超深基坑逆作法内衬墙施工技术研究 

武汉市市政道路排水工程有限公司   刘益

摘要：随着城市建设的发展，地下空间结构的规模越来越大，各种超深基坑越来越多，因而对基坑支护的要求也越来越高。对于超深基坑来说，采用地下连续墙+内衬墙的组合式复合墙体（两墙合一）的项目也越来越多，尤其是在大跨度悬索桥锚碇基坑上运用十分广泛。所谓组合式复合墙体（两墙合一），通常指的是地下连续墙为外墙，内衬墙作为内墙，将地下连续墙与内衬墙进行有效结合，共同受力，起到支撑基坑外侧土压力的作用，保障基坑施工安全。对于传统的地下结构工程施工，一般是采用顺作法施工，即用支护结构围护后垂直开挖，挖至设计标高后浇筑底板，再由下而上逐层施工地下结构。逆作法则是自上而下，分段施工地下结构的一种方法。本次主要针对逆作法内衬墙施工技术进行研究，深入探索逆作法内衬墙的关键施工技术，将理论与实践相结合，为以后建设更大更深的地下工程奠定基础，从而发挥良好的经济效益和社会效益。

关键词：超深基坑、逆作法、内衬墙、地下连续墙、两墙合一

引  言

逆作法内衬墙施工技术近些年在我国运用十分广泛，尤其是在修建大跨度悬索桥锚碇基坑中运用最为常见，以湖北地区为例，有武汉阳逻长江大桥锚碇基坑、鹦鹉洲长江大桥锚碇基坑、杨泗港长江大桥锚碇基坑以及武汉北湖污水处理厂深隧泵房基坑等大型超深基坑均采用地下连续墙+内衬墙两墙合一的基坑支护体系。本文主要围绕北湖污水处理厂深隧泵房大型深基坑逆作法内衬墙分段施工技术进行系统的研究，形成了一整套标准化、高效、经济的逆作法施工技术^[2]。内衬墙与支护结构相结合，可有效避免大量临时支护的架设或拆除，大大降低支护结构成本，缩短工程工期，产生良好的社会经济效应。

1 工程概况

北湖污水处理厂深隧泵房基坑设计为圆形，直径为43m，基坑开挖深度46.35m，采用地下连续墙+内衬墙两墙合一的基坑支护体系，地下连续墙深56m，墙厚1.5m；内衬墙墙厚分别为1.2m、1.5m、2m,采用逆作法施工，土方开挖及内衬墙施工分14段进行，每段施工高度为3m（最底层内衬墙与底板同时施工），由上到下依次进行施工；内衬墙为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C40，抗渗等级由上到下分别为P8、P10、P12。混凝土应掺入适量的膨胀剂或抗裂防水剂、配制补偿收缩混凝土。以提高混凝土结构的防水性能及减少混凝土的收缩。

图1 地质及基坑支护剖面图

2 关键施工技术

2.1 接驳器预埋与连接施工

为确保地下连续墙与内衬墙有效结合，地下连续墙施工时，在地下连续墙钢筋笼内部按设计间距和标高预埋与内衬墙钢筋连接用的接驳器（钢筋直螺纹连接套筒），详见图2，接驳器预埋的间距、标高应准确，方便后期能准确找到接驳器位置，凿出接驳器。

图2 接驳器预埋图

因接驳器是埋设在地下连续墙的钢筋混凝土中，因而，对接驳器的保护至关重要，需采取措施确保在浇筑地下连续墙混凝土时，混凝土不进入接驳器的丝口内。接驳器与埋设在地连墙内的钢筋连接后，接驳器预留的另一端丝口采用聚氨酯泡沫填缝剂进行填充，再采用中性硅酮耐候胶将接驳器保护盖与接驳器进行粘接，在地下连续墙钢筋笼上安装完成后采用透明胶带将接驳器进行包裹，确保地下连续墙混凝土浇筑过程中不流入接驳器丝口内，详见图3-图4。

