芮 揚

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

注漿鋼管斜拋撐是新型內(nèi)支撐體系，施工方便，原材料工廠可預制化，施工中通過圈梁將注漿鋼管與圍護樁體結(jié)合成整體，受力性能較好，易于控制基坑變形[1-4]。結(jié)合工程實踐中監(jiān)測反饋的信息，對注漿工藝進行改進，應用雙囊袋分階段遞進式注漿的創(chuàng)新技術，相較于常規(guī)的鉆孔灌注樁排樁圍護體系，其施工速度快，對環(huán)境污染小，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯；相較于型鋼水泥土攪拌墻，對基坑變形的控制能力更強，在大面積軟土深基坑施工中適用性好，能一定程度減少圍護施工成本。

1 工程概況

某住宅項目位于上海市浦東新區(qū)，包括6棟高層住宅、32棟多層住宅和整體地下車庫等?？偨ㄖ娣e為19.6萬 m2，地上建筑面積約10萬 m2，地下建筑面積9.6萬 m2。

項目基坑面積約11萬 m2，挖深達到5.75 m，為整體地下1層地下室?；又ёo體系采用三軸攪拌樁內(nèi)插預制板樁形式，基坑四周采用鋼筋混凝土圈梁圍檁，圈梁、角撐和預制板樁組成受力整體。同時，在基坑內(nèi)設置φ325 mm×8 mm前撐注漿鋼管斜撐，間距小于5 m，鋼管下部插入坑內(nèi)土體中，上部錨入鋼筋混凝土圈梁，與三軸攪拌樁內(nèi)插預制板樁形成完整的支護體系（圖1）。由于本工程2.5倍基坑開挖深度范圍內(nèi)以粉性土為主，滲透系數(shù)大，透水性好，在動水條件下易產(chǎn)生流砂、管涌等現(xiàn)象。第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為淤泥質(zhì)土，土質(zhì)較為軟弱，具有較明顯的觸變及流變特性，受擾動土體強度極易降低。

圖1 圍護體系實景

2 三軸攪拌樁內(nèi)插預制板樁工藝簡介

在軟土地區(qū)基坑中使用較多的SMW工法樁，可重復利用，在一般小面積基坑施工中施工便捷、經(jīng)濟性適用較高，但其變形較大，對于環(huán)境要求等級較高的區(qū)域，適用效果不佳。

綜合考慮施工工期、經(jīng)濟性及基坑環(huán)境保護要求等，預制混凝土板樁圍護結(jié)構(gòu)剛度大，預制質(zhì)量控制容易，經(jīng)濟性好。使用預制鋼筋混凝土板樁水泥土攪拌墻技術能很好地解決SMW工法樁的相關問題。采用預制鋼筋混凝土板樁水泥土攪拌墻圍護體系，其擋土與止水一體化施工，先行施工攪拌樁，后在水泥土攪拌墻內(nèi)插設預制鋼筋混凝土板樁，并根據(jù)不同環(huán)境條件選擇預制鋼筋混凝土板樁插設施工方法（靜壓邊樁機、履帶吊配合定位架）。

3 前撐注漿鋼管樁的特點及適用性分析

3.1 特點

1）注漿鋼管工廠化加工，構(gòu)件質(zhì)量易于控制，能有效減少對環(huán)境的影響。

2）注漿鋼管長度可根據(jù)基坑開挖深度、環(huán)境條件等因素選擇。

3）機械化施工，對環(huán)境的污染較小，且能縮減大量施工工期，施工過程中無噪聲污染，產(chǎn)生的攪拌樁置換土可在硬化后作為施工便道基層，一定程度上減少了泥漿外運等措施費用。

