浅谈城际铁路超深基坑围护结构施工重难点分析及处置方法

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1.中国葛洲坝集团市政工程有限公司      湖北宜昌   443000

2.深圳市市政设计研究院有限公司         深圳      518029

摘要：随着粤港澳大湾区建设发展，城市地下工程建设规模越来越大，基坑向着超深方向发展，所处的地质条件越来越复杂，技术难度及施工难度随之越来越大。围护结构作为超深基坑施工重要环节，其施工质量将直接影响基坑稳定及后续工作开展。因此，在围护结构施工过程中如何处置因超深及复杂地质条件所导致的重难点问题是超深基坑施工的关键所在。

关键词：超深基坑；吊脚地下连续墙；施工重难点；处置方法

1 工程概况

深圳机场至大亚湾城际深圳机场至坪山段工程（以下简“深大城际”）是粤港澳大湾区城际铁路网的重要组成部分，线路全长69.2公里，采用全地下敷设方式。深大城际石龙区间1#工作井及出碴井位于深圳市龙华区，作为石龙区间四台盾构始发工作井，其中1#工作井为圆形工作井，工作井基坑内径36m，深约63.7m，1#-A、1#-B出碴井为八边形工作井，工作井内径12.6m，深约61.6m。工作井及出碴井围护结构均采用800mm厚吊脚地下连续墙+内环梁。

1#工作井及出碴井场地范围原始地貌为台地及其间沟谷，后经人工改造为现状场地。地质条件复杂，堆填层深度6～18m，包含素填土、填砂、填碎石、填块石、杂填土等，堆填层下部依次分布淤泥质黏性土层、黏性土层、砂质黏性土层、全风化花岗岩层、土状强风化花岗岩层、块状强风化花岗岩层、中等风化花岗岩层及微风化花岗岩。

2 围护结构施工重难点分析及处置方法

2.1堆填地层导墙施工重难点分析及处置方法

2.1.1堆填地层导墙施工重难点分析

导墙虽为临时结构，但其作为地下连续墙几何尺寸、钢筋骨架基准等控制指标的基准，同时还需承受施工过程中成槽机械的荷载，其施工质量及其稳定性尤为重要。

本工程导墙采用“┒┎”型钢筋砼结构，根据设计及地质资料显示，堆填层所含堆填材料复杂多样，堆填层深度较深，且无槽壁加固措施。导墙施做地层承载力较差，存在导墙底部塌方，导墙下沉风险，无法满足导墙承载能力及稳定性要求。根据堆填层的特点，常规挖除换填及注浆等措施并不适用于本工程。因此，施工过程中采取何种处理措施降低堆填层对导墙施工影响，确保导墙整体稳定及承载能力满足施工要求是本项目导墙施工的重难点。

2.1.2导墙施工重难点处置方法

结合设计、地质情况及类似工程施工经验，在导墙施工过程中采取两种措施加以处置，确保导墙整体稳定性及承载能力满足施工要求。

措施一：针对导墙底部存在局部填砂层部位进行挖除换填黏土，换填深度0.5m。将“┒┎”型导墙结构形式调整为“］［”导墙，增加导墙底部受力面积，提高稳定性及承载能力。

措施二：为了更好的提高导墙的整体稳定性及其承载能力，采取导墙钢筋与钢筋混凝土地坪上层钢筋网片连接，导墙与地坪（临近导墙6m范围内）同步浇筑，使导墙与地坪形成整体结构。导墙调整后结构形式图见图1所示。

图1 导墙调整后结构形式图

2.2超深地连墙成槽垂直度控制重难点分析及处置方法

2.2.1超深地连墙成槽垂直度控制重难点分析

结合设计概况及地质情况综合分析，本工程围护结构均为吊脚地下连续墙，设计墙厚800mm，设计深度介于54～62m之间，1#工作井基坑底部设置24.02m高三层永久结构。地质条件复杂多样，岩面起伏较大。施工过程中，如果槽壁垂直度偏差较大，将直接影响主体结构净空尺寸，如果槽壁两端垂直度偏差较大将直接影响钢筋笼下放及接头质量，无论那种形式成槽垂直度偏差较大，都将直接影响地连墙整体受力及止水效果，危及后续施工安全。因此，针对超深吊脚地下连续墙成槽施工如何控制成槽垂度，使其满足规范及设计要求是本项目的重难点。

