安國陽，龔治，李平山，田苑 （中建二局安裝工程有限公司，北京 100160）

0 引言

目前，在大量基坑工程開挖過程中，采取的施工降排水措施主要是通過圍護結(jié)構(gòu)形成止水帷幕，防止地下水滲入基坑，同時采取主動降水技術(shù)進行水位降深。另一方面采取的圍護結(jié)構(gòu)多為混凝土樁、地下連續(xù)墻等，這些基坑圍護結(jié)構(gòu)和降水技術(shù)存在資源浪費、地下水環(huán)境破壞、地表沉陷、施工噪聲污染以及施工大氣污染的問題，不僅與綠色建筑的理念相差甚遠，也給生存環(huán)境帶來沉重負擔[1-3]。發(fā)展可持續(xù)的基坑工程支護技術(shù)成為目前最為重要的研究方向，本文嘗試結(jié)合實際工程項目，通過基坑支護形式采用水泥土壓灌樁與H 型鋼相結(jié)合的圍護結(jié)構(gòu)以及可回收再利用預(yù)應(yīng)力錨索，分析其綠色施工技術(shù)，以實現(xiàn)基坑工程施工的環(huán)境友好并降低造價成本。

1 工程概況

江西東方雨虹生產(chǎn)基地項目（二期）占地面積約為72000m2，建筑面積約為31700m2，主要由卷材車間、庫房二、庫房三、庫房五、瀝青防水涂料車間、鍋爐房、生產(chǎn)回收間、危廢品庫、瀝青儲罐區(qū)、污水處理站、雨水收集池1、雨水收集池2 和事故水池這8 個建筑物、5 個構(gòu)筑物組成，其中建筑物地上為1～3 層，構(gòu)筑物地下池體居多，屋面防水等級為二級，建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有樁基基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)，構(gòu)筑物有筏板基礎(chǔ)，地上結(jié)構(gòu)為門式剛架，框架、排架結(jié)構(gòu)。

場地地形較為平坦開闊，地勢起伏平穩(wěn)，研究基坑為雨水收集池2 及事故水池深基坑，基坑等級為二級，基坑周邊1 倍基坑深度范圍內(nèi)無既有建筑物，基坑呈矩形狀，基坑面積為877.00m2，基坑周長為190.20m，基坑深度為3.50～7.20m，坑頂?shù)孛鏄烁?2.50m，基坑底標高為55.30～59.00m。其中，雨水收集池2 為地下一層，占地面積605.00m2；事故水池為地下一層，占地面積344.52 m2?；又ёo采用樁錨支護，樁墻的結(jié)構(gòu)形式為水泥土樁墻+型鋼，錨索為預(yù)應(yīng)力可回收錨索，基坑施工完成后均可回收內(nèi)插型鋼以及預(yù)應(yīng)力鋼絞線，達到了資源回收再利用，水泥土樁墻施工就地攪拌成墻，無廢漿廢液，減少了工程建設(shè)污染和環(huán)境破壞，屬于綠色施工支護技術(shù)，基坑的圍護斷面如圖1所示。

圖1 基坑樁錨支護斷面圖

2 場區(qū)工程地質(zhì)背景

根據(jù)《江西東方雨虹生產(chǎn)基地項目（二期）工程巖土工程勘察報告（詳勘階段）》鉆探揭露，場地勘探深度內(nèi)地層結(jié)巖性分為①素填土、②粉質(zhì)粘土、③全風化千枚巖、④強風化千枚巖、⑤中風化千枚巖，覆蓋層的工程地質(zhì)特性如表1 所示。場區(qū)巖石層的工程地質(zhì)特性表2 所示。

表1 場區(qū)覆蓋層的工程地質(zhì)特性

表2 場區(qū)巖石層的工程地質(zhì)特性

3 基坑樁錨支護綠色施工技術(shù)

3.1 基坑長螺旋壓灌水泥土樁墻綠色施工技術(shù)

采用長螺旋壓灌水泥土樁墻可以實現(xiàn)水泥與原有土體的相互拌合成墻，其成樁均勻性使得樁體起到了良好的防水隔水作用，工作原理類似于止水帷幕，避免了傳統(tǒng)基坑工程開挖前的降水施工。而內(nèi)插的H 型鋼則作為墻體的補強構(gòu)造，形成剛度和強度連續(xù)完整的擋土受力構(gòu)件，具備了受彎和抗?jié)B雙重功能的結(jié)構(gòu)，基坑施工完成后再將H 型鋼拔出，因此，長螺旋成為綠色施工技術(shù)的關(guān)鍵[4]。長螺旋壓灌水泥土樁墻的施工流程如圖2所示。