4）有效突破基坑場地的限制，對場地條件適應性好，施工操作簡單。

5）根據(jù)基坑環(huán)境增加雙囊袋，大大提高了鋼管剛度，減小了基坑變形。

3.2 適應性分析

本施工技術適用于基坑深度不超過7 m，特別是相對環(huán)境保護要求高、場地有局限性的基坑圍護設計、施工。

4 施工工藝及操作要點分析

4.1 施工工藝原理

采用圍護體系結(jié)合坑內(nèi)前撐注漿鋼管圍護體系進行機械化施工，先行施工圍護樁，圍護樁施工完成后利用振動錘施工注漿鋼管，注漿泵進行漿液注漿，根據(jù)不同環(huán)境條件調(diào)整注漿鋼管的角度，一般控制在45°～60°，對于軟土地基區(qū)域，注漿鋼管增設囊袋注漿工藝。注漿鋼管施工完成后進行圍護圈梁施工，圍護支撐強度達到設計強度的80%以上后進行土方開挖。注漿鋼管支撐區(qū)域采用島式挖土，先挖除坑邊寬8 m范圍的土方，待配筋墊層形成并達到養(yǎng)護強度后，再挖除中部土方，基礎底板及相應區(qū)域換撐完成且達到設計強度后拆除支撐，進行結(jié)構(gòu)施工。

4.2 施工工藝流程

場地平整→圍護樁施工→溝槽開挖→樁位測放→鋼管管體加工→鋼管打設→鋼管注漿→碎石填充→灌漿→圈梁施工→土方開挖→配筋墊層施工→底板及換撐施工→注漿鋼管拆除、地下室結(jié)構(gòu)施工

4.3 施工技術控制要點

1）注漿鋼管材料的下料長度允許偏差為50 mm，使用前應清除油污、銹斑。鋼管宜采用套管焊接，套管長度不應小于0.5倍樁徑，型鋼或鋼構(gòu)件宜采用鋼板、角鋼等焊接，如臨空段焊接接頭，連接套管的長度應加長1倍樁徑。

2）鋼管注漿自下而上分點分段進行，注漿鋼管坑底段分段注漿，分段間距不大于3.0 m，梅花形布置，注漿孔直徑8～10 mm，每個孔外設置倒刺，倒刺采用10 mm×10 mm×3 mm角鋼，長15 mm，與鋼管滿焊連接，焊縫尺寸3 mm，同時輔助其他封閉措施，確保出漿孔的有效性。

3）注漿宜采用普通硅酸鹽水泥，水泥應新鮮無結(jié)塊，注漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，并在初凝前用完；注漿時通過注漿泵加壓，低速注入，流量不宜超過40 L/min，在砂性土、粉土中壓力應不超過2 MPa，在黏性土中壓力應不超過1 MPa。注漿漿液水灰比0.5～0.6，單根樁水泥用量按照設計值進行施工，注漿完成后鋼管內(nèi)填滿20～40 mm級配碎石，并用純水泥漿液灌滿。

4）注漿鋼管施工完成且養(yǎng)護后，應委托有資質(zhì)的單位進行鋼管注漿樁靜載荷試驗，確定單樁承載力。

5）支撐強度須達到設計強度80%方可開挖，土方開挖應遵循先撐后挖、限時支撐、嚴禁超挖的原則，無支撐暴露時間控制在8 h之內(nèi)，無支撐暴露長度不大于30 m。開挖應按照分層、分段、分塊、平衡、限時的方法確定順序，基坑分層開挖厚度不應大于4 m，臨時邊坡坡度不大于1∶1.5（暗浜區(qū)域臨時邊坡坡度不大于1∶2.0）。

6）土方開挖采用島式挖土，先挖除坑邊8 m土方，待配筋墊層形成并達到養(yǎng)護強度后再挖除中部土方。配筋墊層設計厚度不應小于200 mm，一端應澆筑至圍護樁邊，另一端從前撐樁入土點外延2～4 m，并在開挖完成后8 h內(nèi)澆筑完成，注漿鋼管與墊層應可靠連接（圖2）。在坑邊配筋墊層施工完畢且養(yǎng)護不少于3 d后，方可大面積分塊分層開挖，開挖流程應根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)特點及環(huán)境制定合理方案。

圖2 注漿鋼管與配筋墊層連接效果圖

7）對于軟土地基區(qū)域，通過在注漿鋼管上增設雙囊袋提供剛度，減小基坑變形。雙囊袋位于注漿鋼管底部，囊袋長6 m、寬1 m，間距1 m，注漿壓力0.5～1 MPa。