2.2.2超深地连墙成槽施工处置方法

结合设计、地质情况及类似工程施工经验，以成槽方法、机械设备适应性为基础，辅以过程控制措施来确保成槽垂直度满足规范及设计要求。

根据地质资料，地层由自上至下主要分为堆填层、砂质粘性土、全风化花岗岩、土状强风化花岗岩、块状强风化花岗岩、中等风化花岗岩及微风化花岗岩层。其中土状、块状强风化花岗岩、中等风化花岗岩及微风化花岗岩层较厚并且强度较高，土状强风化花岗岩层标贯试验平均击数达到79.0击，中等风化花岗岩层单轴抗压强度均值达到33.4MPa，微风化花岗岩层单轴抗压强度均值达到106.9MPa。结合类似工程施工经验，标贯值大于40击的地层中，液压成槽机的成槽效率急剧下降，标贯值大于50击就很难挖掘且对成槽垂直度影响巨大。因此，本项目堆填层、砂质粘性土、全风化花岗岩层采用“纯抓法”成槽施工；强风化花岗岩、中风化花岗岩及微风化花岗岩层采用“纯铣法”成槽施工。同一槽段，针对不同地层，采取两种方法相结合的方式进行成槽作业，最大化发挥成槽机械自身优势，同时为适应岩面线变化较大情况以及岩层强度较高特点，“纯铣法”成槽施工辅以旋挖钻机引孔措施，确保成槽垂直度可控。

施工过程中，选用200目优质钠基膨润土制备泥浆，分散剂选用工业碳酸钠，并适当添加增粘剂（CMC），确保泥浆质量及泥浆护壁效果。成槽过程中配备专业有经验操作人员，孔口位置安装导向架，确保初始成槽垂直度。成槽机械配备随钻测斜仪，随时对孔斜和孔深进行测量。成槽过程中发现偏斜等异常情况及时采取碎石、砂卵石或混凝土等回填，并对偏斜部位进行纠偏处理。成孔后，采用UDM100超声波钻孔检测仪对槽段进行复核测量。若达不到设计要求，则继续进行相应处理，直至满足设计要求后进入下一工序施工。

2.3地质突变槽段地连墙成槽施工重难点分析及处置方法

2.3.1地质突变槽段地连墙成槽施工施工重难点分析

本工程围护结构设计均为吊脚地下连续墙，为保证后期止水效果及围护结构整体稳定，对地连墙嵌岩深度控制要求较高。鉴于工作井选址范围位于两山之间，岩面线变化较大，施工过程中为有效控制地连墙嵌岩质量，采取旋挖钻机引孔取出岩芯，五方责任主体现场进行岩性判定，确认槽段终孔孔深。

施工过程中，根据旋挖钻取芯反馈地质情况，各幅段岩面线高低起伏，变化较大，其中个别槽段地质突变，岩面线起伏高达9.6m，岩体倾斜坡度较大。成槽机械无法满足成槽作业需求。因此，如何采取措施处理地质突变槽段成槽施工是本项目的重难点。

2.3.2地质突变槽段地连墙成槽施工处置方法

结合地质情况，中微风化花岗岩强度较高，采取混凝土回填，等强后再铣槽作业的方式存在混凝土等强周期长，具有较大塌孔隐患，并且回填混凝土达到强度后仍与岩层强度相差较大，后续成槽仍存在较大偏斜风险。经综合分析考虑，本工程针对地质突变槽段采取旋挖钻机连续引孔的方法对岩面线进行修正。旋挖钻机引孔初期注意加压及转速控制，注意钻进状态，随时纠偏，控制引孔垂直度。待钻头全部进入岩层后正常钻进至预定高程，待全部引孔完成后，采用双轮铣对引孔部位进行修整，确保断面结构尺寸满足要求，并完成后续成槽作业。地质突变槽段成槽方法示意图见图2所示。

