深基坑地下连续墙的无扰动综合施工技术

岳宝树 郭瑞頔 常乐乐 李臣腾 李 根

中国建筑第八工程局有限公司 北京 100097

1 工程概况

1.1 工程整体概况

北京市通州区运河核心区Ⅳ-03号多功能用地项目的建设用地面积为16 193.665 m2，总建筑面积为220 053.4 m2，其中主楼地下4层，地上61层（包括机房层）；裙楼地下4层，地上3层。建筑高度为275.0 m，主要屋面结构高度为249.0 m，裙楼结构最高点为29.6 m。工程主体采用桩筏地基，裙楼采用天然地基，基础形式采用平板式筏基加抗拔桩。

塔楼建筑结构形式采用斜交网格钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，楼盖采用钢梁＋混凝土组合楼板体系。塔楼顶部塔冠为围护钢结构，商业裙房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，局部长悬挑和大跨度区域采用预应力梁结构，是集大型办公及商业建筑为一体的超高层公用建筑。

1.2 基坑设计概述

本工程位于北京市通州运河核心区，基坑东西长约110 m，南北长约160 m，基坑面积15 080 m2，开挖深度为24 m。基坑东侧地下室结构边线距车站最近距离为12.0 m，距地铁出入口最近距离为2.30 m，距离红线最近距离为2.15 m，车站主体结构埋深22.0 m。基坑东侧采用地下连续墙＋锚杆＋局部钢支撑方案，基坑南侧采用双排桩（前排灌注桩＋后排地铁原R1线支护桩或前排地下连续墙＋后排地铁原R1线支护桩）方案，基坑西侧采用灌注桩＋锚杆方案，基坑北侧采用灌注桩＋锚杆方案或地下连续墙＋锚杆方案（图1）。

图1 基坑设计概况

2 施工工艺及关键技术应用

2.1 施工信息化应用技术

项目利用施工信息化技术，解决了施工优化、方案选型、模型分析、地铁评估等难题[1-3]。首先，利用BIM技术，绘制完成钢筋笼模型，对桁架筋、加强筋、导管、声测管等各节点进行优化布置，合理规避碰撞，优化吊筋及吊点位置。其次，使用Revit软件进行节点模型建立，并利用BIM模型进行地质模拟立体建模，综合分析各地层及承压水位置，通过Navisworks、Fuzor、Lumion等施工模拟软件创建施工动画进行方案模拟，与设计院沟通，确立最优深化方案，用于指导现场施工。最后，采用MIDAS/GTS软件进行车站结构变形及内力预测分析，按照生成模型分步模拟，计算初始地应力，完成地铁运营评估分析。

2.2 降水模拟分析施工技术

针对本工程特点，施工前采用Visual Modflow软件进行降水影响三维模拟分析，仿真模拟降水运行效果与回灌效果，合理分析本工程地下水的补排关系和补给能力。通过制定合理的开采方案，有效消除地下连续墙施工时水位下降的影响，并确保了地铁M6号线的正常运行。

2.3 既有建筑安全保护技术

为保证地铁M6号线运营安全，在地下连续墙施工前，优先在基坑地下连续墙及原地铁支护间进行双排高压旋喷桩施工，加固侧壁土体。采用旋喷钻机成孔钻进至桩底标高后，通过高压注浆泵将搅拌好的水泥净浆高压流从钻头喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度边旋转边向上提升，将浆液与土体强制搅拌混合。利用浆液凝固后在土中形成的固结体，对原地基土进行置换加固，提高地基承载力并隔离基坑与地铁，进而控制地铁的不均匀沉降及变形。在施工过程中，为保障施工质量，制作试桩，取芯验证后，调整相关参数，尤其是要进行下列几点优化：

1）检查喷头：不合格的喷头、喷嘴、气嘴禁止使用。

2）复喷搭接：喷射中断0.5、1、4 h时，分别搭接0.2、0.5、1.0 m。

3）为增加喷射长度和强度，喷射管喷头必须下落到开喷原位。

4）为保证成桩质量，地下水位下需进行复喷施工。由于地层含水率较高，故为了避免浆液流失引起不成桩现象，复喷时需关闭高压水，并缓慢提钻。

5）旋转速度控制在6～10 r/min，旋喷速度允许偏差不超过设计值的±0.5 r/min。

6）为减少地下水渗流导致的浆液流失，避免因地下水造成水泥浆液不凝固的情况，同时增加高压旋喷桩体的柔韧度，在水泥浆液中加入占水泥质量5%的膨润土。

7）砂层中含水率较高，为提高成桩性能，需在水泥浆液中掺入质量分数为0.02%的三乙醇胺，使水泥浆液的凝结时间较短（初凝120 min，终凝200 min），满足现场施工要求。