图3 接驳器保护图

图4 接驳器封堵材料图

待基坑开挖后，在地连墙墙体凿毛过程中，根据预埋标高和间距找出接驳器，并清理接驳器内的泡沫胶，安装内衬墙连接钢筋，详见图5，后期将内衬墙模板加固用的拉杆与接驳器连接钢筋进行焊接，进行内衬墙模板加固。

图5 接驳器钢筋连接图

2.2 内衬墙钢筋安装施工

因内衬墙采用逆作法施工，由上到下进行施工，且内衬墙纵向钢筋直径大，接头错接的距离也越大。一般来说，错接部分的土方需要先开挖，待钢筋绑扎完成后再进行回填，把错接接头均埋入浇筑断面以下，操作起来难度非常大，对后续工序的施工和工期影响极大。所以，钢筋错接是首先要解决的问题。针对这一情况，进行了错接与非错接的利弊分析如下：

表1 错接与非错接的利弊分析表

根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010第8.4.7条、《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2016第6页4.0.3条、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（2010年版）GB 50204-2002第14页5.4.5条对纵向受力钢筋接头技术要求的描述，纵向受力钢筋的机械连接接头宜相互错开，均没有强制性的错接要求。针对这一情况，经过查阅大量技术规范、结合同类工程相关施工案例，以及与相关设计人员沟通，最终确定内衬墙纵向受力钢筋接头可不用错开，极大的降低了施工难度，缩短了施工时间，提高了效率。本案例中的内衬墙纵向钢筋和水平钢筋均采用机械连接接头。

2.3 预埋件安装施工

内衬墙钢筋绑扎完成后，需进行预埋件安装，预埋件包括止水钢板、焊接钢板、注浆管、遇水膨胀止水胶条安装、抗裂钢筋网片、降温水管等，详见图6。因图纸空间有限，抗裂钢筋网片、降温水管等未在图中一一体现。

图6 预埋件安装图

止水钢板安装：每两段内衬墙接缝处均为水平施工缝，为确保基坑外侧地下水流入基坑，内衬墙水平施工缝处均需预埋止水钢板，内衬墙内侧钢筋安装安装完成后，开始安装止水钢板，止水钢板位于内衬墙厚度尺寸的正中间部位，详见图7。

图7 止水钢板安装图

焊接钢板安装：预埋钢板位于内衬墙墙面，钢板面与墙面齐平，主要用于后期管道设备安装加固使用。根据图纸上的标高和位置进行预埋。

注浆管及遇水膨胀止水胶条安装：内衬墙水平施工缝防水处理是逆作法施工的一大难题，为此，经过认真研究，采用三种防水措施，即在每两段内衬墙水平施工缝处的止水钢板两侧预埋注浆管，后期进行接缝注浆；在内衬墙墙底止水钢板内侧安装遇水膨胀止水胶条，设置三道防水防线，确保接缝不出现渗水情况，详见图8。

图8 注浆管安装图

抗裂钢筋网片安装：因内衬墙墙体较厚，达到1.2~2m，为降低内衬墙出现裂缝的概率，在内衬墙墙体厚度的1/2部位增加抗裂钢筋网片，采用小直径钢筋即可。

降温水管安装：因内衬墙墙体厚度达1.2~2m，属于大体积混凝土，需在内衬墙墙体厚度的1/2部位沿抗裂钢筋网片布置降温水管，上下间距1m，混凝土浇筑完成后注入循环水，降低混凝土内部温度，详见图9。

