建筑地基基礎(chǔ)下深埋式防空洞的處理

李書華 唐浩凱 彭曉東

中國建筑第二工程局有限公司 湖南 長沙 410005

1 工程概況

常德碧桂園·十里公園項(xiàng)目位于湖南省常德市武陵區(qū)，總建筑面積420 000 m2，項(xiàng)目分為3個(gè)地塊，即A、B、C地塊。地上最高27層，地下1層，基礎(chǔ)形式為長螺旋鉆孔灌注樁＋獨(dú)立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式為框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，結(jié)構(gòu)抗震等級為三級，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為50 a，為大型民用建筑項(xiàng)目，業(yè)態(tài)為大型住宅社區(qū)、公寓、附屬商業(yè)、幼兒園（圖1）。

圖1 項(xiàng)目效果圖

根據(jù)地勘報(bào)告，本次勘察時(shí)在西南部場區(qū)4#樓處發(fā)現(xiàn)有防空洞（圖2），埋深3.50～8.00 m，呈南北走向，洞室長×寬約為30 m×12 m（通道約160 m×1.6 m，已超出場地范圍），為磚砌體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已棄用，地勘建議基礎(chǔ)施工時(shí)排障。但根據(jù)現(xiàn)場開挖情況，除南北方向防空洞外，場地內(nèi)還存在零星小截面洞室，主洞室平面走向如圖3所示。

圖2 場地內(nèi)防空洞實(shí)景

圖3 場地內(nèi)防空洞分布

根據(jù)《湖南省常德市城市地質(zhì)圖集》（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局編）分析：擬建場地位于洞庭湖中斷坳之常德新斷坳構(gòu)造單元，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以斷塊性活動(dòng)為主，各構(gòu)造單元以斷層為邊界，各斷塊沿著邊緣斷層呈整體性較緩慢地抬升或下陷。在場地內(nèi)及鄰近地段，未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造活動(dòng)斷裂帶，地層及地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，對擬建工程影響小。常德于1631年發(fā)生過里氏6.75級地震，震中位于常德市城北太陽山一帶。

根據(jù)地形、地質(zhì)條件和勘察期間的地表調(diào)查，在可能影響擬建建筑物穩(wěn)定性的范圍內(nèi)，不存在產(chǎn)生崩塌、泥石流等地形條件，不存在產(chǎn)生巖溶和巖溶地面塌陷的巖性條件。場區(qū)及其周邊無采掘活動(dòng)，不存在地下采空區(qū)。地下水資源的開采強(qiáng)度較低，沒有形成區(qū)域性地下水位降落漏斗，未發(fā)生明顯的地面沉降和地裂縫。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為各斷塊沿其邊界呈整體性地緩慢抬升或下陷，擬建場地及鄰近區(qū)域處于緩慢下陷區(qū)，未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)斷裂通過。

本工程主樓均采用長螺旋鉆孔灌注樁，樁徑在800～ 1 200 mm之間，樁長在22～25 m之間，樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，樁端進(jìn)入持力層不小于7 m，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級。

2 施工難點(diǎn)及解決方案

根據(jù)防空洞分布圖，確認(rèn)防空洞主洞下穿3#樓主樓，且部分長螺旋灌注樁要穿越防空洞，如針對此部分樁不采取措施，極易造成漏漿、坍孔，甚至出現(xiàn)吊錘、卡錘及埋錘等危害，對施工安全及進(jìn)度造成影響。

針對上述技術(shù)難點(diǎn)，計(jì)劃采取4種施工方案備選[1-2]。

方案一：整體開挖破除法。先采用大開挖方式，將防空洞上部回填土全部挖掉，然后采用破碎機(jī)將防空洞頂部結(jié)構(gòu)全部破除，將防空洞填起來，再進(jìn)行長螺旋灌注樁及獨(dú)立基礎(chǔ)施工。

