鄰近保護(hù)建筑物的地下連續(xù)墻槽壁加固工藝研究

胡 錦

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

上海正處于高速發(fā)展期，然而高速發(fā)展卻不能忘記對(duì)本土文化的保護(hù)，對(duì)于文化保護(hù)建筑的保護(hù)工作已經(jīng)迫在眉睫。如何在城市發(fā)展與文化保護(hù)之間取得一個(gè)平衡，這是需要去研究和探討的問(wèn)題。以上海市董家渡金融城工程項(xiàng)目中保留建筑天主教堂為研究對(duì)象，采用不同的槽壁加固施工工藝對(duì)天主教堂進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)方案設(shè)計(jì)與研究分別采用三軸攪拌樁、TRD工法、MJS工法將3種槽壁加固施工工藝相結(jié)合進(jìn)行施工[1-4]。研究成果為解決地下連續(xù)墻槽壁加固提供一種新方案，可為類似工程及施工設(shè)備提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于上海市黃浦區(qū)董家渡地區(qū)，北至王家碼頭路、東至中山南路、南至董家渡路、西至外倉(cāng)橋街。項(xiàng)目總建筑面積約1 137 000 m2，涵蓋辦公、酒店、商業(yè)、公寓等功能。地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，基坑總面積為141 000 m2，其中北塊基坑總面積為74 089 m2。

本工程采取分坑施工方式，北塊共分10個(gè)分區(qū)，即A1、F1、G、L、T1、G2、A2、F2、J1、J2（圖1）。

圖1 加固區(qū)域布置

2 工程地質(zhì)

2.1 土質(zhì)構(gòu)成與特征

根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地地基土勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉土和砂土組成，場(chǎng)地揭示土層主要為13個(gè)主要層次及分屬不同層次的亞層。

2.2 水文地質(zhì)條件

1）潛水主要賦存于淺層土中，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，排泄方式主要為蒸發(fā)?？碧狡趯?shí)測(cè)地下水初見(jiàn)水位埋深為2.0～3.0 m，穩(wěn)定水位埋深為1.0～2.0 m（絕對(duì)標(biāo)高1.52～2.81 m）。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-11—2010《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條款，上海地區(qū)水位埋深一般在0.3～1.5 m，年平均水位埋深為0.5～0.7 m。

2）場(chǎng)地內(nèi)承壓水主要為第⑦、⑨層（承壓水），且⑦、⑨層中間無(wú)第⑧層黏性土相隔，水力聯(lián)系貫通，本工程基坑開(kāi)挖深度為12.3～19.0 m，三軸施工深度29.4 m，需施工至⑦1層。

3 三軸攪拌樁施工工藝

三軸攪拌樁工藝用于一般區(qū)域地下連續(xù)墻兩側(cè)槽壁加固。外圍地下連續(xù)墻槽壁加固外側(cè)采用套接一孔法跳打工藝施工。外圍地下連續(xù)墻槽壁加固內(nèi)側(cè)及內(nèi)分隔地下連續(xù)墻兩側(cè)加固采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工，每幅搭接250 mm。三軸攪拌樁加固深度24.1～29.4 m，水泥摻量20%，水灰比1.5。本項(xiàng)目采用JB160步履式三軸攪拌樁樁機(jī)，共進(jìn)場(chǎng)5臺(tái)。

4 TRD工法施工工藝

槽壁加固外邊線距離天主教堂保護(hù)建筑圍墻僅4.5 m，采用常規(guī)的三軸攪拌樁必然會(huì)因土體擾動(dòng)而導(dǎo)致圍墻產(chǎn)生不均勻沉降，繼而引發(fā)裂紋。因此，教堂東西兩側(cè)采取低擾動(dòng)的TRD工法施工。

4.1 主要技術(shù)參數(shù)

本工程教堂周邊地下連續(xù)墻外側(cè)采用單排厚800 mm的TRD工法，采用三循環(huán)水泥土攪拌墻建造工序連續(xù)成墻，TRD工法墻頂標(biāo)高為＋4 m，加固長(zhǎng)度約為215.6 m，樁深為50 m，水泥摻量25%，樁身垂直度偏差不超過(guò)1/250，槽壁加固后土體28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.8 MPa。采用P.O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，TRD工法固化液水灰比1.2，水泥摻量25%（450 kg/m3），挖掘液水灰比為5～10。

