王 堅,藍德勝,董展魁

(1.鯤鵬建設集團有限公司,浙江 杭州 310053；2.浙江寶廈建設有限公司,浙江 紹興 312000)

1 工程概況

本工程兩側(cè)緊鄰市區(qū)道路,兩側(cè)緊靠住宅小區(qū)。項目總建設用地面積9 035 m2,總建筑面積為39 523.83 m2,其中地上總建筑面積25 765.83 m2,地下建筑面積13 758 m2。項目由教學綜合樓、教學綜合樓輔樓、宿舍樓、鋼結(jié)構(gòu)連廊、地下車庫等組成。項目及周邊環(huán)境圖見圖1。

圖1 項目及周邊環(huán)境圖

工程±0.000 m相當于絕對高程4.300 m,場地周邊平均絕對高程4.000 m,相對標高-0.300 m。本基坑圍護結(jié)構(gòu)周長為375 m。地連墻深度為33.8～35.8 m,基坑開挖深度為12.7～13.8 m,基坑安全等級一級。

支護結(jié)構(gòu)主要采用800 mm厚地下連續(xù)墻圍護和兩道混凝土支撐體系,北側(cè)鄰近老舊磚混建筑(無樁基)的部位采用了地下連續(xù)墻圍護加排樁門架結(jié)構(gòu)支護。另外,地下連續(xù)墻與地下室外墻結(jié)合為兩墻合一的結(jié)構(gòu)形式。

地連墻按基坑輪廓分別有“—”“L”“Z”“>”四種形式,共設置了65幅地下連續(xù)墻，見圖2。單幅墻體鋼筋籠最長為35.3 m,厚660 mm,重為26 t。總的混凝土澆筑工程量約為10 200 m3。

圖2 地連墻分幅平面圖

2 施工重點和難點分析

本項目處于繁華市區(qū)核心地帶狹小的地理空間內(nèi),北側(cè)和東側(cè)有老舊的磚混結(jié)構(gòu)住宅建筑,西側(cè)和南側(cè)為市區(qū)道路,路面下各類管線密布。

項目所處位置,地質(zhì)土層分布以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和淤泥質(zhì)黏土為主?；訃o結(jié)構(gòu)的設計和施工變形控制難度極大。基坑施工是本工程最主要的施工難點之一。

2.1 基坑周邊環(huán)境

東側(cè)為住宅小區(qū),基坑圍護地連墻邊離圍墻6.6 m,圍墻外即為小區(qū)道路。

西側(cè)為市區(qū)道路,基坑圍護地連墻邊離圍墻4 m,距離非機動車道邊8.11 m。

南側(cè)為市區(qū)道路,基坑圍護離圍墻3.3 m,外部即為道路。

北側(cè)住宅小區(qū)(5～6層磚混結(jié)構(gòu)住宅),距離基坑邊最近12.1 m。

基坑細小的變形都將對房屋結(jié)構(gòu)和市區(qū)道路造成嚴重影響,甚至危及建筑結(jié)構(gòu)安全,需重點防護和監(jiān)控。

2.2 基坑周邊管線排布

東側(cè)：機動車道有埋深3 m的污水管線和埋深2 m的雨水管。路面下南北向燃氣管道,距基坑邊約15.5 m。

西側(cè)：非機動車道有埋深1.2 m的通訊管線和埋深1.0 m的自來水管,距離基坑邊分別為4.6 m和5.8 m。機動車道上有埋深3 m的污水管線和埋深2 m的雨水管線。另有埋深1.5 m 的10 kV高壓電纜。路面下南北向燃氣管道,距基坑邊約4.5 m。

南側(cè)：非機動車道有埋深1.2 m的通訊管線,距基坑邊5.4 m。機動車道上有埋深3 m的污水管線和埋深2 m的雨水管線。路面下東西向燃氣管道,距基坑邊約12.5 m。

北側(cè)：小區(qū)內(nèi)有東西向燃氣管道,距基坑邊約8 m。

2.3 各土層的物理力學性質(zhì)指標

各土層物理力學性質(zhì)指標見表1。

表1 土層物理力學性質(zhì)指標[1]

2.4 基坑圍護變形的控制方向和難點

地連墻的成槽、鋼筋籠吊裝和墻體幅間滲漏水控制至關重要[2],甚至可以影響到整個圍護體系最后的成敗。

在成槽階段,本項目在地連墻外側(cè)采用了三軸攪拌樁設計,內(nèi)側(cè)沒有設置槽壁加固,施工期間由于墻體兩側(cè)土體強度不一,以及三軸樁的攪流紋影響,對整個墻體的垂直度控制增加相當大的難度,需要做內(nèi)外兩道槽壁加固更能從技術(shù)上保證質(zhì)量；盡可能選擇帶有強制糾偏功能的成槽機,通過偏移板傳感器和超聲波測壁儀對槽壁進行檢測、調(diào)整,確保成槽垂直度,防止前后開叉或左右開叉，以免影響后期二墻合一結(jié)構(gòu)墻體的整體質(zhì)量。

