地下连续墙叠合SMW 工法桩作为深基坑围护结构的应用

2022-01-25上海市基础工程集团有限公司上海200001

建筑科技 2021年6期

马仕（上海市基础工程集团有限公司，上海 200001）

随着国内城市化持续发展，大城市以及特大城市的地下空间越来越多的被开发利用。在上海，超深基坑以及超深隧道工程屡见不鲜。超深基坑大多数以地下连续墙作为围护结构[1]，地墙的插入深度往往是基坑深度的 1.8～2 倍。在某些特殊情况下，如盾构隧道需要在基坑下方近距离进行穿越时，上部基坑的围护地墙会成为穿越线路上的障碍物。目前，虽然有部分工程采用玻璃纤维筋替代钢筋制作地墙钢筋笼，使盾构机可以切削地墙以及玻璃纤维筋从而穿过地墙[2]。但这种方案在具体实施过程中，穿越的难度及风险较大，消耗时间较长，设备损耗非常大。因此，需要对这种情况下的围护方案进行优化，来尽可能避免盾构机穿越地下连续墙的问题[3]，而采用复合围护结构来减小地墙插入深度是可行的优化方向。

本文以上海轨道交通 14 号线豫园站工程为依托，分析并总结了在盾构机穿越位置采用减小地墙插入深度并叠合SMW 工法桩的围护形式后，整个基坑开挖过程中围护变形以及周边环境情况，总结了在插入比不够情况下，地墙叠合SMW 工法桩作为基坑围护的实施效果。

1 工程实际应用

1.1 设计概况

上海轨交 14 号线豫园车站与已建 10 号线豫园站通过新建一条换乘通道进行联通，此条新建换乘通道作为 14 号线豫园车站的附属施工。该换乘通道分深、浅坑开挖，深坑开挖深度 19.61 m，采用地下连续墙围护。

由于该换乘通道在结构完成后需要在底板下方穿越 1条地铁盾构隧道，隧道顶部至底板仅 5.3 m，考虑到避免后期盾构穿越地墙，地下连续墙插入深度受到限制，因而采用在地墙外壁叠合 SMW 工法桩组成复合基坑围护结构，在换乘通道结构完成后，将工法桩内型钢拔除，再进行盾构隧道施工。

因此本基坑围护存在两种类型，第一类地墙为非盾构穿越段的普通地墙，地墙深 50 m 厚 1 m，盾构穿越段地墙为浅地墙，地墙深 24 m 厚 0.8 m。如图 1 所示。

图1 盾构隧道与基坑位置关系图

1.2 施工情况

本工程按照图 2 所示施工顺序进行施工。

图2 工程实施流程图

1.2.1 地墙施工

地下连续墙宽 5 m，厚 800 mm，墙深 24 m，H 型钢接头，现场施工采用一台 SG 60 抓斗成槽机进行成槽，地墙垂直度控制为 1/500。

1.2.2 SMW 工法桩施工

工法桩采用常规直径 850 mm @600 mm 三轴搅设备施工，水泥掺量 20%，桩长 34 m，每一幅桩套打，每幅搅拌桩完成后，立即插入 H 型钢，型钢插入深度 33 m，用液压震动锤辅助下沉，型钢表面涂刷脱模剂，方便后期拔除，本工程共打入 H 型钢 8 根。所施工的工法桩与地墙间留 15 cm间距，工法桩养护到期后，在与地墙间隙中压密注浆填充。工法桩与地下连续墙位置关系平面图如图 3 所示。

图3 工法桩与地下连续墙位置关系平面图

1.2.3 基坑施工

基坑开挖深度最深处 19.61 m，共设置 5 道支撑，第一道为混凝土撑，其余为钢支撑。开挖采用长臂挖机及滑臂挖机进行开挖，开挖遵循“时空效应”，随挖随撑。

1.2.4 工法桩拔除

根据设计要求，在结构顶板完成后，对 H 型钢进行拔除。拔除采用 1 套普通 300 t 双油缸液压千斤顶进行顶拔。

1.3 基坑及环境监测情况

基坑开挖过程中，分别对地下连续墙、基坑支撑、周边管线进行了监测，监测布点情况以及监测安排如图 4 所示。

图4 基坑监测点平面布置图

图中，P 1 点为 24 m 深地墙对应的围护变形监测点，P 2 点为 50 m 深地墙对应围护变形监测点。DB 1、DB 2 为24 m 墙外侧地表沉降监测点，DB 3为 50 m 地墙外侧地表沉降监测点，表1 为基坑分阶段监测频率。

表1 基坑分阶段监测频率

2 应用效果分析

2.1 围护变形情况

随着基坑开挖深度增加，围护变形逐渐增大。开挖到底时，外侧叠合了 34 m 深 SMW 工法桩的 24 m 深 0.8 m厚地墙变形最大值为 27.5 mm（向基内变形），50 m 深 1 m 厚地墙变形最大值为 21.3 mm（向基内变形）。即开挖至约20 m 深时，围护变形相差 6.2 mm，变形情况基本一致，且均＜0.14% H（及 28 mm），均达到基坑变形控制规范要求[4]。如图 5 所示。

图5 基坑开挖围护变形监测数据曲线图

2.2 周边环境监测情况

基坑开挖过程中，周围地表受到影响，发生沉降。开挖到底时，24 m 深地墙叠合 SMW 工法桩后，外侧地表监测点DB 1、DB 2 监测沉降值分别为 -17.7 mm、-19.46 mm，50 m 深地墙外侧地表监测点 DB 3 监测沉降值为-14.61 mm。即开挖至约 20 m 深时，周围环境沉降量最大相差约4.85 mm，沉降情况基本一致，如图 6 所示。