張益明
上海建工五建集團有限公司 上海 200063
背景項目位于上海市浦明路以西,與浦電路交界處,黃浦江濱江綠地以東。項目占地面積20 832.9 m2,地塊呈梯形,東西長132 m,南北寬156 m。目前場地絕對高程為4.2 m,±0.00 m相當于絕對高程4.80 m。
項目地下3層,地上主樓20層(建筑高度89.90 m)、裙樓5層??偨ㄖ娣e為87 943 m2,其中地下建筑面積37 582 m2,地上建筑面積50 361 m2。
場地位于長江三角洲東南前緣,其地貌屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海平原類型。擬建場地為空地,地形略有高低,實測本次詳勘勘察點的地面絕對高程在3.58~4.54 m之間,高差0.96 m。
擬建場地淺部土層中賦存的地下水屬于潛水類型,潛水水位受大氣降水和地表水影響,豐水期較高,枯水期較低。場地內高水位可按埋深0.50 m考慮,低水位可按埋深1.50 m考慮。
地勘結果顯示,場地所處區(qū)域地層從上到下依次為:①雜填土、②粉質黏土夾黏質粉土、③1淤泥質粉質黏土夾黏質粉土、③2砂質粉土夾粉質黏土、③3淤泥質粉質黏土、④黏土、⑤1-1黏土、⑤1-2粉質黏土、⑥1黏土、⑥2黏土、⑦1-2砂質粉土。賦存于場地深部⑦層內的承壓水與本工程基坑開挖有直接影響,按上海地區(qū)水文地質資料,其水頭埋深在3.00~12.00 m之間。根據本次布設的承壓水觀測孔內實測數據,勘察期間⑦層內的承壓水水頭埋深在6.90~7.10 m之間。
1)普遍側:主要位于基坑的南側與北側,開挖深度為14.70 m,周邊環(huán)境無需要保護的建筑物,圍護墻有效長度為26.50 m,插入深度為13.60 m,進入⑥2層土(圖1)。
圖1 普遍側基坑圍護剖面
2)道路側:主要位于基坑的東側,開挖深度為14.70 m,基坑東側為浦明路,道路下有市政管線需要保護,最近的市政管線與基坑的距離為13.60 m,在1倍開挖深度范圍內。該側⑥層土層缺失,圍護墻有效長度為28.50 m,插入深度為15.60 m,進入⑦1-1層土。
3)黃浦江側:主要位于基坑的西側,開挖深度為14.70 m,基坑西側60 m外為黃浦江,該側防汛土坡較現(xiàn)場高出約2.5 m,與基坑的距離約為9 m。考慮到坑外的超載,圍護墻有效長度為27.50 m,插入深度為14.60 m,進入⑦1-1層土。
4)深坑側:開挖深度為15.90 m,圍護墻有效長度為27.50 m,插入深度為13.40 m,進入⑦1-1層土。
1)該結構受力形式清楚,一方面,結構的上部荷載通過地下連續(xù)墻傳導至土體,較少部分通過預埋接駁器的剪力作用傳導至大底板和樁基;另一方面,結構荷載通過邊柱以結構框架為傳力主體,直接到達大底板和樁基。
2)此種結構形式,減少了除大底板以外的地下結構層與地下連續(xù)墻的連接,大大地減少了鋼筋接駁器的使用量。對于施工過程中鋼筋翻樣、加工制造、鋼筋下放,以及后期連接的工作量也同樣大大減少,整體的施工難度降低[1]。
3)大底板的整體跨度逾100 m,地下連續(xù)墻深度達到30 m,并需要在地下20 m的位置,預留好鋼筋接駁器的位置,不僅考驗鋼筋翻樣及鋼筋工,同時也是施工質量控制的全面考驗。
4)每幅地下連續(xù)墻與另一幅地下連續(xù)墻之間并非剛性連接,刷壁過程中使用的鋼刷,須在30 m的深度范圍內,對接縫位置進行清洗,這項工序關系到后期防水抗?jié)B,但是較難控制。
