軟土地區(qū)跨基坑圍護(hù)的塔吊基礎(chǔ)處理措施

王永進(jìn) 康緒明

1. 溫州城建集團(tuán)股份有限公司 浙江 溫州 325016；2. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院 黃海水產(chǎn)研究所 山東 青島 266071

1 工程概況

溫州市湯家橋公交總站綜合體（一期）工程用地面積19 244.6 m2，總建筑面積104 230.1 m2。建筑層數(shù)地下2層，公交停車樓6層，建筑高度33.06 m（錯(cuò)層處為35.575 m），商務(wù)辦公主樓地上26層，建筑高度99.95 m；裙房5層，建筑高度22.45 m。

本工程現(xiàn)場(chǎng)布置3臺(tái)塔吊，由于施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，地下室上方90%的面積被6層的公交停車樓、主樓及裙樓占據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)塔吊布置困難。為減少塔吊盲區(qū)、方便塔吊安拆，對(duì)塔吊布置進(jìn)行了優(yōu)化（圖1）。

圖1 塔吊布置平面示意

2 塔吊基礎(chǔ)位置與周邊環(huán)境

本次主要針對(duì)最不利工況的2#塔吊進(jìn)行分析，此塔吊基礎(chǔ)為4樁承臺(tái)基礎(chǔ)，承臺(tái)截面為4 600 mm×4 600 mm×1 500 mm，樁徑800 mm，樁長(zhǎng)42 m，樁基受力類型為端承樁。承臺(tái)的一側(cè)為施工主干道，一側(cè)為基坑，由于場(chǎng)地道路寬度有限，為保證施工主干道暢通，此塔吊基礎(chǔ)只能騎到基坑冠梁的上方，2根樁位于基坑內(nèi)，另外2根樁位于基坑外（圖2）。由于本基坑在基礎(chǔ)底板位置的換撐為滿布厚600 mm素混凝土，為保證樁基與地下室外墻的工作面，故基坑內(nèi)樁基穿過圍檁。

圖2 塔吊承臺(tái)與冠梁關(guān)系

3 塔吊基礎(chǔ)處理方案

3.1 基礎(chǔ)周邊路面加固

由于本工程位于軟土地區(qū)，施工道路在運(yùn)土車的動(dòng)荷載及基坑變形作用下，對(duì)塔吊基礎(chǔ)影響較大，造成塔吊樁側(cè)移量較大，從而引起塔吊承臺(tái)面傾斜。且塔吊基礎(chǔ)受彎變形較大，塔吊在工作時(shí)基礎(chǔ)受力狀態(tài)復(fù)雜，容易引起塔吊基礎(chǔ)失穩(wěn)。為避免基坑失穩(wěn)，采用三軸水泥攪拌樁在塔吊承臺(tái)邊2 m范圍內(nèi)進(jìn)行加固，水泥攪拌樁加固深度按照基坑出土口深度施工（圖3、圖4）。

圖3 路面加固平面

圖4 路面加固剖面

3.2 降低基坑位移的影響

為避免基坑開挖、地下室施工的變形影響，塔吊承臺(tái)底部采用柔性材料與冠梁接觸，確保在基坑設(shè)計(jì)變形范圍內(nèi)冠梁與承臺(tái)有足夠的間隙。本工程基坑設(shè)計(jì)為一級(jí)基坑，基坑壁最大允許變形位移為50 mm，冠梁按照最大變形計(jì)算即冠梁底發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。根據(jù)計(jì)算，冠梁的最大傾斜高度為32 mm，考慮柔性材料在澆筑承臺(tái)混凝土的壓縮變形，且方便基礎(chǔ)承臺(tái)施工，塔吊承臺(tái)底與冠梁頂?shù)拈g隙預(yù)留100 mm。