4.2 施工工藝

等厚度水泥土攪拌墻建造工序采用三循環(huán)的方式，即切割箱鉆至設(shè)計(jì)深度后，首先通過(guò)切割箱底端注入高濃度的膨潤(rùn)土漿液（挖掘液）先行挖掘地層一段距離（8～12 m）并與原位土體進(jìn)行初次混合攪拌，再回撤挖掘至起始點(diǎn)后，拌漿后臺(tái)更換水泥漿液（固化液），通過(guò)壓漿泵注入切割箱底端并與挖掘液混合泥漿進(jìn)行混合攪拌、固化成墻。TRD工法3循環(huán)建造工序流程如下：

1）測(cè)量放線。施工前，先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，精確計(jì)算出TRD工法止水帷幕中心線角點(diǎn)坐標(biāo)，利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行放樣，并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核，同時(shí)做好護(hù)樁，通知相關(guān)單位進(jìn)行放線復(fù)核。

2）開(kāi)挖溝槽。根據(jù)TRD工法設(shè)備質(zhì)量，TRD工法止水帷幕中心線放樣后，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行鋪設(shè)鋼板等加固處理措施，確保施工場(chǎng)地滿足機(jī)械設(shè)備對(duì)地基承載力的要求，確保樁機(jī)的穩(wěn)定性。用挖掘機(jī)沿試成墻中心線平行方向開(kāi)挖工作溝槽，槽寬約1.4 m，溝槽深度約1.0 m。

3）吊放預(yù)埋箱。用挖掘機(jī)開(kāi)挖深約4.9 m、長(zhǎng)約2 m、寬約1 m的預(yù)埋穴，利用吊車將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴內(nèi)。

4）樁機(jī)就位。由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位，移動(dòng)前看清上下左右各方向的情況，發(fā)現(xiàn)有障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)清除，移動(dòng)結(jié)束后檢查定位情況，樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正。

5）切割箱與主機(jī)連接。用指定的QUY180T履帶式吊車將切割箱逐段吊入預(yù)埋穴，利用支撐臺(tái)固定；TRD主機(jī)移動(dòng)至預(yù)埋穴位置連接切割箱，主機(jī)再返回預(yù)定施工位置進(jìn)行切割箱自行打入挖掘工序。

6）安裝測(cè)斜儀。切割箱自行打入到設(shè)計(jì)深度后，安裝測(cè)斜儀。通過(guò)安裝在切割箱內(nèi)部的多段式測(cè)斜儀，可進(jìn)行墻體的垂直精度管理，通?？纱_保1/250以內(nèi)的精度。

7）TRD工法成墻。測(cè)斜儀安裝完畢后，主機(jī)與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液，預(yù)先切割土層一段距離，再回撤挖掘至原處，注入固化液使其與挖掘液混合泥漿強(qiáng)制混合攪拌，形成等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻。每天開(kāi)始施工時(shí)需相對(duì)前一天的施工段預(yù)留退避區(qū)域。

8）置換土處理。將等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄泥漿統(tǒng)一堆放，集中處理。

9）拔出切割箱。TRD工法止水帷幕各工作段施工結(jié)束后或遇轉(zhuǎn)角處時(shí)，利用吊車將切割箱分段拔出，設(shè)備轉(zhuǎn)移至下一工作面準(zhǔn)備施工。

5 MJS施工工藝

本工程在施工清障過(guò)程中引起了天主堂建筑裂縫開(kāi)展等不利情況，為保護(hù)天主堂建筑，避免在施工過(guò)程中教堂出現(xiàn)進(jìn)一步的開(kāi)裂損壞，結(jié)合專家意見(jiàn)，教堂周邊圍護(hù)設(shè)計(jì)做以下修改：

天主堂北側(cè)、J2分區(qū)南側(cè)因存在地下障礙物，TRD工法樁無(wú)法施工，為避免清障引起天主堂建筑的變形，擬采用MJS工法樁替代TRD作為槽壁加固。同時(shí)，擬加長(zhǎng)該段地下連續(xù)墻長(zhǎng)度至TRD原埋深，兼作基坑止水帷幕。