8）一般情況下，典型工程囊袋注漿共分4次注漿。第1次注漿時把雙氣囊放于底部，上氣囊打開，注漿量為3桶（1桶為0.5 t水泥，水灰比為0.5～0.6；每次注漿2桶間歇10 min）；第2次注漿時氣囊上提3 m，雙氣囊同時打開，注漿量為2桶；第3次注漿時氣囊上提4 m，雙氣囊同時打開，注漿量為2桶；第4次注漿時氣囊上提3 m，雙氣囊同時打開，注漿量為2桶。

9）支撐拆除應在相應區(qū)域換撐形成且達到設計強度后進行，對基坑變形要求比較高的位置需要待頂板換撐完成后再進行拆除。

支撐拆除可根據(jù)支撐布置形式及結(jié)構(gòu)施工流程分區(qū)、分塊進行，具體各分區(qū)拆除時間、順序應結(jié)合圍護設計意見。前撐注漿鋼管穿底板結(jié)構(gòu)部位需重點處理，以確保結(jié)構(gòu)體系的防水要求（圖3）。

圖3 注漿鋼管穿底板部位封堵效果圖

4.4 質(zhì)量控制要點

1）對于前撐注漿鋼管，施工前檢驗應包括原材料質(zhì)量、鋼管尺寸和施工機械設備；施工檢驗包括定位及安放質(zhì)量、鋼管焊接質(zhì)量、連接節(jié)點質(zhì)量和注漿量；施工后檢驗包括前撐注漿鋼管的承載性能試驗。其中，原材料質(zhì)量、鋼管尺寸、鋼管焊接質(zhì)量、注漿量及前撐樁承載性能試驗為主控項目，其余為一般項目。

2）對砂、石子、水泥、鋼材等原材料質(zhì)量的檢驗項目和方法應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定。

3）注漿鋼管施工完成后，應進行承載性能檢測，檢測時間宜在注漿結(jié)束28 d后，鋼管單樁承載力不應小于設計值。靜載荷試驗時，樁的數(shù)量為總樁數(shù)的1%且不少于3根，變形按總沉降量30 mm控制；加載時沿注漿鋼管樁軸向，設計最大加載量為600 kN。

5 緊鄰在建地鐵的軟土超大基坑施工技術

5.1 基坑施工部署

本工程的地下結(jié)構(gòu)幾乎占滿了整個基地，圍護體邊線與圍墻的距離最小為2 m。其中，場地除東側(cè)靠近云山路一側(cè)有規(guī)劃綠地位置可供臨時使用外，其他方向的地面非常小，給現(xiàn)場施工帶來一定的難度。施工中需策劃好頂板道路問題，保證有條不紊，順利生產(chǎn)。

基坑東側(cè)有在建的軌交14號線，盾構(gòu)邊線與本基坑最短距離為25 m。根據(jù)地鐵公司要求，需在地鐵盾構(gòu)到達本項目附近前完成其鄰近50 m范圍內(nèi)的地下室結(jié)構(gòu)施工。因此，本項目施工分5個區(qū)。

其中，Ⅰ區(qū)為地鐵影響線范圍內(nèi)施工區(qū)域，確保在地鐵盾構(gòu)掘進至本項目前完成地下室結(jié)構(gòu)施工。項目需要充分利用時間與空間效應，在滿足基坑安全的條件下，完成支撐和挖土工作。

5.2 出土方式分析

根據(jù)業(yè)主設計資料及分塊開挖工況，現(xiàn)場已設置3個施工大門，但在施工過程中發(fā)現(xiàn)大門具有一定的局限性。已有的3個大門，分別為北側(cè)碧云路上2個大門（1#、2#）和南側(cè)明月路上1個大門（3#）。這3個大門與1區(qū)距離較遠，挖土運輸距離較長，因此，在云山路明月路路口處新增1個大門（4#）用于開挖及人員進出，加快了出土速度。

5.3 土方開挖分塊流程

土方開挖時分塊之間放坡留土，流水作業(yè)，加強基坑變形控制和環(huán)境保護工作。按后澆帶先后順序劃分5個區(qū)24小塊。具體順序為：Ⅰ區(qū)→Ⅱ區(qū)→Ⅲ區(qū)→Ⅳ區(qū)→Ⅴ區(qū)（每個區(qū)施工時，先開挖前撐式注漿鋼管樁區(qū)域即坑邊6 m寬區(qū)域，待反壓鋼板、配筋墊層施工完畢并養(yǎng)護后，再開挖中心區(qū)域土方），每個區(qū)內(nèi)采用跳倉開挖的施工方式。每個區(qū)開挖到底后立即澆筑墊層，在中心區(qū)域墊層澆筑完成后再開挖另一區(qū)的中心區(qū)域，做到分區(qū)、分塊地施工地下室底板及地下結(jié)構(gòu)。

