【高层建筑基坑支护中排桩与地下连续墙施工技术的探讨】地下连续墙的施工工艺

　　1.排桩、地下连续墙计算原理 　　当基坑开挖深度较大，或开挖场地附近有较重要的建筑物（地下管线）对变形控制有严格要求，或施工场地狭窄，采取放坡大开挖或重力式支护结构措施可能都难以保证开挖施工顺利进行时，可采用排桩或地下连续墙支护结构体系。常见的桩墙有钢板桩、型钢横挡板、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、地下连续墙等。排桩或地下连续墙支护结构体系，是利用桩体队列（或连续墙）抵抗外侧水平荷载，其内力和变形计算应根据基坑开挖和地下结构的施工过程，分别按不同工况进行计算，从中找出最大的内力和变形值，供设计桩墙和支撑之用。图1（a）所示为某工程地下结构和基坑支护布置示意图，在其施工过程中，计算工况如下：
　　
　　图1：挡墙的各计算工况
　　第一工况：第一次挖土至第一层支撑标高，此时桩墙为一悬臂结构，如图1（b）所示。
　　第二工况：待第一层支撑形成并达到规定的强度以后，开挖第二层土至第二层支撑标高，如图1（c）所示。
　　第三工况：待第二层支撑形成并达到规定的强度以后，第三次挖土至坑底设计标高，如图1（d）所示。
　　第四工况：待底板浇筑完毕并达到设计规定的强度以后进行换撑，即在底板顶面浇筑混凝土带形成支撑点，然后拆除第二层支撑，如图1（e）所示。
　　第五工况：浇筑地下二层墙板和楼盖，待其达到规定强度以后在楼盖标高位置架设水平支撑形成桩墙的新支点，然后拆除第一层支撑，如图1（f）所示。排桩、地下连续墙有多种计算方法，应按支撑体系（锚杆）与排桩、地下连续墙的空间作用协同分析方法，计算支撑体系及排桩、地下连续墙的内力与变形；当基坑形状接近矩形且基坑对边条件相近时，支点水平荷载可沿腰梁、冠梁长度方向分段简化为均匀分布荷载，采用弹性支点法计算。
　　排桩、地下连续墙可根据受力条件分段按平面问题计算，排桩水平荷载计算宽度可取排桩的中心距；地下连续墙计算宽度可取单位宽度或一个墙段。对于悬臂及单支点结构，可进行简化计算，根据静力平衡条件进行计算。排桩、地下连续墙除进行结构受力、变形计算以外，还需进行抗倾覆、抗滑移、整体稳定性、抗隆起验算，以确定墙体的嵌固深度。对于多层支点排桩、地下连续墙，应按圆弧滑动简单条分法计算；对于悬臂及单支点挡墙，可按简化方法进行计算。图2所示为单层支点支护结构嵌固深度计算简图。
　　图2：单层支点支护结构嵌固深度计算简图
　　图中∑Eai为桩墙底以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；ha为合力∑Eai作用点至桩、墙底的距离；∑Epj为桩、墙底面以上基坑内侧各土层水平荷载标准值的合力之和；hp为合力∑Epj作用点至桩、墙底的距离；hTi为支点至基坑底面的距离；Tel为支点力。当悬臂及单支点支护结构嵌固深度计算值hd＜0.3h时，宜取hd=0.3h；当多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取hd=0.2h。
　　2.钢板桩施工方法
　　（1）常用钢板桩的种类钢板桩截面形式很多，不同的截面形式桩体的抗弯刚度不同，适用用于不同深度的基坑。常用的截面形式为U形、Z形，基坑开挖深度很大时才用H形或组合型等。
　　（2）钢板桩的打设钢板桩的施工，其施工方法和预制桩施工基本相同。施工前应进行钢板桩检验矫正、吊运及堆放、选择沉桩设备、抄平放线。钢板桩支护施工过程为：打设、挖土、支撑（如有）、地下结构施工、支撑拆除及板桩的拔除。本节主要讲述钢板桩的打设方法。常用的打设方法有“单独打入法”和“屏风式打入法”两种：1）单独打入法。这一施工方法，只适用于板桩墙长度较小的情况，具体操作如下：就是从板桩墙的一角开始进行，然后两块为一组或者逐块地进行打设，直至结束。通常情况下，选用这样的施工方法，往往会使得施工简便迅速，因为桩机行走路线比较短，不需要其他辅助支架，但是易使板桩向一侧倾斜，且误差累积后不易纠正；2）屏风式打入法。在施工过程中，为保证钢板桩墙轴线位置的正确和桩的竖直，应控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，在打设钢板桩之前，设置由水平导梁和竖向围檩桩组成的导架，也称为“施工围檩”。一般常用单层双面导架，围檩桩的间距一般为2.5～3.5m，双面围檩的间距一般比板桩墙厚度大8～15mm。围檩桩不能随着钢板桩的打设而下沉或变形，导架的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度并提高工效。