图2 地质突变槽段成槽方法示意图

2.4吊脚地下连续墙终孔标高不一致施工重难点分析及处置方法

2.4.1吊脚地下连续墙终孔标高不一致施工重难点分析

本工程吊脚地下连续墙采用工字钢接头，施工过程中每幅地连墙需由地连墙两侧接头部位及中间部位三组钻孔芯样进行岩性判定，根据就深原则确认地连墙终孔标高，无法提前预知。在施工过程中会出现以下两种工况：

（1）工况一：先期施工地下连续墙终孔深度大于后期施工地下连续墙终孔深度。

根据工字钢接头地下连续墙成槽方法特点，先期槽成槽宽度大于设计宽度，先期槽段施工期间，工字钢外侧超钻部位采用沙袋回填。在工况一条件下，结合吊脚地下连续墙特点，先期槽段与后期槽段终孔标高之间工字钢接头超钻部位是薄弱点，存在较大的渗漏隐患危及围护结构整体稳定及施工安全。因此，施工过程中采取何种措施进行有效处理是本项目的重难点。工况一示意图如图3所示

图3 工况一示意图

（2）工况二：先期施工地下连续墙终孔深度小于后期施工地下连续墙终孔深度。

根据工字钢接头及成槽设备的适用性，成槽机械在后期槽段成槽过程中，需与前期槽段工字钢预留不小于10cm安全距离。在工况二条件下，结合工字钢接头结构尺寸，后期施工槽段与先期施工槽段终孔标高之间存在约40cm部位无法成孔，并且该部位无工字钢接头，存在较大的渗漏隐患。因此，施工过程中采取何种措施进行有效处理是本项目的重难点。工况二示意图如图4所示

图4 工况二示意图

2.4.2吊脚地下连续墙终孔标高不一致施工处置方法

（1）工况一施工处置方法：针对先期槽段较后期槽段超钻部位，因工字钢接头结构尺寸，先期槽成槽过程中超钻部位宽度约60cm，且在先期槽段混凝土施工前已装填沙袋。综合考虑超钻部位已完全入岩，并且地连墙深度较深，钢筋笼吊装时间较长，待钢筋笼吊装完成后，该超钻部位无法进行有效清孔，为确保地连墙施工质量及止水效果，消除后续渗漏隐患。本工程针对超钻部位采取先行处理方式，待其处理完成后进行槽段后续各工序施工。在超钻部位处理时，首先采用旋挖钻机配备小直径钻头将回填沙袋清除，下放导管至超钻部位底部进行清孔，符合要求后及时灌注超钻部位混凝土。当后施工槽段整体施作完成后，及时通过工字钢接头部位预埋注浆管进行墙底注浆。

（2）工况二施工处置方法：后施工槽段施工时，鉴于成槽机械需与已施作工字钢接头预留不少于10cm安全距离，结合工字钢接头自身尺寸，导致后施工槽段底部存在约40cm宽度范围无法成槽。因该部位均已完全入岩，且岩性满足设计要求，施工过程中将该部位钢筋笼主筋进行调整，做成异形钢筋笼。同时考虑先施工槽段工字钢接头部位预留注浆管深度不足，在后施工槽段紧邻不能成槽部位增设注浆管固定于钢筋笼内，待后施工槽段完成后及时通过预埋注浆管进行墙底注浆。

3 结束语

超深基坑吊脚地下连续墙是地下工程建设的发展趋势，确保其施工质量是超深基坑施工的重中之重。结合超深基坑特点、功能及技术安全等方面要求，超深基坑吊脚地下连续墙施工过程中存在的重难点问题相对突出，主要体现在不良地质处理、垂直度控制及不同终孔深度接头处理等方面。本文通过工程实例加以总结与分析，希望能够为超深基坑吊脚地下连续墙施工提供一些可借鉴经验，能够更好的适应与推动地下工程建设的发展。

参考文献：

1杜权.浅谈建筑深基坑围护结构及其施工.工程地质学,2019-04.

2骆传周.建筑深基坑围护结构及其施工.建筑技术科学,2016-09.

3常江秀.建筑深基坑围护结构及其施工探讨.文化科学,2017-12.

[作者简介]

乌志猛 男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司 工程师 湖北宜昌市 443002

占  城 男 深圳市市政设计研究院有限公司   工程师 广东深圳市 518029