地下室施工论文

两墙合一施工技术

南通市建工集团的限公司  刘旭

内容提要：上海银行大厦工程在地下室的设计与施工中，采用了地下连续墙作基坑围护，同时将该连续墙作为地下室的结构外墙，本文简要介绍其设计概况和主要施工技术。

关键词：深基坑，地下连续墙，两墙合一。

一、工程概况

上海银行大厦工程位于上海市陆家嘴国际金融贸易区，银城中路东园路口。总建筑面积107976m2，其中，地下3层计建筑面积22978 m2，地上46层计84998 m2。主楼最大高度230 m。地下室长88.2 m，宽84.9m，底板顶标高-14.0m（以室外地坪为±0.00），主楼底板厚3.2m，基坑深17.3m；裙楼底板厚1.0m，基坑深15.1m；基坑中电梯井部位处最大坑深21.88m。

本工程所在区域的地质情况如下：

如图（1）地下室平面布置图

二、地下连续墙的设计

2.1地下连续墙的布置

    地下连续墙沿地下室外墙轴线1轴、14轴、A轴、M轴布置，其中A轴~G轴为主楼部位，墙体厚度1000mm，墙体深30.1m，墙体底标高落在地质土层-1层上，主楼共37个槽段，各槽段宽4100~6000mm不等，在A轴线部位，由于墙边基坑底有深坑，为增加墙体的刚度，采用T型槽段。G轴~M轴为裙楼部位，墙体厚800mm，墙体深26.9m，墙体底标高落在地质土层层上，裙楼共29个槽段，各槽段宽4850~00mm不等。

2.2地下连续墙的构造形式

2.2.1地下连续墙在施工前需在两侧设置单排水泥土搅拌桩槽壁加固，其厚度700mm，水泥掺入比12%，水灰比0.55。水泥土搅拌桩顶标高-0.50m，桩底标高在主楼区为-18m、裙楼区为-16m。

2.2.2槽段之间连接措施

为增强地下连续墙的抗渗漏性能，各槽段之间构造形式是关键，本工程共设有两种槽段连接形式，其中主楼刚性连接，如图（2）所示；裙楼部位为柔性连接，如图（3）所示。从基坑开挖后的情况来看，刚性连接的抗渗漏性能较好。

图（2）：主楼地墙刚性连接

图（3）：裙楼地墙柔性连接

2.3 墙体与底板的连接

由于地下连续墙作为地下室外墙，为使底板与地下连续墙连成整体，在地下连续墙施工时，在对应于底板主筋位置的墙体内，预埋与底板内同规格的钢筋，预埋筋与底板筋连接的一端采用直螺纹机械接头，并预埋在地下连续墙中。

墙体与底板的接触面上，在施工时应将墙体表面的浮浆凿除，并凿成楔口状，以增加底板与墙体的连接。为加强接缝处的抗渗性，在接缝中设置两道膨润土止水条。

图（4）：主楼底板与地下连续墙的连接构造图。

2.4墙体与地下室楼层板的连接

    地下室楼层板梁在基坑内支撑拆除以后，替代地下连续墙的内部支撑以平衡外侧土压力，所以在结构设计中，地下室楼层板梁既要考虑竖向的使用荷载，也要考虑水平向地下连续墙传来的土压力。为了地下连续墙内侧受力均匀，在各楼板梁标高处沿地下连续墙设置一道围梁，本工程围梁断面300*500mm，围梁与楼层板梁连成一体，围梁与地下连续墙采用楔口式剪力槽施工缝连接，并在施工缝处的地下连续墙内预埋连接钢筋，其构造形式如图（5）所示。

图（5）：地墙与围梁连接构造图

三、基坑内水平支撑的设计

3.1基坑内支撑的布置形式

沿地下室的深度方向共设三道基坑内水平支撑，其中第一道水平支撑顶标高▽-1.95m，第二道水平支撑顶标高▽-8.10zm，第三道水平支撑顶标高▽-13.10m，分别位于底板（▽-14.00m）、地下二层（▽-9.500m）和地下一层（▽-5.500m）楼层标高之上。水平支撑的平面为桁架形式沿基坑内周边布置。为增加水平支撑的整体刚度，在基坑中间设十字水平支撑兼作地下室施工的栈桥。在基坑中部区域留有四个空档以便于土方开挖。

在水平支撑网架的各节点部位设有钢结构垂直支撑，以满足内支撑体系的竖向稳定。

基坑内的支撑布置如图（6）、（7）所示， 

图（6）：基坑围护内支撑平面布置图

图（7）：基坑围护内支撑剖面图

3.2水平支撑的构造形式

      水平支撑各杆件均为矩形钢筋混凝土结构，其中外圈围檩断面为1200*800      mm(第一道支撑)、1400*800mm（第二、三道支撑），支撑桁架各杆件的断面为1100*700~700*700mm。各层的水平支撑为整体式浇钢筋混凝土结构。水平支撑由垂直支撑保持竖向稳定，围檩与地下连续墙的连接如图（8）所示。