圖2 基坑長螺旋壓灌水泥土樁墻綠色施工流程

長螺旋壓灌水泥土樁墻可以就地取土，并在地表將土體與水泥進行混合攪拌，通過長螺旋鉆機向地下進行壓注，因此，長螺旋壓灌水泥土樁墻的適用地層較廣，從松散軟弱的填土、淤泥質(zhì)土到堅硬的黏土、砂土，甚至還有圓礫的混合土層都適用[5]。在設(shè)計和施工時，長螺旋壓灌水泥土樁墻的水泥土配備直接關(guān)系到樁墻的均勻性、穩(wěn)定性、防水性和強度，也為了更好地節(jié)約水泥土的用量，滿足綠色施工的技術(shù)要求，減少施工階段長螺旋壓灌水泥土的工程量，以避免基坑施工完成后，H 型鋼被拔除，遺留的硬化水泥土對地下環(huán)境造成影響，需要對水泥土的摻入比進行優(yōu)化確定。為此，在施工階段，采用現(xiàn)場測試的方法對不同水泥土摻入比的試樣進行了抗壓強度測試、滲透系數(shù)以及塌落度測試，結(jié)果如圖3 所示。從圖中可以看出，隨著水泥土摻入比的增加，水泥土樁墻的抗壓強度呈近線性增加，而滲透系數(shù)呈非線性減小，表明水泥土樁墻的力學性能和防水性能均得到了提高。在水泥土摻量從10%增加至14%時，水泥土樁墻的塌落度不斷減小，水泥土摻量在14%增加至18%時，水泥土樁墻的塌落度基本不變，水泥土摻量大于18%后，水泥土樁墻的塌落度又呈現(xiàn)減小的趨勢。一般而言，水泥土樁墻的滲透系數(shù)在1.3×10-7～1.5×10-7cm/s、抗壓強度在1.5MPa 時，可以取得較好的支護效果和經(jīng)濟效益，因此，綜合分析可以確定施工時水泥土樁墻的水泥土摻入比為16%。

圖3 長螺旋壓灌水泥土樁墻水泥土摻入比的確定

在水泥土樁墻施工平面布置形式上，可以將水泥土樁墻的布樁形式分為一排或者雙排，相對于一排水泥土樁墻而言，雙排水泥土樁墻在受到土壓力作用下，前后排的密實程度更為緊密，樁間的搭接施工也更為簡便、可靠性高[6]。樁體內(nèi)的H 型鋼內(nèi)插，也可以根據(jù)受力分析情況，采取3 種方式，分別為密插、隔一插一、隔一插二，兩種材料的合理配置極大地發(fā)揮了各自的材料性能，發(fā)揮了止水和受力的雙重作用，如圖4 所示[7]。

圖4 長螺旋壓灌水泥土樁墻的施工平面布置形式

3.2 基坑H型鋼插拔綠色施工技術(shù)

可回收H 型鋼是長螺旋壓灌水泥土樁墻+H 型鋼圍護結(jié)構(gòu)最為重要的綠色施工技術(shù)。H 型鋼的插拔工藝直接關(guān)系到鋼材的回收率。由于鋼材在施工過程中容易受到水環(huán)境的腐蝕，導(dǎo)致水泥土對H 型鋼握裹力增加，摩擦力消耗了驅(qū)動力，結(jié)果使得H 型鋼插入和拔起困難，通過對H 型鋼涂刷減阻劑進行摩擦力消除來減小摩阻力。