方案二：灌注樁采用片石黏土筑壁法施工，獨(dú)立承臺(tái)采用小面積混凝土換填施工。

方案三：灌注樁采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)輔助法施工，獨(dú)立承臺(tái)采用小面積混凝土換填施工。

方案四：調(diào)整基礎(chǔ)形式，將長螺旋鉆孔灌注樁調(diào)整為人工挖孔樁，獨(dú)立承臺(tái)采用小面積混凝土換填施工。

采用方案一，土方開挖量極大，而且土方外運(yùn)受天氣制約，施工進(jìn)度不可控，同時(shí)防空洞破除后仍舊存在漏漿風(fēng)險(xiǎn)，回填量大，另外項(xiàng)目周邊為居民聚集區(qū)，采用破除的方式噪聲太大，污染周邊環(huán)境。采用方案二，防空洞截面大，采用片石黏土筑壁工程量大、成本高、不可控因素多，且存在漏漿及坍孔風(fēng)險(xiǎn)，不適合本項(xiàng)目。方案三的施工進(jìn)度快，施工難度及工程量均最小，各方面均可控，質(zhì)量有保證。方案四的施工質(zhì)量有保證，但施工進(jìn)度慢，該地質(zhì)情況下安全風(fēng)險(xiǎn)較大，安全系數(shù)不如長螺旋鉆孔灌注樁。綜上，采用方案三，即灌注樁采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)輔助法施工，獨(dú)立承臺(tái)采用小面積混凝土換填施工。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 灌注樁長螺旋樁機(jī)全護(hù)筒成孔施工技術(shù)

1）試樁。該處樁基施工前，應(yīng)按照規(guī)范要求先進(jìn)行試樁，按照設(shè)計(jì)要求，同一條件下不少于3根。正式開始施工前，需待試樁報(bào)告出具后且得到設(shè)計(jì)院的確認(rèn)。工程樁的施工工藝及成樁質(zhì)量必須與工程試樁一致。

2）鋼護(hù)筒選擇。根據(jù)超前鉆資料，確定護(hù)筒長度和內(nèi)徑，護(hù)筒長度＝防空洞高度＋防空洞頂?shù)降孛娓叨龋?0 cm，護(hù)筒內(nèi)徑大于樁徑10 cm。護(hù)筒采用厚9 mm鋼板制作，制作時(shí)需采取防止護(hù)筒變形的措施，保證護(hù)筒的質(zhì)量及剛度。

3）鋼護(hù)筒安裝。采用振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒振動(dòng)下沉至防空洞底部，為保證鋼護(hù)筒的強(qiáng)度和剛度，每隔2 m，設(shè)加強(qiáng)鋼板箍增加剛度。為保證鋼護(hù)筒順利下滑，要求樁孔豎直，無歪斜、頸縮。安裝時(shí)，做好旁站工作，防止偏位。

4）鉆孔。鉆機(jī)對準(zhǔn)鉆孔位置后，開動(dòng)鉆桿驅(qū)動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，直到達(dá)到深度要求為止。鉆桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，慢慢提升，清理鉆孔內(nèi)的土方，采用氣舉反循環(huán)或旋挖鉆機(jī)清孔，孔深驗(yàn)收合格后下鋼筋籠，澆筑混凝土。下放鋼筋籠時(shí)需不斷調(diào)整其位置，防止鋼筋籠偏位造成鋼護(hù)筒損壞及偏位。

通過采用鋼護(hù)筒，3#樓下穿防空洞螺旋樁澆筑時(shí)未出現(xiàn)漏漿情況，施工過程安全可靠，澆筑順利。

3.2 單柱承臺(tái)小面積回填施工技術(shù)

除3#樓外，車庫大面積單柱承臺(tái)均位于防空洞上部，針對單柱承臺(tái)，則采用獨(dú)立施工方法，將承臺(tái)落至防空洞底部＋頂部設(shè)置下柱墩的方式處理。