2.4 无扰动切除钢绞线施工技术

项目深基坑紧靠地铁R1线及已运营M6号线，原地铁支护结构采用桩锚支护体系，在新建地下连续墙成槽过程中，存在下侧原支护锚杆钢绞线无法拆除的问题。同时，已运营M6号线要求变形控制在2 mm内，要求苛刻，若采用传统成槽机直接抓取钢绞线，则会对已运营地铁产生较大扰动，影响地铁运行。为减少施工对已运营地铁的影响，同时保证施工质量及基坑安全，减少后期的整改返工，降低施工成本，项目拟对原地铁支护结构钢绞线进行无扰动切除。

1）从原桩身结构受力、原支护体系受力等角度出发，分析钢绞线切除对原支护结构的影响，再进行钢绞线切除的场外原位试验。在地下连续墙施工过程中，轻下慢放，若抓斗遇到锚杆，应立即停止挖土施工，先利用抓斗的咬合力切断锚杆，再进行挖土成槽施工。

2）根据放线位置，开挖可周转式地下连续墙导墙本体的基槽，提前预留计算两侧聚苯板、第一钢板、第二钢板及砖模的距离。开挖完成后进行砖模的砌筑，砖模砌筑完成后进行平面垫层浇筑。将加工的第一钢板和第二钢板吊装至对应位置，然后在第一钢板的位置施工锚杆，以固定第一钢板。拉动端部角钢，改变端部角钢和第二钢板之间的距离，端部角钢在弹簧的作用下会自动地贴紧砖模，然后进行地下连续墙施工。浇筑混凝土前在第二钢板外侧放置聚苯板，待地下连续墙混凝土初凝后，将第一钢板和第二钢板吊出，放置到下一步需要施工地下连续墙导墙的位置（图2）。

图2 可周转式地下连续墙导墙示意

3）锚索定位完成后，采用旋挖钻机进行预引孔。钻机就位前在液压支腿部位预先铺设钢板，就位后调整液压支腿使钻机底盘水平、钻架垂直。分别在单元槽段两侧及锚索位置进行引孔施工，形成通长竖向孔洞，为抓槽机提供导向。引孔完成后，依靠液压抓斗强大的啮合力将钢绞线咬断清除，抓断锚索后恒压提升抓斗（图3）。

图3 液压抓斗焊接合金利刃

4）在抓斗恒压提升过程中，若遇提升阻力加大，不可野蛮提拉，应使抓斗返回深处继续啮咬直至障碍彻底截断，此过程可持续数次，最终将伸入基坑内的锚固段钢绞线从槽中抓出。抓取时，抓斗应垂直于导墙，履带距离导墙至少3 m，为避免成槽机自重产生过大应力，造成对地铁的扰动影响，在成槽机底铺厚20 mm的减压钢垫板。在开始成槽的6～7 m范围内，成槽速度一定要慢，将槽壁垂直度调整到最好，并在满足挖槽轴线偏差要求、保证槽位正确的情况下，适当加快成槽速度。成槽期间每隔5 m检查一次泥浆质量，检查有无漏浆现象存在，同时采用可移动式泥浆池减少泥浆运输距离，以便及时调整泥浆参数和采取相应的补救措施，并牢牢掌握地下水位的变化情况，将地下水位对槽壁稳定的影响降低到最小程度。成槽完成后进行钢筋笼运输及吊装。

2.5 施工监测技术

为保证既有地铁M6号线在基坑施工过程中的运营安全，对既有地铁区间隧道及车站结构采用自动化及人工2种手段进行监测。对车站主体结构沉降与差异沉降采用TC-1静力水准仪进行自动化监测，对车站附属结构采用人工监测（图4）。

图4 监测系统及现场

监测周期自邻近地铁围护桩施工开始，至工后一年评估完成为止。围护桩开始施工至肥槽回填完成期间，结合运营特点，监测频率每周不少于4次；肥槽回填后，在监测数据稳定的情况下，监测频率逐步降低至1次/月，其间根据上层结构荷载增加情况相应提高监测频率。

3 结语

本工程通过采用一系列关键技术，顺利地完成了地下连续墙的无扰动施工。在施工影响范围区域内，各沉降监测点的累计变形值和变化速度均控制在允许的范围内，相关监测数据处于正常状态，现场巡视过程中亦未发现异常情况，实施效果显著。从工程中总结的施工方法，具有广泛的推广价值。