图9 混凝土内部降温图

2.4 内衬墙模板安装施工

内衬墙模板采用单侧支模工艺。一般来说，对于悬索桥锚碇基坑内衬墙而言，因不涉及主体结构的梁、板与内衬墙相连接，施工相对单一，因而采用钢模具有拼装拆卸速度快、加固简单、整体稳定性好等优点，所以，悬索桥锚碇基坑内衬墙施工一般均选择钢模。但对于深隧泵房而言，因泵房内部结构复杂，涉及大量结构梁、板、剪力墙与内衬墙相连接，且每层结构楼板、剪力墙及梁的位置、尺寸、 均不一样，层高也各不相同，为非标准层。所以，在内衬墙施工时，需要根据设计图纸的标高和位置，在内衬墙墙面预埋大量的锚固钢筋，供后期结构梁、板、剪力墙施工时与内衬墙连接使用，若内衬墙选用钢模施工，对于这些梁、板、剪力墙的锚固钢筋预留来说，基本是无法实现的，所以采用木模较为灵活，详见图10。

图10 模板加固图

2.5 内衬墙混凝土浇筑

内衬墙混凝土采用3台天泵同时对称浇筑，从预留浇筑口送料，3台天泵均匀分配浇筑任务，详见图11。混凝土浇筑时从一端开始向另外一端平行推移浇筑，连续进行。混凝土分层浇筑，每层浇筑厚度控制在50cm左右，采用插入式振捣器振捣，每环内衬墙混凝土一次浇筑完毕，不留施工缝。

图11 混凝土浇筑图

混凝土浇筑完毕后，及时进行养护，夏季采取洒水养护，冬季采取带模保温养护。混凝土养护时间不少于14d。待达到设计强度后开挖下一层土方。

2.6基坑支护结构监测

监测项目包括地连墙顶水平及竖向位移监测以及深层水平位移监测、地连墙应力监测、内支撑轴力监测。

监测周期为基坑开挖起，至基坑侧壁回填至±0.000止；监测频率：基坑开挖段监测频率1次/天；底板浇筑完成至地下结构施工至±0.000：监测频率2次/周；地下结构施工结束后1个月内：监测频率1次/周；特殊情况如基坑监测达到报警值或开挖期间天气十分恶劣的情况下，应加密观测频率。

根据《基坑工程技术规程》（DB42/T159-2012）确定的基坑监测报警值，结合设计单位提供的监测报警值，确定出各项观测项目的报警值如下表。

表2 监测指标报警值和允许值参数表

3 关键工序质量控制措施

3.1 内衬墙模板安装质量控制

3.1.1内衬墙拉杆采用三段式止水拉杆，拉杆直径不小于16mm，模板安装前，进行拉杆定位,竖向50cm一道，横向50cm一道，用拉杆作为墙体模板的定位钢筋，保障模板安装垂直度及结构尺寸。

3.1.2模板拼缝采用双面胶带，防止混凝土浇筑时漏浆造成蜂窝麻面，影响外观质量。模板竖向拼缝外部贴5cm宽薄模板贴条，避免错缝漏浆。

3.1.3为了保证墙体的光洁度和易于拆模，模板在安装前必须涂刷脱模剂，脱模剂必须涂刷均匀，不能漏涂。

3.1.4模板加固背带竖向采用48*3mm钢管，钢管间距15cm，钢管必须保证垂直，间距均匀。横向背带为2*48*3mm钢管，竖向间距50cm一层，在竖向钢管上做好每层横向钢管高度标记，保证横向水平，横向钢管弧度可通过拉杆加固使其成自然弧形。

3.1.5模板竖向背带必须为整根钢管无接头，环向背带接头必须错开，不可同断面多个接头，加固后必须仔细检查背带与模板接触情况，保证背带与模板紧密贴实。

3.2 内衬墙混凝土施工质量控制

3.2.1混凝土应分层浇筑，每层浇筑厚度500mm，从一端开始，沿圆形周长方向顺时针浇筑，插入振捣泵紧跟混凝土浇筑顺序振捣密实，每层砼浇筑连续进行，直至全部浇筑完毕。

3.2.2 浇筑应一次成型，不留施工缝。

3.2.3混凝土振捣必须密实，不能漏振、欠振，也不可过振。

3.2.4浇筑混凝土要连续进行，当必须间歇时，其间歇时间要尽量缩短，并应在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕。

