姜樹震

(中鐵建設集團有限公司 北京 100039)

1 引言

隨著城市化建設進程加快，建設工程深基坑項目日漸增多，特別是高水位地區(qū)對基坑支護工程的止水、抗?jié)B要求越來越高。傳統(tǒng)工藝對止水效果、垂直度和質(zhì)量較難控制，堅硬復雜地質(zhì)條件下更加存在施工效率低的弊端。采用“CSM+TRD”地下連續(xù)墻技術能夠較好地解決高水位地質(zhì)條件下止水、抗?jié)B和深基坑大粒徑卵石層基坑支護連續(xù)成墻的難題。

2 工程概況

豐臺區(qū)全鑫園住宅小區(qū)工程總建筑面積91 343.9 m2。基坑面積 26 350 m2，周長 1 158 m，形狀近似“L”形。西側(cè)基坑長335 m、寬54 m，開挖深度6.91～8.46 m，支護深度15.5 m?；娱_挖范圍內(nèi)共2層地下水，最高地下水位埋深僅為1.6 m。

基坑東側(cè)為已建珠光御景住宅小區(qū)，基坑北側(cè)的地下車庫西北角與陜京燃氣管道相鄰，管道中心軸線距地庫開槽邊線最近約10.57 m。管理單位要求管道5 m范圍內(nèi)不得進行任何施工作業(yè)并做重點保護，在此范圍內(nèi)可供基坑支護施工的作業(yè)面極其有限。工程基坑周邊環(huán)境見圖1。

圖1 全鑫園住宅小區(qū)基坑周邊環(huán)境平面

根據(jù)地勘報告，擬開挖場區(qū)地層存在2.8～3.9 m深度的大粒徑卵石(卵石粒徑達40～50 cm)地質(zhì)層，因此止水帷幕需進入到卵石層以下的礫巖層才能保證良好的止水效果[1]。

綜合考慮地質(zhì)條件、基坑止水及周邊環(huán)境因素，最終采用“CSM+TRD”地下連續(xù)墻技術進行本工程的基坑支護施工。該技術先采用雙輪銑深層攪拌技術(CSM)進行土層切削，切削至大粒徑卵石層后，采用抓斗成槽機將大粒徑卵石抓出至設計高度，然后采用TRD技術進行水泥土連續(xù)墻的注漿和攪拌工作，最后插入大截面H700型鋼，形成800 mm寬型鋼水泥土地下連續(xù)墻[2]。

3 支護設計

根據(jù)地勘報告，需要進行不同土層施工段、不同支護剖面的深化設計，確定每一支護層的施工深度，結合工程地質(zhì)條件及周邊條件確定止水帷幕深度、H型鋼插入深度、型鋼間距布置與高壓旋噴預應力錨桿位置、長度、角度等關鍵技術參數(shù)及特殊支護剖面設計等。由此，將本工程的基坑支護共劃分為多個剖面[3]，典型設計[4]剖面見圖2～圖3。

圖2 西側(cè)基坑典型剖面(緊鄰住宅樓一側(cè))支護設計(單位：mm)

圖3 北側(cè)基坑典型剖面(陜京燃氣管線一側(cè))支護設計(單位：mm)

東側(cè)基坑緊鄰已建小區(qū)住宅樓，需調(diào)整錨桿的角度，避開既有住宅樓基礎；北側(cè)基坑緊鄰陜京燃氣管線，需調(diào)整錨桿位置。

4 施工技術及控制要點

4.1 定位測量放線

根據(jù)測繪公司提供的坐標及高程控制點，繪制基坑支護放線圖，由專業(yè)測量員確定地下連續(xù)墻的中心線及內(nèi)外邊線，同時在基坑外側(cè)定位一條施工控制線，作為基坑支護施工總體控制線。

4.2 導槽開挖

采用PC200反鏟挖掘機進行導槽開挖。導槽開挖寬度0.8 m、深度1 m，沿墻體布置，用作CSM攪拌泥漿與水置換的導槽。

4.3 雙輪銑切削施工

(1)將雙輪銑設備的銑輪對準地下連續(xù)墻邊線，并對位置進行復核。

(2)雙輪銑設備銑頭持續(xù)深入地下，雙輪攪拌的同時注入水及高壓空氣并對土體進行切削，形成矩形槽段的水泥土漿，保證泥漿比重不大于1.3 g/cm3。

(3)依據(jù)雙輪銑機械顯示面板的回傳數(shù)據(jù)，雙輪銑切削至卵石層后停止。

(4)銑輪平面偏差不大于±30 mm，桅桿垂直度偏差不大于1/300，下沉切削速率不大于1.2 m/min，提升速率[5-6]不大于1.8 m/min。提升時，孔內(nèi)不能有負壓力以免對周圍土體產(chǎn)生過大擾動，銑輪旋轉(zhuǎn)速度和提升速度相互匹配，保證對土體充分切削與拌和。

(5)雙輪銑掘削施工過程中，應注意觀察顯示面板顯示的齒輪油壓力、液壓油壓力、齒輪箱溫度等的變化，并結合勘查報告中的地質(zhì)剖面，對銑輪的旋轉(zhuǎn)速度、掘削下沉速度及時進行調(diào)整。針對不同土層，銑輪的旋轉(zhuǎn)速度可參照以下數(shù)據(jù)：黏土為20～30 rpm；粉質(zhì)黏土、標貫擊數(shù)不大于50擊的粉土及砂土為20～26 rpm；標貫擊數(shù)大于50擊的粉土及粉砂為14～20 rpm。