考慮到施工場地、施工道路布置及材料周轉(zhuǎn)的需要，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)每個區(qū)到底后立即澆筑墊層，在中心區(qū)域墊層澆筑完成后再開挖另一區(qū)的中心區(qū)域，Ⅲ區(qū)頂板施工完成后再進行Ⅳ土方開挖。同樣，Ⅴ區(qū)也在Ⅳ區(qū)頂板施工完成后，由中間向南北兩處大門區(qū)域進行土方開挖。

5.4 地下結(jié)構(gòu)施工階段組織控制

在圍護樁與圍墻距離狹窄的區(qū)域采用施工機械手分段插入施工，距離圍護體較近的圍墻在最初搭設階段采用彩鋼板施工。在該區(qū)域圍護體施工時將彩鋼板圍墻拆除，待圍護施工完成后，將該區(qū)域圍墻采用項目部統(tǒng)一標準進行修繕，保證施工質(zhì)量及工期的實現(xiàn)。

在地下施工階段，對基坑采取分塊施工，并將后施工的分塊作為臨時施工道路及材料周轉(zhuǎn)場地，基礎階段根據(jù)供料計劃，隨到隨入坑，并動態(tài)調(diào)整堆場，實現(xiàn)坑內(nèi)材料近距離供給。

對挖土和頂板施工順序進行合理規(guī)劃，總體考慮由東向西、由兩邊往中間。由于本工程基坑跨度比較大，中間Ⅳ、Ⅴ區(qū)施工區(qū)在四周區(qū)域頂板養(yǎng)護完成后進行施工（重車行走道路底部頂板排架驗算后搭設且不拆除），并將中間連接南北兩側(cè)大門位置區(qū)域的Ⅴ區(qū)最后開挖，以保證場內(nèi)道路的布置及材料的周轉(zhuǎn)場地需要。

地下室挖土、底板、墻頂板分區(qū)、分塊、分階段進行，在總進度計劃不變的條件下，科學有效地利用搭接施工，創(chuàng)造施工操作場地，彌補周邊交通通行條件差、周轉(zhuǎn)場地小等不足。

6 施工監(jiān)測反饋

通過對注漿鋼管設置囊袋并優(yōu)化相關構(gòu)造，提高了注漿鋼管的剛度和與地層的錨固力。

基坑開挖過程中，外部緊鄰的煤氣管沉降小于6 mm（圍護設計要求控制范圍小于10 mm），圍護體測斜小于15 mm。在拆除鋼管樁和地下室反筑回填后，整體測斜不超過40 mm，滿足圍護設計控制要求。

7 結(jié)語

注漿鋼管斜拋撐支撐的圍護形式可以解決圍護靠近紅線的問題。本工程圍護體系中支護結(jié)構(gòu)采用了三軸攪拌樁內(nèi)插預制板樁的形式，預制板樁施工過程中容易擠壓三軸攪拌樁，從而對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在施工中需采取一定辦法減少板樁施工的擠壓效應，合理控制三軸攪拌樁的水灰比和板樁實施的時間段，以達到較好的實施效果。這個問題也可以作為后續(xù)其他類似工程實踐中提升改進的研究點。

結(jié)合攪拌樁內(nèi)置混凝土板樁和坑內(nèi)前撐注漿鋼管的新型圍護施工工藝，很好地克服了場地外側(cè)區(qū)域受限的不利施工條件，實現(xiàn)了圍護結(jié)構(gòu)預制裝配化的施工理念。本工程在施工實踐的基礎上，總結(jié)出上海軟土地基基坑注漿斜拋撐承載力的優(yōu)化措施及不利因素，提煉出一套施工控制技術方法和經(jīng)驗，為后續(xù)類似圍護設計和施工提供了大量的數(shù)據(jù)和實例支撐。