3.2.5采用插入式振捣器振捣，要求插点均匀，每隔0.5m振捣一次，快插慢拨，每一振点的延续时间以表面泛浆为宜。

3.2.6混凝土浇筑中要经常观察模板、钢筋、预留洞口有无变形、位移，以便及时处理调整。

3.2.7螺栓孔修补：模板拆除后，螺栓孔洞使用清水进行冲洗干净，然后用采用普通硅酸盐水泥：白色硅酸盐水泥：水进行配比（1.4:0.6:1）， 并掺加10%膨胀剂和5%建筑胶，压实抹平。水泥选用和主体结构同类同标号水泥，确保色泽一致。

3.3 内衬墙模板拆除质量控制

模板拆除应在混凝土强度能够保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆除。

3.4 内衬墙混凝土养护质量控制

内衬墙墙体厚度较大，根据规范要求，属于大体积混凝土，大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外的温差，在促进混凝土强度正常增长的同时防止混凝土裂缝的产生和增长。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过温度控制，防止温度变形引起混凝土开裂。

混凝土养护阶段的温度控制措施：

（1）混凝土的中心温度与表面温度之间的差值应小于20℃；当结构混凝土有足够的抗裂能力时，不大于25~30℃。

（2）混凝土拆模时，混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过20℃。

（3）采用内部降温法降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完成时就开始进行。

（4）保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料，在缓慢散热的过程中，保持混凝土的内外温差小于20℃。根据工程具体情况可以延长养护时间。

4 结  论

4.1关键技术总结

本文通过对逆作法内衬墙施工技术进行深入剖析，挖掘逆作法内衬墙施工核心技术和质量控制重难点，主要体现在以下几方面：

（1）通过对预埋在地连墙内的接驳器进行特殊保护处理，提高接驳器使用率，确保内衬墙与地连墙有效连接，降低成本，减少沉降裂缝的发生，保障施工质量及安全。

（2）内衬墙纵向钢筋取消错接，从圆形基坑地连墙与内衬墙相结合的整体受力来说满足设计要求，极大的降低了施工难度。

（3）每两环内衬墙之间的水平施工缝采取预埋止水钢板、遇水膨胀止水条、注浆管等措施，注浆管采取后注浆处理，有效控制内衬墙水平施工缝渗水的风险。

（4）内衬墙墙体厚度达1.2~2m，在墙体中间部位设置一层小直径钢筋网片，可以有效降低混凝土裂缝的发生。

（5）内衬墙采用单侧支模，针对内衬墙钢模与木模的比选，结合结构设计的特殊性和实际施工需要，选用木模板更加经济，实用性更强。

（6）混凝土浇筑采取预留浇筑口，采用3台天泵对称均匀浇筑，有效控制了模板的变形，也能确保浇筑的连续性。

（7）内衬墙厚度为1.2~2m，属于大体积混凝土，控制大体积混凝土内部温度尤为重要，在内衬墙墙体中间部位预埋冷却水管，注入循环水，可以有效降低混凝土内部温度，减小内外部温差，对大体积混凝土质量控制起到关键作用。

4.2对未来的展望

深基坑工程逆作法施工在城市建设中得到广泛应用，其设计和施工已取得很大的进步。深基坑工程逆作法施工涉及到设计方法、理论计算、施工技术、施工设备等方面，还关系到政策法规导向，技术管理诸领域的进展和落实，因此逆作法总体水平的提高将很大程度上取决于施工技术、施工设备和施工组织管理的现代化。随着我国各大城市地下工程的建设规模的扩大，逆作法施工将越来越多地得到采用，有关逆作法技术的理论和实践也将进一步得到提高。

超大型深基坑工程为地下空间资源开发提供了良好的发展基础，逆作法内衬墙施工技术的应用，使主体结构和基坑支护结构有效的结合起来，发挥着重要的社会效应。结合逆作法内衬墙的技术特点和在实际当中的应用，对超大深基坑工程进行更深层次的了解。未来的超大型深基坑逆作法内衬墙施工技术有着十分广阔的发展前景。

参考文献

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