　　 （3）钢板桩的拔除方法。在进行基坑回填土时，要拔除钢板桩，以便修整后重复使用。拔除钢板桩要研究拔除顺序、拔除时间以及桩孔处理方法。对于封闭式钢板桩墙，拔桩的开始点宜离开角桩5根以上，必要时还可以用跳拔的方法间隔拔除。拔除的顺序一般与打设顺序相反。
　　在拔桩的时候，首先，要求技术人员先用振动锤将锁口振活以减小拔桩的阻力，然后再边振边拔。拔除钢板桩宜用振动锤或振动锤与起重机共同拔除。拔桩会带土和扰动土层，尤其在软土层中可能会使基坑内已施工的结构或管道发生沉陷，并影响邻近已有建筑物、道路和地下管线的正常使用，对此必须采取有效措施。对拔桩留下的土孔应及时回填处理，可边振边拔并填砂或进行注浆，应做到密实无漏。
　　3.地下连续墙施工工艺
　　地下连续墙，就是在地面用专门的挖槽设备，沿着基坑的周边，在泥浆护壁的条件下，开挖一段（一个单元槽段）狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇筑水下混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。若将浇筑的混凝土墙段连成整体，则形成一道连续的钢筋混凝土墙体，具有截水防渗和挡土承重之用，作为基坑开挖的支护结构。有时还可以“二墙合一”，即与主体结构合一作为建筑承重结构。
　　现浇钢筋混凝土地下连续墙的施工工艺过程通常如图3所示：
　　
　　图3：地下连续墙施工工艺流程图
　　其中修筑导墙、泥浆制备与处理、挖深槽、钢筋笼的制作与吊放以及混凝土的浇注，是地下连续墙施工中的主要工序。以下将以修筑导墙为例做详细分析：
　　在地下连续墙挖槽之前，类似于泥浆护壁钻孔灌注桩埋设护筒，应在地面修筑导墙。导墙施工是确保地下连续墙轴线位置及成槽质量的关键工序，是不可缺少的临时结构，一般为现浇的钢筋混凝土结构，也有钢制的或预制钢筋混凝土装配式结构（可重复使用）。现场浇筑的钢筋混凝土导墙底部易与土层贴合，防止泥浆流失，而预制导墙则较难做到。导墙必须有足够的强度、刚度和精度，必须满足挖槽机械的施工要求。在挖槽施工中，导墙具有非常重要的作用。
　　（1）导墙的作用
　　1）作为测量的基准，控制地下连续墙的施工精度。导墙规定了沟槽的位置，可作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准；2）挡土作用：在挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表的土极不稳定，容易出现槽口坍塌，此时导墙就起到挡土墙的作用。为防止导墙在土压力和水压力作用下产生位移，在导墙的内侧每隔1m左右加设上下两道木支撑（其规格多为5cm×10cm和10cm×10cm），如附近地面有较大荷载或有机械运行时，还可以在导墙中每隔20～30m设一道钢闸板支撑，以防止导墙位移和变形；3）支撑荷载：它既是挖槽机械轨道的支撑，又是钢筋笼、接头管等搁置的支点，有时还承受其他施工设备的荷载；4）维持泥浆液面稳定：泥浆液面应始终保持在地下水位1.0m以上，以稳定槽壁。
　　（2）常用导墙的断面
　　常用导墙断面如图4所示：
　　
　　图4：L形：多用于土质较差的土层；厂形：多用于土质较好的土层，开挖后略作修整即可用土体做侧模板，再立另一侧模板浇混凝土；[ 形：也是用于土质较差的土层。
　　4.结语
　　在高层建筑基坑工程中，技术人员一定要根据工地实际的施工要求情况出发，而选用正确的、规范的施工方法，这样才能保证建筑施工的质量与安全。
　　
　　参考文献
　　[1] 朱兵见，张维炎，潘国华，胡科技. 软土地区基坑支护施工与监测实例分析[J].《铁道建筑》，2008（9）.
　　[2] 吴福顺. 办公楼基坑支护施工与要点探讨[J]. 《中国新技术新产品》，2010（17）.
　　
　　（作者单位：广西建工集团海外工程有限责任公司广西南宁530012）

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