图（8）：支撑围檩与地下连续墙的连接

3.3立柱的布置与构造形式

在水平支撑的各节点部位设有垂直支撑，垂直支撑在基坑底标高以上为钢结构柱，基坑底标高以下为灌注桩，灌注桩底标高为▽-39.4m，直径为800 mm，钢柱插入开挖标高以下灌注桩内3m。其布置如图（6）中“●”、“⊙”所示。钢柱的结构形式为：4∟160*16、连接板-460*300*12@700,断面外包尺寸480*480。

四、基坑内土体加固

4.1基坑内土体加固的范围：a）基坑内的深坑邻近地下连续墙，对基坑内墙趾处的被动土压力区进行加固；b）基坑中部的局部深坑，按结构设计为放坡开挖，增加边坡的稳定，减少坑内渗水，对放坡开挖的范围内的土体进行加固；c）底板后浇带处的坑底土体进行抗渗加固。

4.2土体加固深度：主楼区墙址被动土压力加固▽-11.30~-23.50m；裙楼区墙址被动土压力加固▽-11.30~-20.20m；后浇带部位▽-15.20~-21.20m；深坑部位的加固深度与坑的深度有关，一般加固深度为深坑底标高向下3~7m，由对坑底土体的抗浮稳定计算确定。

4.3劈裂注浆的注浆管间距为1000*1000mm，呈梅花形布置，注浆配比为：水泥：粉煤灰：水玻璃=1：1：0.04,水灰比0.55。采用42.5级普通硅酸盐水泥，坑底标高以上注浆率为15%，坑底标高以下注浆率为20%（体积率）。经加固后28天龄期的土体强度不小于1Mpa。

五、土方开挖

5.1基坑降水

基坑采用地下连续墙围护后，有效地阻断了坑外地下水渗入的途径，但对基坑底部的渗水及在基坑围护体施工中使坑内土体饱和的水无法免除，为了便于基坑开挖，在开挖之前先行对坑内进行人工降水是必要的。本工程采用轻型井点降水和深井真空泵降水结合的方案：轻型井点将基坑浅层土中水抽走，在基坑开挖前拔除，轻型井点的降水深为约4.5m；深井负责将基坑深处的土壤含水抽走，在基础垫层完成后拆除。真空泵深井降水的方案如下：

1）主楼井深23m，裙楼井深21m，整个基坑内共布置20口井。

2）深井成也采用旋挖式干钻机，型号XGD—1000干法作业，清水护壁，成孔直径700mm，井管直径300mm，井管外设细石子滤层。

3）自然地面以下4m内为封闭管，以下部分全部为滤管，每1个管井内设水泵1台（Q×6-25×1.1），每3口井设1台射流式真空泵。

4）开挖过程中，滤管暴露后及时用塑料膜封闭，确保井管内的真空度。

5）真空泵接上后连续不断地抽吸，水泵视井内的水量、水位作隔间抽水，保证基坑内地下水位在开挖以下1m。

图（9）：真空深井降水的构造图

5.2土方开挖的顺序和方法

    5.2.1在基坑围护体完成即开始开挖表层土至第一道支撑的底标高，然后进行第一道水平支撑和栈桥的施工；第一道支撑完成并达到一定强度以后即开挖第二层土至第二道支撑底标高，然后进行第二道水平支撑施工；第二道支撑完成并达到一定强度以后即开挖第三层土至第三道支撑底标高，然后进行第三道水平支撑施工；第三道支撑完成并达到一定强度以后即开挖第四层土至基坑设计底标高。

    5.2.2基坑采用机械开挖，所有土方全部外运。挖表层土和第二层土时，采用1.2m3的挖土机直接开挖；开挖第三、四层时，采用1m3的挖土机配以0.8m3挖土机下到基坑内开挖驳运至施工栈桥附近，由施工栈桥上的抓斗机驳运到施工栈桥上的汽车上。局部低矮部位配以0.4m3、0.2m3挖土机开挖。

5.3土方开挖的机械配备

1.2m3挖空土机4台，0.8m3挖空土机4台，0.4m3挖空土机4台，0.2m3挖空土机2台，50T履带式蟹斗抓土机2台、15t运土汽车30辆。日出土能力3500 m3。

六、地下室结构的施工

6.1地下室结构的施工流程

    地下室在基坑开挖完成以后，其施工流程如下：垫层浇筑→余桩处理→底板结构施工→拆除第三道支撑→地下三层墙柱及地下二层楼层结构施工→拆除第二道支撑→地下二层墙柱及地下一层楼层结构施工→拆除第一道支撑→地下一层墙柱及地下室顶板结构施工。

6.2地下室结构与围护结构体的连接处的施工要点

地下连续墙作为地下室的外墙体，应与地下室底板及各楼层结构梁板有良好的连接，使之在结构上连成整体，如图（5）所示。由于地下连续墙先行在地下施工，在与地下室结构的触接面处有泥土、浮浆等必须凿除，同时为了增加连接处的结构抗剪性能，应将围护墙凿成凹槽楔口，并将围护体中的预埋连接钢筋凿出拉直，使之锚入地下室结构围梁中。

