桩墙组合型支护结构在软硬复合地层基坑的应用

贾明杰

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

1 工程概况

红联站是宁波市轨道交通2 号线二期与6 号线一期换乘站，两线呈T 形换乘。2 号线车站沿渡口路敷设，站后设置停车线，为地下2 层岛式车站，车站总长481.121m，宽21.2～26.7m，深16.80～19.59m。6 号线车站沿江南公路敷设，站前设交叉渡线，车站总长376.00m，宽21.2～26.7m，深约25.86～26.66m。根据工筹，车站2 号线分为A、B 2 个基坑施工，6 号线分为A1、C、D 3 个基坑施工。基坑周边建筑密集，临近的控制性建筑物主要有华南镜园、云鼎公寓、小港广播电台、一品江南小区等；道路两侧管线密集，主要有给水管（混凝土/铸铁，DN400mm/500mm，埋深约2m）、10kV 电力管线、天然气管线（钢，DN300mm，埋深约1.3m）以及电信管线等。图1 为车站平面布置示意图。

2 地质条件

根据勘察报告，站址所处主要地层为：①1a 层杂填土、①2 层黏土、①3b 层淤泥质黏土、②2a 层淤泥、②2b 层淤泥质黏土、③1a 层黏质粉土、③2 层粉质黏土、④1b 层淤泥质黏土、④2a 层黏土、⑤1b 层粉质黏土、⑤1T 层黏质粉土、⑥3a层黏土、⑥4a 层粉砂、⑦1 层粉质黏土、⑧1 层粉砂、⑧3b 层砾砂、⑨1a 层粉质黏土、⑩2b 层块石、⑬1a 全风化晶屑玻屑熔结凝灰岩、⑬1b 强风化晶屑玻屑熔结凝灰岩、⑬c 中等风化晶屑玻屑熔结凝灰岩等。

基坑开挖涉及的浅部为：①1a 层杂填土、①2 层黏土、①3b 层淤泥质黏土、②2a 层淤泥、②2b 层淤泥质黏土，具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、高触变、高流变以及低渗透性和低强度等特性，在动力作用下，土体结构较易破坏，使强度骤然降低，基坑开挖后，土体的回弹会对基坑支护结构、周围邻近已有建筑物、地下管线等产生不利影响。2 号线A 基坑基底位于②2b 淤泥质黏土，基坑底以下地层为②2b 层淤泥质黏土、③1a 层黏质粉土、④1b 层淤泥质黏土、⑬1a 全风化凝灰岩、⑬1b 强风化凝灰岩、⑬1c 中风化凝灰岩。岩层顶面起伏较大，埋深约25～62m，局部坑底以下约7.5m 起进入岩层。⑬1c 中风化凝灰岩，岩体较完整，岩石质量指标RQD=60%～90%，局部节理发育，岩芯较破碎，RQD=30%～60%。岩石单轴饱和抗压强度值为39.3～92.7MPa，平均值为62.04MPa，属坚硬岩。

图1 车站平面布置图

3 基坑支护结构

A 基坑标准段宽约21.2～22.5m，深约16.80～17.30m，加深段宽约26.7m，深约19.56～19.59m，基坑总长259.90m。开挖范围内均为软流塑状淤泥质土，为典型的软土地层，物理力学性能较差。考虑到基坑深度大，且距建筑物、管线近，环境保护要求高，故设计选用刚度较大的地下连续墙支护。A 基坑标准段共设置5 道支撑，其中第一道为800mm×1000mm/800mm×900mm 混凝土支撑，第2、第4道采用φ609mm（壁厚t=16mm）钢支撑，第3、第5 道采用φ800mm（壁厚t=16mm）钢支撑。地下连续墙是在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌注水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。广泛用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、深基坑围护结构等。

A 基坑南侧约40m 范围岩层面较高，岩层顶面距基底约7.5～15.5m，由于基岩上覆土层均为软流塑状淤泥质土层，根据计算，为保障地下连续墙稳定性，连续墙墙趾需入岩，嵌入中风化岩层约2.5m。

4“桩墙组合”型地墙设计

目前，国内在软土层中施作地下连续墙的施工技术已经相当成熟，但是在软硬结合地层中，嵌岩式地下连续墙的施工技术仍存在一定难题[1，2]。地下连续墙成槽机有多头螺旋钻、冲抓斗、冲击钻、多头钻以及轮铣式、盘铣式、钳槽式和刨切式等。成墙厚度可为400～1 500mm，一次施工成墙长度可为2 500～2 700mm。为了保证成槽的垂直度，成槽机设有随机监测纠偏装置。软土地区地墙施工一般采用液压抓斗式成槽机，其在软土地层具有较高的效率，但它在岩石地层中不适用，难以成槽[3]。硬岩地区地下连续墙一般采用冲击钻配合抓斗成槽或采用轮铣式成槽机。

本站A 基坑南侧地墙入岩段上部约90% 以上深度为淤泥质土层，适合采用液压抓斗式成槽机施工，而下部约10%深度为强～中风化凝灰岩，岩石单轴饱和抗压强度值为39.3～92.7MPa，平均值为62.04MPa，属坚硬岩，液压抓斗无法成槽。可采用冲击钻配合液压抓斗成槽机或双轮铣成槽，但均存在一定难题。首先槽底冲击钻成桩时间较长，再配合抓斗成槽效率较低，致上部土层槽壁暴露时间过长，存在塌孔风险。而下部入岩段采用双轮铣成槽机可大大提高入岩段成槽效率，但由于入岩段较短，采用双轮铣成槽机不经济，造价较高。

针对此问题，设计上提出“桩墙组合”型地墙支护结构，即支护结构上半段土层采用成槽机械开挖槽段，在槽段底部利用冲击钻机或旋挖钻机开挖2 根钻孔灌注桩嵌入岩层，并制作地下连续墙与钻孔灌注桩一体式钢筋吊放入位，灌注水下混凝土，形成上半段为地下连续墙、下半段为钻孔灌注桩的一体式结构，如图2 所示。此结构上半段为止水性较好、刚度较大的地下连续墙，能满足基坑开挖止水及结构受力等要求，能较好地保护邻近建筑物、管线，下半段为钻孔灌注桩嵌入岩层，能保障支护结构稳定性，保障基坑安全。

图2 “桩墙组合”组合型支护结构示意图

5 结语

本文以宁波轨道交通红联站软土硬岩复合地层特殊地质及环境条件为例，介绍了一种 “桩墙组合” 组合型支护结构设计，该支护结构由地下连续墙和墙底灌注桩组成。该种连续墙适用于上软下硬地层基坑围护，该支护结构可解决软土地区周边环境保护及硬岩段地墙成槽困难的问题，为类似工程提供一种可供借鉴的新型支护型式。