地下連續(xù)墻是由多個槽段組成的,槽段之間的接頭處理往往是地下連續(xù)墻防滲問題的關鍵。接頭的做法多種多樣,根據工程經驗,剛性接頭施工難度較大、工序較多、質量控制難度大,同時建筑物沉降的不均勻,會給剛性結構造成極大的麻煩;柔性接頭能較好地避免不均勻沉降的不利后果,但是仍需要處理好接縫一次成活的質量、延長水線的節(jié)點做法、堵排結合的相互平衡等[2]。
地下連續(xù)墻的接駁器主要是大底板處的鋼筋接駁器。根據圖紙要求,鋼筋接駁器需要在地下連續(xù)墻鋼筋籠上固定,定位誤差控制在10mm內。地下連續(xù)墻深30 m,地下土質具有較大的復雜性,這樣的要求使得工程施工難度極大提高。鋼筋籠上接駁器的加工定位尺寸在很大程度上影響到接駁器的施工精度。
接駁器的定位控制難度比較大,比如施工或者翻樣的誤差,使得鋼筋、接駁器產生無法連接的現(xiàn)象。在地下連續(xù)墻轉角的位置,同層鋼筋需要錯位,否則大底板鋼筋將無法施工。接駁器的位置較深,土體有較大的離散性,各個工序的累積誤差控制要求很高。這些都會導致接駁器安裝位置的精度問題,給施工造成較大阻礙。
其他工序作業(yè)時對接駁器成品保護意識較差。鋼筋工在加工過程中可能對接駁器進行敲擊,疏于對接駁器進行專門的保護。地下連續(xù)墻鋼筋籠起吊過程中,沒有加強筋的保護,導致鋼筋籠在起吊、下放的動態(tài)過程中產生變形。混凝土澆筑過程中,導管的操作不規(guī)范,提升過快,或者單邊澆筑,產生土體位移現(xiàn)象,使鋼筋籠受力,導致精度受損。因此精度是一個需要系統(tǒng)性控制的問題,難度很大。
由于不均勻的沉降、地下連續(xù)墻結構變形、結構不同階段的受力狀況等原因,也會造成接駁器的最終精度受到影響。
槽壁形狀基本決定了墻體外形,因此槽壁的垂直度是地下連續(xù)墻垂直度控制的關鍵。場地平整度不夠或地基承載力不足,會導致不均勻沉降、測量誤差,這些都是影響槽壁垂直度的因素。而導墻的設置能較好地控制上述因素,因此導墻的施工是槽壁施工垂直度控制的關鍵,導墻質量不過關,必然會影響地下連續(xù)墻垂直度。另外,泥漿護壁效果不好、槽壁開挖工藝不當、槽壁附近荷載超標等都會導致槽壁坍塌。最后,施工機械的選擇也會影響精度,比如抓斗下放的晃動會導致槽壁偏斜。
接縫處理是地下連續(xù)墻防滲的關鍵,首先是接縫的設置,也就是地下連續(xù)墻分幅問題;其次是接縫內外的結構防滲設置,還有接縫的施工質量控制;最后是預防措施和長期防滲的處理原則[3-5]。
1)接縫的設置要先避開框架梁,框架梁設置在2道接縫中間,避免局部應力集中。所有轉角部位不得設置接縫,并且轉角接縫考慮結構受力,宜對稱設計,避免應力集中。接縫應與后澆帶位置對應,有利于應力釋放。建筑設計應避免地下連續(xù)墻開洞,既有利于荷載傳遞,又有利于防滲。
2)柔性接頭有利于結構受力,因此地下連續(xù)墻的接頭應優(yōu)先選用柔性接頭,并設圓形公母接頭,同時在接頭的外側打3根高壓旋噴樁,在內側設置附壁柱,以最大程度地延長水線,增強結構性防滲效果。
3)接縫的施工質量,一般是鋼筋籠、混凝土等材料的質量控制?,F(xiàn)場施工中存在的問題是地下連續(xù)墻接縫兩側跳倉施工中,先施工一側的刷壁問題。刷壁施工一般要求至少20次,并且保證接頭浮漿去除,鐵刷上無泥,否則會導致接縫內夾有泥土,或者冷縫嚴重,在受到荷載作用后,容易產生嚴重的滲漏,對地下連續(xù)墻的整體性也有很大影響。
4)除在接縫處采取了結構抗?jié)B措施外,在結構沉降縫位置內還應預埋注漿管,由于接縫的位置有可能出現(xiàn)錯動,產生漏水現(xiàn)象,所以預留注漿管可以在出現(xiàn)問題后,及時進行補救。
