张健民
浙江土工岩土科技有限公司，浙江 杭州 310000
摘要：随着城市轨道交通工程的快速发展，特别是结合现代商贸综合体的建设及地下立体交通网的总体思路，新建地铁车站所处施工环境更加复杂，深基坑的开挖深度越来越大。地下连续墙由于刚度大、防渗性能好等特点，成为基坑围护结构的首选类型。依据现场施工经验，地连墙施工过程中的墙身（无露筋、无夹泥等）及接缝（刚性接头无变形、接缝无夹泥等）质量控制是基坑防止渗漏、坍塌的关键之处。基坑渗漏多数发生在地连墙接缝处。目前针对地连墙的研究，多数为基坑开挖过程中地连墙变形规律研究、支护体系受力分析、基坑开挖过程中的渗漏水防治等，基于地铁车站长期监测数据,进行了地下连续墙空间演化规律和统计特征分析；结合软土区地铁换乘车站基坑开挖施工，对地下连续墙变形规律进行研究。
关键词：超深地连墙 十字钢板接头 变形类型 控制方法
1 引言
文章以地铁二期火车东站超深基坑群地连墙施工为工程案例，总结分析了地连墙十字钢板接头变形类型及成因，介绍了增设钢板接头斜拉筋、钢板纵向接缝帮焊补强、优化钢板接头外侧回填材料的综合变形控制方法，现场实践验证了该方法的有效性。该成果对国内类似超深基坑地连墙钢筋笼结构设计和施工具有重要的参考价值。通过分析超长超深异形基坑的现场实测数据，研究了南京软土地层基坑地下连续墙的变形性状；在GXJ 地下连续墙橡胶止水接头现状研究基础上,进行了超深GXJ 地下连续墙橡胶止水接头可行性分析。目前研究对于地连墙施工过程中墙身质量及接缝质量控制研究相对较少，特别是地连墙施工过程中刚性接头的变形控制研究。地连墙刚性接头主要有工字钢、十字型、本文主要以地铁二期火车东站超深基坑群地连墙施工为工程案例，归纳总结地连墙十字钢板接头变形类型及成因，研究地连墙十字钢板接头变形控制方法。
2 工程背景
地铁二期火车东站为超深基坑群项目，含3 个超深基坑，1 个地下四层车站，2 个地下五层车站，开挖深度 32.5~38.08 m。基坑围护结构设计为地连墙，共203 幅，厚度1.5 m，地连墙成槽深度平均58 m，嵌入中风化凝灰岩1.5 m。地连墙采用十字钢板接头，钢板厚度为14 mm，深度同地连墙深度一致，中心钢板长度 412 mm，外伸300 mm，内侧加设肋板，间距1 m。十字钢板接头由施工现场人工焊接加工。钢筋笼纵向主筋为?32@150 mm，水平分布筋为22@200 mm，十字钢板接头与水平筋通过14#角钢进行焊接，形成整体。外侧设置反力箱。地层自上而下分别为：①1 杂填土、2 素填土、③1 砂质粉土、③2 砂质粉土、③3 粉砂夹粉土、⑥1 淤泥质粉质粘土、⑧1 粘土、⑨2 含砂粉质粘土、4 圆砾、3 圆砾、d-2 强风化凝灰岩、d-3 中风化凝灰岩。综合考虑如下3 个因素，为避免反力箱顶拔困难，反力箱的深度设置与基坑开挖深度一致。（1）软土层（⑥1 淤泥质粉质粘土、⑧1 粘土层）厚度大，约27 m，易缩孔，若反力箱深度太大，顶拔困难；（2）地连墙导墙为单层网片，20 cm 厚混凝土，下部土层为杂填土，抗压强度弱，若反力箱深度太大，巨大的顶拔反力造成导墙破裂，易发生事故；（3）为避免混凝土浇筑过程中发生绕流，刷壁困难导致基坑开挖过程中地墙渗漏，反力箱的深度不宜太小。反力箱下放之前，采用砂袋回填至基坑底，反力箱下放后，背后回填砂袋。
3 地连墙十字钢板接头变形分析
项目施工过程中，对前50 幅地连墙的超声波图进行了整理分析，约有40% 地连墙十字钢板接头产生了不同程度的较大变形，变形主要体现为4 种类型：
（1）基底至槽底回填砂袋造成的十字钢板接头变形；
（2）基底至槽底回填砂袋造成的十字钢板接头纵向焊接缝断裂；
（3）浇筑混凝土造成的十字钢板接头变形；
（4）回填砂袋及浇筑混凝土等多重因素导致的十字钢板接头变形。经总结分析，造成地连墙十字钢板接头变形的主要原因有：