6.3围护结构支撑体系的转换

围护体在地下室结构施工之前由坑内水平支撑体系保持基坑的稳定，而在地下室结构施工时，地下室底板和各楼的梁板即替代水平支撑体系，在底板及结构楼层板梁达到设计强度以后，水平支撑即可拆除。为了方便施工和拆除支撑碴土的外运，一般随着地下室各层结构的施工而逐道拆除水平支撑。

七、坑内水平支撑的拆除

7.1支撑拆除的顺序与方法

水平支撑拆除时，应在其相近的结构楼层板梁混凝土强度达到设计要求之后方可进行。由于底板厚度大，整体刚度大，在底板混凝土完成以后即开始做拆除第三道支撑准备工作，底板混凝土龄期7天时即可拆除第三道支撑。第二、一道支撑应在地下二层、地下一层的梁板结构达到设计强度时方可进行拆除，为了提早进行支撑拆除，应适应提高楼层板梁结构的混凝土配比强度。

水平支撑采用爆破方式拆除。在浇筑支撑混凝土时预留爆药孔，爆药孔的布置为Ф50@500，孔深500。采用分段微秒差连续爆破的方式，由专业爆破队伍负责实施。

7.2后浇带中的转换钢撑

为了减少主楼与裙楼的沉降差对地下室结构的影响，设计在G轴附近设置1000mm宽的后浇带，由于后浇带应在主楼结构封顶后方可封没，因此，在围护体内支撑拆除之前，为防止地下室外墙体的位移，应在底板、地下室楼层后浇带处各结构梁内设置转换钢撑。本工程底板后浇带内的转换钢撑为2I45@2000，置于裙楼底板厚度的中部；地下室楼层后浇带中，每根跨过后浇带的结构梁中设1根I16转换钢撑。

八、地下连续墙的防水处理

8.1槽段间的防渗措施

由于地下连续墙为地下施工，其混凝土的均匀性和密实度都有缺陷，特别是各槽段的接头处，其接缝中常夹有泥浆，因此地下连续墙的渗漏是难免的。为了增加各槽段接缝处的抗渗透能力，在土方开挖后，要对接缝进行打凿清理，剔除内侧接缝中的泥土杂物，清理深度在100mm以上，然后抗渗砂浆进行分层填补。

在结构设计中，每个槽段接缝处均设有600*220钢筋混凝土壁柱，以增加槽段之间的连接，同时也起到一定的抗渗漏作用。在浇筑壁柱之前，必须将壁柱与墙体的连接面打凿干净，如墙体混凝土不够密实应先进行修补，以保证接触面的抗渗能力。

8.2压力灌浆堵漏

槽段体渗漏的原因有混凝土不密实、开裂、夹泥浆等，采用压力灌浆堵漏效果较好。具体方法：a）在有渗漏的部位凿除混凝土有缺陷的部分，对应渗漏点埋入注浆导管，外表用快速凝固水泥封闭；b）采用手动压浆机将隧道专用堵漏胶压入导管内，压浆后封闭导管口；c）待胶液固化后去除注浆导管。有的个别部位渗漏较为严重的部位，可采取2次或多次压浆堵漏。

8.3内衬砌体防潮

地下连续墙渗漏的部位主要有：槽段接头、墙体混凝土不密实处、预埋铁件及预埋插筋处。对于墙体渗漏，除了修补堵漏的办法以外，为了保证地下室墙体干燥，设计采用在地下室外墙（即地下连续墙）的内侧衬砌120mm厚加气混凝土保温砖墙。内衬墙与结构外墙之间空隙100mm。衬墙底部为300mm高混凝土集水槽，集水槽内的采用排水管将渗水引至地下室三层的集水坑统一排出。

九、基坑围护体系稳定和室外市政管网位移的监测

    从地下室基坑开挖到地下室顶板结构完成，在整个地下室施工过程中，应时刻对围护体的稳定以及对室外市政管网的影响进行监测。地下室工程共设地下连续墙位移监测点25个（每个监测点沿深度方向设15个数据采集点），内支撑水平位移监测点8个，内支撑竖向位移监测点18个，内支撑杆件轴力监测点16个，室外市政管网位移监测点：上水管8个、污水管6个、电话线11个、煤气管8个、动力电缆管12个。根据监测报告，地下连续墙最大位移70mm，内支撑最大水平位移30mm，内支撑竖向最大位移20mm，室外市政管网最大位移25mm，各内支撑杆件的轴力均小于设计计算值，整个基坑围护体在地下室施工过程中均处于安全控制范围内。

十、结语

1、两墙合一的施工技术，由于利用围护体作为地下室结构的外墙，节省了地下室的外墙结构的费用，是一种较为经济合理且切实可行的新型施工技术。

2、由于地下连续墙结构施工质量的控制存在着一定难度，造成墙体渗漏的现象较为普遍，特别是在槽段的接头处，堵漏的效果难以控制。为了保证地下室的干燥，内衬墙与地下连续墙之间的排水系统必须保证畅通。

3、由于地下连续墙的施工质量控制难度大，造成墙体偏位、胀体、空洞的现象在所难免，因而施工过程中对墙体的打凿修补的工作量较大。