為盡可能減小塔吊樁穿圍檁時(shí)對(duì)圍檁的受力影響，基坑內(nèi)2根塔吊樁采用組合式格構(gòu)柱樁，減小樁徑與圍檁的開孔尺寸。格構(gòu)柱采用4∠160 mm的型鋼與250 mm×420 mm的綴板焊接而成，格構(gòu)柱的截面為450 mm×450 mm。圍檁上開設(shè)φ600 mm的孔洞，圍檁開孔位置為防止應(yīng)力集中，采用φ22 mm的元寶筋進(jìn)行洞口加筋。格構(gòu)柱采用混凝土澆筑至格構(gòu)柱頂，對(duì)格構(gòu)柱進(jìn)行混凝土灌心處理，增加格構(gòu)柱的剛度。待土方開挖后，將格構(gòu)柱采用∠12 mm的型鋼剪刀撐焊接。

基坑底部素混凝土換撐，為防止換撐帶對(duì)塔吊樁產(chǎn)生剪切應(yīng)力，在換撐帶開孔四周增加鋼筋混凝土梁，以傳遞底板與基坑壁的壓力。防止上部支撐拆除后，基坑底部變形過大擠壓塔吊樁，故此位置采用鋼筋混凝土梁進(jìn)行加強(qiáng)。

4 主要施工技術(shù)

4.1 水泥攪拌樁加固

本工程基坑止水帷幕與被動(dòng)區(qū)加固設(shè)計(jì)采用三軸水泥攪拌樁施工，故塔吊基礎(chǔ)周邊道路加固也采用三軸水泥攪拌樁施工。

三軸攪拌機(jī)施工前，必須先把工程樁孔填實(shí)，然后再進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除攪拌施工區(qū)域內(nèi)的表層雜物和施工堆放材料，路基承重荷載以能行走步履式重型樁架為準(zhǔn)。三軸攪拌機(jī)進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有電纜和其他管線，要全部清理干凈，對(duì)工程樁和支護(hù)樁樁孔要回填礦渣，并且要進(jìn)行壓實(shí)處理，土質(zhì)不好的地方要鋪設(shè)走道板或鋼板。水泥攪拌樁施工流程為：測(cè)量放樣→樁機(jī)就位→開啟空壓機(jī)送漿→攪拌鉆頭噴漿、氣切割土體下沉至設(shè)計(jì)樁底→攪拌鉆頭噴漿、氣切割土體提升至設(shè)計(jì)樁頂→施工結(jié)束移至下一樁位[1-3]。

1）測(cè)量放樣：根據(jù)提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放樣定位及高程引測(cè)工作，并做好永久及臨時(shí)保護(hù)標(biāo)志。放樣定位后做好測(cè)量技術(shù)復(fù)核單，提請(qǐng)監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)收簽證。確認(rèn)無誤后進(jìn)行攪拌施工。

2）三軸攪拌樁孔位定位：按照設(shè)計(jì)要求，該工程三軸水泥土深層復(fù)合攪拌樁樁徑650 mm、間距450 mm，樁機(jī)軸與軸中心間距為450 mm，根據(jù)這個(gè)尺寸，在平行溝槽部位打樁并且?guī)辖z線，再用紅漆畫線定位。

3）樁機(jī)就位：樁機(jī)就位移動(dòng)前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時(shí)清除，樁機(jī)移動(dòng)結(jié)束后認(rèn)真檢查定位情況并及時(shí)糾正。樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用線錘對(duì)龍門立柱進(jìn)行垂直定位觀測(cè)以確保樁機(jī)的垂直度。樁位定位后再進(jìn)行定位復(fù)核，偏差值應(yīng)小于3 cm。

4）漿液拌制：水泥漿攪拌為自動(dòng)攪拌上料系統(tǒng)，開機(jī)前需對(duì)上料計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查，設(shè)置的水泥摻入量、水灰比是否符合設(shè)計(jì)要求，計(jì)量是否準(zhǔn)確等。在三軸攪拌樁機(jī)開機(jī)前，自動(dòng)攪拌上料系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行漿液的攪制，水泥漿配制好后放置時(shí)間不得超過2 h，因故擱置超過2 h以上的拌制漿液，應(yīng)作為廢漿處理，嚴(yán)禁再用。搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔，不得超過12 h。開鉆前要對(duì)拌漿工作人員做好交底工作，拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算。