為了研究H 型鋼在拔起時的受力變化情況，在H 型鋼中埋入了位移傳感器，觀測H 型鋼拔起力與位移的變化關(guān)系，結(jié)果如圖5 所示。從圖中可以看出，H型鋼在拔起回收過程中，其拔起力和位移的變化大致經(jīng)歷了四個階段：在第I階段，H 型鋼的位移變化慢，而拔起力則增加迅速，這個階段H 型鋼的上部往往已經(jīng)出現(xiàn)松動，而下部仍然紋絲不動，主要克服水泥土對H 型鋼的握裹力；在第II階段，H 型鋼的拔起力隨著位移的增加而迅速增加，達到峰值后又迅速減小，峰值減小的原因是水泥土對H 型鋼握裹力的消失，同時H 型鋼出現(xiàn)向上滑動的趨勢，摩擦力為滑動摩擦力；在第III 階段，H 型鋼的拔起力隨著位移的增加呈近線性減小，這個階段的拔起力主要克服H型鋼的滑動摩擦力、H 型鋼的重量以及由材料彎曲造成的阻力；在第IV 階段，H型鋼的拔起力較小且迅速減小，為H 型鋼拔出階段。由此可知，第II 階段是拔起施工的關(guān)鍵階段，H 型鋼的拔起力出現(xiàn)極限峰值，受力復(fù)雜。

圖5 H型鋼回收施工時位移-拔起力變化曲線

3.3 基坑可回收錨索綠色施工技術(shù)

目前大部分的預(yù)應(yīng)力錨索均在基坑施工完成后作為永久置留構(gòu)件，但對于運營階段的地下工程結(jié)構(gòu)而言卻無任何用處，反而會占用周邊地下空間，影響后續(xù)地下工程的建設(shè)。采用可回預(yù)應(yīng)力錨索則可以有效減小此類問題，同時達到回收鋼絞線的目的，實現(xiàn)綠色施工[8]。

在施工可回收錨索時，應(yīng)對基坑周邊的巖土工程環(huán)境、錨固設(shè)計條件等進行掌握，隨后采用鉆機進行鉆孔，鉆孔在水平方向上的間距誤差應(yīng)小于10cm，在垂直方向上的鉆孔間距誤差也應(yīng)小于10cm，鉆具將預(yù)應(yīng)力錨索放入預(yù)定位置，并進行灌漿固結(jié)，灌漿的水泥砂漿水灰比為0.40～0.45，并采用張拉設(shè)備進行張拉錨固，以保證預(yù)應(yīng)力錨索的正常服役。錨索回收時，鋼絞線的露出段為鋼管式承載頭，采用前卡式張拉千斤頂連接鋼管式承載頭對預(yù)應(yīng)力鋼絞線進行預(yù)抽拉，鋼絞線的端部發(fā)生位移，在抽拔的過程中也不斷地對油缸壓力進行讀數(shù)監(jiān)測，直至鋼絞線全部拉出，經(jīng)過監(jiān)測表明，本工程的預(yù)應(yīng)力回收時，鋼管式承載頭可以滿足基坑預(yù)應(yīng)力錨桿回收的張拉要求，油缸壓力最大值為6.5MPa，最后基本穩(wěn)定在2.3MPa，實現(xiàn)了錨桿的綠色回收。

4 結(jié)論

以江西東方雨虹生產(chǎn)基地項目（二期）為研究對象，支護形式采用水泥土壓灌樁與H 型鋼相結(jié)合的圍護結(jié)構(gòu)以及可回收再利用預(yù)應(yīng)力錨索，分析支護結(jié)構(gòu)的綠色施工技術(shù)，得到以下三個結(jié)論。

①隨著水泥土摻入比的增加，水泥土樁墻的抗壓強度呈近線性增加，而滲透系數(shù)呈非線性減小，表明水泥土樁墻的力學性能和防水性能均得到了提高；水泥土樁墻的塌落度整體上隨水泥土摻入比的增加呈現(xiàn)減小的趨勢。

②由于鋼材在施工過程中容易受到水環(huán)境的腐蝕，導(dǎo)致水泥土對H 型鋼握裹力增加，摩擦力提高。通過對H 型鋼涂刷減阻劑進行摩擦力消除來減小摩阻力，經(jīng)監(jiān)測，H 型鋼在拔起回收過程中其拔起力和位移的變化大致經(jīng)歷了四個階段，第II 階段是拔起施工的關(guān)鍵階段，H型鋼的拔起力出現(xiàn)極限峰值，受力復(fù)雜。

③經(jīng)過監(jiān)測表明，本工程的預(yù)應(yīng)力錨索回收時，鋼管式承載頭可以滿足基坑預(yù)應(yīng)力錨桿回收的張拉要求，油缸壓力最大值為6.5MPa，最后基本穩(wěn)定在2.3MPa，實現(xiàn)了錨桿的綠色回收。