复插拔的繁琐工序，多段现浇地下连续墙能同时插入施工，节省了工期；比传统现浇段地下连续墙工艺，可降低成本15%～20%。

9 总结

预制地下连续墙接头有效地解决了地下连续墙接头处渗漏及绕流问题。其有6大优点：

1）预制地下连续墙接头制作不占主工时，厂内预制，定型模板，质量优良；

2）侧向刚度大，地下连续墙垂直度高；

3）竖向接缝采取凿毛及预留注浆管措施，防渗漏；

4）现浇段均为“ ”槽段，无绕流，现浇段尺寸精确；

5）水平接头采取可靠接缝措施，抵抗水土压力及防渗漏；

6）工艺简单，构件吊装及地下连续墙施工可多起点插入，节省工期。