槽壁的穩(wěn)定性重在控制泥漿相對密度,特別是雨天的泥漿相對密度和漿液面與地下水位高差[3],防止塌方。

在圍護設計圖的基礎上,需對鋼筋籠的吊裝進行二次設計,特別是吊點設計和籠內(nèi)縱、橫向鋼筋桁架的設置，對整個鋼筋籠在起吊時的變形和防失穩(wěn)控制起著關鍵作用。二次設計每幅鋼筋籠需增加15%～30%的輔助鋼筋量,盡可能調(diào)整到圍護設計圖中,單獨的商務簽證會帶來不小的風險。另外,在起吊前,需重點檢查鋼筋接駁器及電焊加固,防止籠體散架。

地連墻接頭處的抗?jié)B及抗剪性能,決定著墻體的質(zhì)量和圍護設計體系的成敗。 成槽和幅間施工時,刷壁器沿接頭孔壁分段上下反復刷洗數(shù)十次,沒有難度,但需認真,這將決定混凝土澆注后的密實、咬合、滲漏等質(zhì)量問題。在混凝土初凝后終凝前需將鎖口管全部拔出,但在市區(qū)民居密集區(qū)域,夜間施工因拔管時的高分貝噪音擾民問題,只能選擇先拔松鎖口管,待第二天拔出,這樣就會在拔出過程中產(chǎn)生更大的摩擦和震動,影響已經(jīng)終凝但強度相對較低的墻體結(jié)構(gòu)質(zhì)量,接口滲漏水問題也隨之增加。

3 圍護支撐結(jié)構(gòu)體系的選型和優(yōu)化

基于上述復雜地貌和地質(zhì)現(xiàn)狀,本項目基坑圍護設計時充分考慮了土方開挖可能引起的不同程度的變形,以及施工對周邊管網(wǎng)、建筑、環(huán)境帶來非常重大的影響。經(jīng)綜合評估和分析,選用適于城市密集建筑群及夜間施工；適于復雜的地下施工條件,并具有良好的抗?jié)B、承載、剛度大、變形小,綜合造價可控的地下連續(xù)墻支護體系作為本項目基坑支護的首選方案。

經(jīng)反復論證,圍護支撐選用了800 mm厚地下連續(xù)墻結(jié)合兩道現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐體系。同時,為了提高地下使用空間、降低造價,采用了地連墻與地下室外墻“兩墻合一,一墻多用”的結(jié)構(gòu)形式。以地下連續(xù)墻為主要基坑支護方式,可以使土方開挖施工控制在一個長方體、大剛度的箱型內(nèi)實施,無須傳統(tǒng)土方開挖的放坡,減少了土方開挖量,且便于在狹小作業(yè)空間內(nèi)作業(yè)施工。地下連續(xù)墻具有良好的延續(xù)性,無類似咬合樁(排樁)施工過程中造成的“施工縫”或樁間土流失現(xiàn)象,具有良好的防滲、截水效果,有效地防止了水壓力差造成土體流失,以及因傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)剛度不足等因素引起的軟土滑移,而導致的土體變形[4]。從而有效地保護臨近基坑無樁基的老舊磚混結(jié)構(gòu)住宅、地下綜合管線和城市道路的安全。

在基坑西側(cè)和北側(cè)靠近既有老舊建筑一側(cè),為控制變形，提高支護結(jié)構(gòu)整體剛度,采用地連墻的外側(cè),加設一排Φ800@1 100的隔離樁與圍檁形成門架結(jié)構(gòu)，見圖3。

另在整個圍護結(jié)構(gòu)地連墻的外側(cè)用Φ850@600的三軸水泥攪拌樁作為止水帷幕；在基坑東面和北面的地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)用Φ850@600的三軸水泥攪拌樁,在基坑的西、南面的地下連續(xù)墻內(nèi)側(cè)采用800 mm直徑的高壓旋噴樁進行槽壁加固；并在基坑底部沿圍護樁設置寬度為4 000～7 500 mm不等的被動土加固。用多種結(jié)構(gòu)配合形成了地下室基坑整體支撐支護體系。施工工藝和施工組織較為復雜,且對地下連續(xù)墻主體結(jié)構(gòu)施工提出了更高的要求。見圖4。