(6)雙輪銑在切削掘進施工過程中，為避免黏性土附著在銑頭上，在注入高壓空氣的同時，可來回提升鉆桿竄動銑頭，并適當降低銑頭掘削下沉速度、提高銑輪旋轉(zhuǎn)速度。

4.4 抓斗成槽機清理卵石

同一槽段雙輪銑施工完畢后，采用GB46型液壓抓斗成槽機下抓，將卵石層清理干凈，抓斗抓至設計高度(見圖4)。在抓斗成槽機清理卵石過程中，嚴格控制抓斗的下沉位置偏差，避免抓斗成槽機對周邊土體的破壞，減少后續(xù)連續(xù)墻成墻出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象[7]。

圖4 抓斗成槽機清理卵石

4.5 回填素土

卵石清理完成后回填素土，將成墻槽填滿。回填素土的壓實系數(shù)根據(jù)水泥摻入量來確定，水泥摻入量為25%時，則回填土量需達到槽內(nèi)體積總量的75%以上，回填素土量宜多不宜少。

4.6 TRD前行切削

素土回填完成后進行TRD設備安裝就位，對回填素土進行切削至設計深度[8]。設備行進速度控制在3～5 cm/min，可保證素土切削充分(見圖5)。

圖5 TRD前行切削示意

4.7 TRD回程攪拌

TRD設備前行切削完畢后進行回程攪拌，將素土與水泥土漿重新進行拌和，確保素土與水泥土漿充分接觸?；爻绦羞M速度控制在8 cm/min以內(nèi)，確保素土充分與水泥土漿融合。

4.8 TRD攪拌、注漿成墻

TRD回程攪拌[9]完畢后進行水泥注漿攪拌成墻。注漿攪拌時的行進速度根據(jù)注漿量[10]確定，水泥摻入量在25%時，計算單位時間的注漿量與單位行程時間對應的槽段體積，確定行進速度。

本工程地下連續(xù)墻深度為15.5 m，寬度為0.8 m，原狀土土體容重為1 950 kg/m3，水泥摻入量為25%，則1 m長度的水泥用量：15.5 m×0.8 m×1 950 kg/m3×25%=6 045 kg/m，即1 m長度需要注入6.045 t水泥。后臺注漿機工作效率為300 kg/min，計算每米注漿需用時間t=6 045/300=20.15 min。因此行進速度應≥20.15 min/m。

注漿水泥宜采用強度等級不低于P.O42.5級的普通硅酸鹽水泥。在填土、淤泥等特別軟弱的土中以及在較硬的砂性土、砂礫土中，因掘進速度較慢，水泥用量應適當提高。具體水泥用量按表1確定。

表1 水泥用量

4.9 H型鋼打入施工

型鋼在地下連續(xù)墻施工結束后30 min內(nèi)依靠自重打入，打入前應檢查其平整度及接頭焊接質(zhì)量。

H型鋼下口使用定位卡控制，上部采用2臺經(jīng)緯儀，在X方向和Y方向分別控制垂直度，以確保型鋼的整體垂直度(見圖6)。

圖6 型鋼垂直度控制示意

型鋼要預先均勻涂刷減摩劑，厚度不小于1 mm。當型鋼打入困難時可采用液壓振動錘輔助錘擊下沉，不得采用多次起吊型鋼并松鉤下落的插入方法。

4.10 冠梁施工

冠梁采用鋼筋混凝土澆筑，其質(zhì)量要求需依據(jù)國家規(guī)范[11]，在此不進行贅述。在冠梁澆筑之前，對冠梁高度范圍內(nèi)的型鋼表面需包設10 mm厚硬紙殼，避免型鋼與冠梁混凝土直接接觸，以方便后期起拔工作。

4.11 地連墻成墻

冠梁施工完畢達到設計強度后即可分步開挖。水泥土連續(xù)墻施工過程中穿插施作基坑的疏干井和觀測井并加強對井的保護，同時按要求進行深基坑相關的變形監(jiān)測和周圍建筑物的沉降觀測(見圖7)。

圖7 型鋼水泥土連續(xù)墻成墻

4.12 型鋼回收

地下連續(xù)墻與主體結構地下室外墻之間的空隙必須按要求回填，回填完成后才能進行型鋼的拔除回收。起拔采用專用液壓起拔機，機器型號依據(jù)型鋼插入深度、規(guī)格及施工情況選擇。型鋼拔除后的空隙，采用細砂和水泥漿液及時回填。

5 結束語

通過“CSM+TRD”地下連續(xù)墻綜合施工技術的應用實踐，成功解決了豐臺區(qū)全鑫園住宅小區(qū)工程基坑支護面臨的緊鄰既有建筑物、高地下水位、大粒徑卵石層的難題，大大減少了較傳統(tǒng)支護施工鋼筋、混凝土等作業(yè)過程，最大限度避免了對周邊既有建筑物及各類管線的擾動和不利影響。應用本技術形成的地下連續(xù)墻無冷縫，止水效果非常明顯。并且CSM和TRD設備占地面積小，移動靈活，CSM銑頭和TRD鏈刀在設備前部，橫向移動行進，可施工部位距離障礙物接近0 m[12]，成功解決了本工程基坑西側(cè)及北側(cè)緊鄰管線的基坑支護問題。將原狀土注入水泥攪拌后插入大截面H型鋼，大大減少了傳統(tǒng)工藝旋挖鉆孔、鋼筋籠加工、混凝土澆筑等時間，工期比傳統(tǒng)工藝節(jié)約20 d以上?！癈SM+TRD”地下連續(xù)墻綜合施工技術可為同類地質(zhì)條件下的基坑支護施工提供借鑒。