5）攪拌速度：三軸水泥攪拌樁止水帷幕和被動(dòng)區(qū)土體加固，采用“兩攪兩噴”的施工工藝，水泥和淤泥須均勻攪拌，下沉和提升過程中均為注漿攪拌，同時(shí)嚴(yán)格控制下沉和提升速度：下沉速度為0.5～1.0 m/min，提升速度為1.0～1.5 m/min。

6）注漿：按照三軸攪拌樁的施工工藝，在下鉆時(shí)，注漿的水泥用量占定額量的70%～80%，而提升時(shí)為20%～30%，在樁底部分宜重復(fù)攪拌注漿。按照技術(shù)要求，攪拌要均勻，并且應(yīng)連續(xù)注入拌制好的水泥漿液。注漿時(shí)利用2臺(tái)注漿泵，通過2條管路同Y形接頭在H口進(jìn)行混合，注漿壓力應(yīng)為1.5～2.5 MPa，每臺(tái)泵的注漿流量為80～120 L/min。鉆頭下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)停滯5～10 s再上升，要確保底部攪拌復(fù)合土體與水泥漿液能夠充分拌和。

4.2 格構(gòu)柱安裝

1）綴條柱采用汽車吊配合進(jìn)行安裝，當(dāng)支撐立柱鉆孔灌注樁澆筑結(jié)束后，立即采用吊車把型鋼綴條支撐柱插入到灌注樁上面。

2）吊裝前需測(cè)出立柱樁孔口標(biāo)高，然后由灌注樁孔口標(biāo)高，計(jì)算綴條支撐柱以及第1道支撐底部標(biāo)高，要保證格構(gòu)柱水平和高度位置安放正確。

3）安放前在綴條柱上端中間部位焊一根φ48 mm×2.5 mm鋼管，并標(biāo)上需要進(jìn)入孔深上端終止標(biāo)記到孔口的位置標(biāo)記，在安放時(shí)要正確控制好標(biāo)高。

4）吊裝時(shí)采用14#鋼絲繩，先拴住綴條柱的上端，塔吊起吊后，進(jìn)入孔口時(shí)要保持綴條柱垂直并在孔口中心位置，由2人扶住對(duì)照鉆孔中心緩慢放下，插入鉆孔灌注樁混凝土內(nèi)。

5）為保證綴條柱插入灌注樁位置準(zhǔn)確并且垂直，綴條柱緩慢放下時(shí)，要和上部的鋼管始終保持垂直，并且要始終扶正以確保位于灌注樁孔中心位置，安放時(shí)要控制好格構(gòu)柱上端的標(biāo)高。插入混凝土樁達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在孔口上部采用16#槽鋼固定吊住。

6）在基坑土方開挖時(shí)，格構(gòu)柱外側(cè)的混凝土要及時(shí)清理干凈，并隨基坑開挖深度的加大，及時(shí)進(jìn)行格構(gòu)柱剪刀撐加固。

5 塔吊基礎(chǔ)變形監(jiān)測(cè)

本工程塔吊基礎(chǔ)在2013年5月澆筑完成，2013年6月塔吊安裝，2016年5月塔吊拆除，塔吊基礎(chǔ)最大沉降量為20 mm，塔吊承臺(tái)面高差累計(jì)最大10 mm，塔吊位移10 mm，此位置基坑深土層位移最大為15 mm。塔吊基礎(chǔ)在地下室底板澆筑時(shí)位移達(dá)到最大，此后基本無位移變形。

6 實(shí)施效果

在長(zhǎng)達(dá)3年的使用過程中，從基坑開挖到主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束，本塔吊基礎(chǔ)的變形始終處于受控范圍內(nèi)，滿足塔吊運(yùn)行的受力工況，相對(duì)地降低了工程造價(jià)，節(jié)約工程施工成本，最大限度地方便了塔吊的安裝與拆除工作。隨著城市建設(shè)用地的日趨緊張，施工場(chǎng)地狹小、機(jī)械設(shè)備布置困難，考慮的因素繁多，是將來城市建設(shè)施工面臨的一大挑戰(zhàn)，本塔吊基礎(chǔ)為軟土地區(qū)、復(fù)雜環(huán)境下，塔吊基礎(chǔ)應(yīng)用的另一途徑。