同時,通過實踐和試驗改進了施工工藝,將原設計幅與幅之間的鎖口管接頭改為H型鋼鏈接,從而大幅減少了拔管時的施工振動及噪音,減少對周邊鄰近建筑物與居民的影響。同時,改善了刷壁器對鎖口位置的清泥難度,提高了墻幅間的咬合度,提高了抗?jié)B能力和連接剛度[5]。

圖4 地連墻與排樁圍護剖面圖

4 施工工藝流程及注意事項

4.1 施工工藝流程

地下連續(xù)墻施工工藝流程圖見圖5。

4.2 施工工序及注意事項

1) 導墻的開挖、施工

在施工前在導墻上標注幅段號、幅寬以便挖槽控制和過程檢查,為地下連續(xù)墻提供準確的定位測量基準。允許偏差控制要求見表2。

圖5 地下連續(xù)墻施工工藝流程圖

項目允許偏差檢查頻數(shù)范圍點數(shù)檢測辦法寬度(設計寬度30～50 mm)/mm<±10每幅1尺量垂直度

2) 道路硬化

本項目地處軟土地基,為確保成槽機作業(yè)區(qū)域的地面承載力,現(xiàn)場進行了硬化(配筋)以確保成槽機不因地面變形影響垂直度控制。

3) 泥漿制備與相對密度的檢測控制

新拌制泥漿性能指標見表3,循環(huán)泥漿性能指標見表4。

4) 鋼筋籠制作重點

① “幾”字吊點鋼筋、“U”型換吊擱置筋與主筋采用焊接,焊接質(zhì)量控制。

② H型鋼接頭兩側(cè)安裝止?jié){鐵皮。見圖6。

圖6 止?jié){鐵皮

5) 成槽質(zhì)量檢驗重點

表4 循環(huán)泥漿性能指標

地下連續(xù)墻段成槽后,進行成槽質(zhì)量檢測(槽壁穩(wěn)定曲線、垂直度、沉渣厚度和槽寬、泥漿三相指標等參數(shù)),確保成槽質(zhì)量,滿足混凝土澆搗要求[5]。

6) 鋼筋籠吊裝

吊裝作業(yè)按論證后方案實施。

7) 鎖口管(反力箱)頂拔

① 鎖口管與混凝土直接接觸,后期頂拔存在震動及噪音,有擾民影響。當采用多節(jié)鎖口管時,存在頂拔困難的問題。

② 調(diào)整為反力箱,不與混凝土直接接觸,頂拔方便,無須采用專門頂拔設備,擾動反力箱后可直接用履帶吊吊起,施工方便；反力箱頂拔無噪音及震動；但是采用反力箱后需要制作“H”型鋼接頭,需少量增加造價。見圖7。

8) 基坑變形監(jiān)測

基坑土方開挖是對圍護體系設計與施工的最佳檢驗,本基坑共設置監(jiān)測點27個,監(jiān)測頻率1次/天,異常情況下為2～3次/天。

經(jīng)項目現(xiàn)場實施,重點監(jiān)控緊鄰老舊建筑區(qū)域(由地下連續(xù)墻與排樁共同形成的門架支護體系)的變形檢測,代表測點TST1孔的最大變形為12 mm,TST8孔的最大變形為9.2 mm。其余臨街基坑(地下連續(xù)墻結(jié)合水泥土三軸攪拌樁止水帷幕的支護體系)變形檢測數(shù)據(jù)均勻且較為穩(wěn)定,代表測點TST14孔最大變形9.5 mm。見圖8。

圖7 地連墻圍護支撐體系

圖8 監(jiān)測曲線圖

5 結(jié) 語

通過在本項目的應用和實踐,驗證了處于軟土地基的地下連續(xù)墻在房建工程地下室基坑圍護設計和施工的可行性。

其結(jié)構(gòu)剛度大變形小,對鄰近建筑(特別是對鄰近基坑的老舊建筑)和密集的市政管線設施的保護效果明顯。

由于其結(jié)構(gòu)幅間間隙小,施工噪音小,泥漿可重復利用，外運量少等優(yōu)點，避免了傳統(tǒng)排樁和三軸攪拌樁圍護體系易出現(xiàn)的水土流失、土體滑移導致基坑位移和變形,以及施工噪音、泥漿等城市關注的環(huán)保問題。

本技術(shù)施工速度快,操作人員少,便于機械化作業(yè),在市區(qū)建筑市政設施密集的區(qū)域?qū)嵤┑木C合性價比高。同時適合變形控制要求高的鄰近地鐵盾構(gòu)沿線地下室的基坑圍護體系(盾構(gòu)控制變形在本地區(qū)為20 mm),值得借鑒和推廣。