5)地下連續(xù)墻施工中,盡管上述措施能有效地防滲,但是從工程經驗來看,還是會有水滲入,此部分滲入水,應該采用以堵為主、以排為輔的方式。因此,需在地下連續(xù)墻內側設置排水溝、并設置檢修通道,既要保證滲水及時排出,又要保證一旦情況惡化,能夠及時發(fā)現(xiàn)并采取措施。為了地下空間使用的適用性,在留有必要的檢修通道后,砌筑建筑隔墻。
1)接駁器的材料應進行嚴格檢查,棄用不合格產品,避免影響施工精度。對于鋼筋籠的標準尺寸,應加強驗收,查漏補缺,對不合格的部位進行整改,將難點細化,并實現(xiàn)標準化的鋼筋籠制作。
2)接駁器施工質量控制。接駁器施工時,既要保證位置準確、連接可靠,又要保證成品不受破壞,同時還要保證鋼筋籠整體的下放精度。在準確地繪制鋼筋接駁器的翻樣圖后,現(xiàn)場對位置進行定位測量,并且焊接定位鋼筋。接駁器與定位鋼筋焊接后,進行定位復測。確認位置準確后,再與主筋進行焊接,并且保證有3點以上的可靠焊接。已經完成的接駁器應采用保護帽進行保護,有利于后期鋼筋接入。同時,在一組接駁器完成后,設密目鋼絲網進行覆蓋,用扎絲連接于伸頭的定位鋼筋處,防止混凝土污染,避免進行二次鑿除作業(yè)時破壞接駁器。鋼筋籠整體下放時,嚴格利用預先吊點,并應實時利用現(xiàn)場儀器和現(xiàn)場定位基準點進行標高、位置的監(jiān)控和調整。
3)整體沉降對精度的影響。根據經驗,地下連續(xù)墻變形一般在開挖面以上。因此,對于本項目,要控制好③、④層土的變形,即對應位置要采用高壓旋噴樁進行土體加固,并在土方開挖過程中,控制好開挖順序、速度,以減小基坑變形[6-7]。
地下連續(xù)墻垂直度的關鍵影響因素有施工機械、導墻的施工、槽壁開挖、泥漿護壁等。
1)施工單位進場后,宜重新對地下連續(xù)墻位置進行地質探測,調查周邊環(huán)境。根據土質信息、地下連續(xù)墻設計信息、周邊環(huán)境與管線信息、現(xiàn)場的場地條件等要求,選用合適的成槽機。成槽機最好能有一體化的垂直顯示儀和自動糾偏功能,這樣就能隨時進行自我糾正,提高精度和工效。另外,管理人員也應該利用經緯儀同步進行垂直度的觀測,確保垂直度的要求。
2)在選擇成槽機械的基礎上,結合成槽機械信息,進行導墻的設計施工。一般情況下,應利用三軸攪拌樁進行槽壁加固,成槽機移機線路上按需設置重載道路,防止外荷載作用下槽壁坍塌。另外,重載范圍外的場地應進行全面硬化,以利于有組織的排水,防止雨水下滲,引起導墻移位。在攪拌樁的上部,根據地下連續(xù)墻尺寸、位置設置導墻,應保證平面位置準確、承載力足夠,避免槽壁機因定位、承載力問題而出現(xiàn)成槽偏差甚至安全問題。
3)成槽過程中,放樣的準確性、成槽機具精度的局限性、施工工藝對成槽質量的影響等都會造成成槽精度問題。因此,放樣必須進行復測和動態(tài)監(jiān)測。成槽機的自動監(jiān)測與糾偏必須配合現(xiàn)場管理人員同步監(jiān)控。工程上采用“三挖”法成槽,即先開挖兩端,后挖中間。這是因為成槽過程中不可控因素較多,成槽時間較久,有中間一段土體支撐槽壁,能有效地減小槽壁坍塌。另外,一般成槽機“三挖”之后,理論寬度是大于地下連續(xù)墻幅距的,最后一挖會形成半斗空挖,造成受力不均勻,導致開挖的槽壁扭曲。
4)選用膨潤土進行人工造漿,漿液會在槽壁吸附形成泥皮,既可以增強槽壁的整體性,也可以防止?jié){液對槽壁進行侵蝕,同時還可以防止槽壁外側的土體失水,有效控制坍壁的發(fā)生。
本工程“兩墻合一”的地下連續(xù)墻施工過程中,質量要求高、精度要求高、基坑深度較深,對施工造成一定困難。根據工程特點及相關經驗,對各類問題進行仔細分析,合理應對,最終確保了施工質量,保證了地下連續(xù)墻的順利施工。