首先，將承臺(tái)位于防空洞頂部的具體位置測量放線并做好標(biāo)記。然后采用挖掘機(jī)及破碎機(jī)將承臺(tái)區(qū)域防空洞破除，防空洞破除范圍為承臺(tái)各邊擴(kuò)大50 cm。承臺(tái)底標(biāo)高＝防空洞底標(biāo)高-承臺(tái)截面高度尺寸。

按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求施工首級承臺(tái)，并將獨(dú)立柱施工至下柱墩底部，就地回填（圖4）。

圖4 承臺(tái)施工剖面

后續(xù)施工按照圖紙要求進(jìn)行。經(jīng)過現(xiàn)場施工，該方案適用于防空洞上部單柱承臺(tái)施工，施工方便，進(jìn)度較快，成本相對較低，滿足質(zhì)量要求。

4 施工質(zhì)量試驗(yàn)檢測及驗(yàn)收

按照設(shè)計(jì)要求，樁身施工完畢后應(yīng)進(jìn)行樁身完整性和單樁豎向抗壓承載力檢測，樁身完整性檢測采用低應(yīng)變動(dòng)測法，檢測數(shù)量不小于總樁數(shù)的30%，且不應(yīng)少于20根，每個(gè)樁下承臺(tái)檢測數(shù)量不少于1根。單樁豎向抗壓承載力采用靜載荷試驗(yàn)檢測，抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，且不得少于3根，當(dāng)單位工程總樁數(shù)少于50根時(shí)，抽檢數(shù)量不少于2根。

通過對主樓樁基進(jìn)行低應(yīng)變及靜載試驗(yàn)，結(jié)果顯示樁基成形質(zhì)量均達(dá)到Ⅱ類及以上標(biāo)準(zhǔn)，滿足要求，最終順利通過地勘、設(shè)計(jì)、建設(shè)單位、監(jiān)理、質(zhì)檢站驗(yàn)收，進(jìn)入下一道工序。

針對獨(dú)立基礎(chǔ)，通過試驗(yàn)采用單柱承臺(tái)小面積回填施工技術(shù)，無論是進(jìn)度、質(zhì)量，還是經(jīng)濟(jì)成本方面，均得到各方的高度認(rèn)可，最終各方同意后續(xù)類似獨(dú)立基礎(chǔ)均采用此方案施工。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過4種施工方案的對比分析，采用方案三經(jīng)濟(jì)效益明顯，具體成本經(jīng)濟(jì)分析如下：

方案一：土方開挖量約為2 000 m3，土方回填量約為1 000 m3，直接經(jīng)濟(jì)成本約為30萬元。

方案二：對樁位混凝土進(jìn)行計(jì)算，所需混凝土約為500 m3，經(jīng)濟(jì)成本約為20萬元。

方案三：采用鋼護(hù)筒，所需經(jīng)濟(jì)成本約為15萬元。

方案四：采用人工挖孔樁，人工費(fèi)較高，成本增加約為40萬元，且安全風(fēng)險(xiǎn)高。

綜上，采用方案三，無論是施工質(zhì)量、工藝進(jìn)度，還是經(jīng)濟(jì)效益，均是最優(yōu)的選擇，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)語

該工程在施工過程中，根據(jù)不同的基礎(chǔ)形式及場地條件選擇合理的施工方案，防空洞處理比較成功。

1）針對樁基穿防空洞的情況，采用全鋼護(hù)筒施工技術(shù)，成功地避免了成樁過程中可能出現(xiàn)的漏漿、坍塌等各類風(fēng)險(xiǎn)及事故的發(fā)生，無論是進(jìn)度還是經(jīng)濟(jì)成本均合理可行。該方案還可用于山區(qū)地形樁基穿越洞穴的情況。

2）針對單柱獨(dú)立基礎(chǔ)位于防空洞上部的情況，采用將承臺(tái)落至防空洞底部＋頂部設(shè)置下柱墩的方式處理。施工簡單，結(jié)構(gòu)受力可靠合理。