（1）十字钢板接头采取现场焊接，焊接质量不宜保证，刚度不足，且地连墙深度大，宽度达1.5 m， 内外压差大，易导致十字钢板接头变形、断裂。（2）断裂主要发生在纵向钢板接缝处，主要是焊缝强度不足。（3）现场采用编织袋装土回填，呈不规则堆叠， 且编织袋间易滑动，导致十字钢板接头外侧侧向力大，钢板接头向内侧变形；（4）为了使砂袋回填密实，避免混凝土浇筑过程中十字钢板接头向外侧变形，反力箱下放过程对砂袋进行不同程度的击压，导致外侧压力增大，造成十字钢板接头向内侧变形；（5）砂袋回填不密实，混凝土浇筑冲击力大，造成十字钢板接头向外侧变形。（c）类型三中第3 幅墙所示，混凝土浇筑造成基坑下部钢板接头向外侧变形。（6）由于混凝土采用商品混凝土，运输距离远， 且受交通早晚高峰的影响大，所以到场混凝土的初凝时间差别较大。混凝土浇筑后，反力箱顶拔时间控制不合理，混凝土未完全初凝，侧压力大，反力箱顶拔后，十字钢板向外侧变形。类型三中第1、第2 幅墙所示，基坑上部钢板接头向外侧变形。
4 十字钢板接头变形控制方法
通过现场多次试验，制定了十字钢板接头增设斜拉筋、纵向钢板接缝帮焊加强、优化十字钢板接头外侧回填材料等的综合变形控制方法：
（1）在十字钢板接头内侧地层自上而下分别为：①1 杂填土、2 素填土、③1 砂质粉土、③2 砂质粉土、③3 粉砂夹粉土、⑥1 淤泥质粉质粘土、⑧1 粘土、⑨2 含砂粉质粘土、4 圆砾、3 圆砾、d-2 强风化凝灰岩、d-3 中风化凝灰岩。综合考虑如下3 个因素，为避免反力箱顶拔困难，反力箱的深度设置与基坑开挖深度一致。通过上述措施，地连墙十字钢板接头变形得到了有效控制，工程项目建设过程中运用深基坑支护技术，其最终目标则是要确保工程项目的质量，将其整体施工水平提高。为了更好满足这个目标，有关负责人员一定要第一时间发现并且处理建设中出现的问题，工作人员将自身专业素养提高，运用更高科技的施工技术和检验标准严格要求自我，提高整个工程项目施工质量，推动建筑业的发展。以此为基础，本文阐述了深基坑支护施工技术的特征以及这种技术，在使用过程中出现的问题，针对这种技术在工程项目中的作用提出有效对策。深基坑支护建设在工程项目整体进程中有着很重要的作用，这种技术除了能够预防安全问题的发生，又能确保施工期间处理发生的危害，所以有关部门和工作人员一定要对此提高重视。有关负责人员要第一时间发现并处理建设当中发生的土层勘测不准等影响整个建设效果的情况，同时，员工还要着重将土层观测能力以及自身专业技术水平提高，使用边坡支护等技术确保深基坑支护工程的顺利开展，将整个工程项目质量提高，推动建筑业长远稳定发展。
结论
超深基坑地连墙十字钢板接头变形及控制方法研究结论如下：本项目基坑开挖深度最大为38.08 m，地连墙厚度大（1.5 m），成槽深度大，十字钢板接头内侧混凝土浇筑及外侧砂袋回填所产生的侧压力大， 十字钢板接头易变形。现场加工十字钢板接头需加强纵向钢板接缝间的加固，本文采取帮焊措施，效果较好。在十字钢板接头内侧设置斜拉筋，钢筋直径22 mm，间距2 m，可有效抑制十字钢板变形。反力箱的顶拔时机对抑制十字钢板接头的变形非常重要，现场要做好混凝土初凝试验，根据结果确定顶拔时间。本文的研究成果对国内类似超深基坑地连墙钢筋笼结构设计和施工具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]钱七虎. 利用地下空间助力发展绿色建筑与绿色城市[J]. 隧道建设(中英文), 2019, 39 (11): 1737-1747.
[2]谢和平, 朱建波, 陈宜言, 等. 深圳地下空间开发利用战略构想[M]. 北京: 科学出版社, 2020.
[3]刘海华, 张 凯. 富水圆砾地层中地下连续墙施工技术研究[J]. 现代隧道技术, 2020, 57 (增1): 897-902.