5.1 主要技術(shù)參數(shù)

本工程教堂北側(cè)地下連續(xù)墻槽壁加固采用直徑2 400 mm的半圓MJS工法樁施工，搭接1 700 mm，共計(jì)29根；其樁頂標(biāo)高為－0.40 m，樁底標(biāo)高為－55.40 m，有效樁長(zhǎng)為55 m；水泥摻量40%，水灰比1.2，采用普通硅酸鹽水泥。

5.2 施工工藝

1）預(yù)成孔。先查明施工區(qū)域內(nèi)地下管線埋深位置、水平走向等情況，再根據(jù)施工圖紙開(kāi)挖溝槽，準(zhǔn)確放樣并經(jīng)監(jiān)理復(fù)核后，采用XY-42A型鉆機(jī)配備導(dǎo)向切削鉆頭進(jìn)行預(yù)鉆孔施工，鉆進(jìn)時(shí)采用膨潤(rùn)土作護(hù)壁泥漿。為保證成孔垂直度，成孔完成后采用套筒鉆頭進(jìn)行掃孔，然后清孔。

2）MJS主機(jī)就位。由吊車配合將MJS前臺(tái)主機(jī)吊放至鋼板上，并將主機(jī)調(diào)平，使MJS鉆頭底部中心對(duì)準(zhǔn)孔位中心，利用主機(jī)動(dòng)力頭下放MJS鉆頭和鉆桿。其間吊車配合拼接鉆桿，連接鉆頭和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)顯示器，在鉆頭無(wú)荷載時(shí)清零。對(duì)接鉆桿和鉆頭，對(duì)接時(shí)認(rèn)真檢查密封圈情況，看是否缺失或損壞以及地內(nèi)壓力是否顯示正常。

3）MJS鉆具下放。利用主機(jī)動(dòng)力頭將鉆具下放至樁底標(biāo)高。其間吊車配合拼裝鉆桿，并連接地內(nèi)壓力數(shù)據(jù)線。

4）高壓噴漿。鉆頭到達(dá)預(yù)定深度后，先開(kāi)回流氣和回流高壓泵，確認(rèn)排漿正常后，再打開(kāi)排泥閥門，開(kāi)啟高壓水泥泵和主空壓機(jī)。在達(dá)到指定壓力并確認(rèn)地內(nèi)壓力正常后開(kāi)始提升。邊提升邊擺噴，直至噴射至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。

5）施工過(guò)程監(jiān)控。施工時(shí)密切監(jiān)測(cè)地內(nèi)壓力，壓力不正常時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整。

6）拆卸鉆桿。當(dāng)提升一根鉆桿后，對(duì)鉆桿進(jìn)行拆卸，注意在拆卸鉆桿的過(guò)程中，認(rèn)真檢查密封圈和數(shù)據(jù)線的情況，看是否損壞，地內(nèi)壓力顯示是否正常。如有問(wèn)題及時(shí)排除。拆卸鉆桿后，需及時(shí)對(duì)鉆桿進(jìn)行沖洗及保養(yǎng)。

7）泥漿處理。噴漿過(guò)程中的返漿，利用污水泵送入集土坑，泥漿經(jīng)沉淀挖出晾曬后，達(dá)到運(yùn)送要求即可集中裝車外運(yùn)。

8）移機(jī)就位。合理利用噴漿間期的時(shí)間，進(jìn)行下一樁位的預(yù)成孔、外套管下放及頂升架安放，待噴漿至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，直接移機(jī)下一孔位，重復(fù)步驟3～8進(jìn)行施工。

9）周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)。采用MJS工法施工時(shí)，監(jiān)測(cè)方也須加強(qiáng)天主教堂建筑的沉降和變形監(jiān)測(cè)，為施工提供指導(dǎo)。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)不同情況采取不同施工工藝，有效地減少了教堂因不均勻沉降及施工擾動(dòng)產(chǎn)生的變形。

開(kāi)挖前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，天主教堂最大累計(jì)垂直位移2 cm，傾斜率小于1%；開(kāi)挖后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，天主教堂最大累計(jì)垂直位移3.5 cm，傾斜率小于2%。施工產(chǎn)生的沉降均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，可為相關(guān)保護(hù)建筑物側(cè)的槽壁加固施工提供參考。