深基坑逆作法在巖層地區(qū)的應(yīng)用

陸 寧

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，土地資源越來越緊張，城市建筑以及交通設(shè)施的深度紀(jì)錄不斷被刷新。逆作法作為一種利用主體地下結(jié)構(gòu)全部或部分作為內(nèi)支撐的深基坑施工工法，在巖層地區(qū)的深基坑工程中也得到了越來越多的運(yùn)用。

隨著基坑深度的增加，逆作法的施工精度要求與巖層地區(qū)的中風(fēng)化巖之間的問題也日益顯現(xiàn)，因此，探討并分析巖層地區(qū)逆作法施工控制措施是十分必要的，可為長三角地區(qū)以后的工程提供技術(shù)指導(dǎo)，提高施工水平，推廣巖層區(qū)域逆作法技術(shù)，并給此類工程提供寶貴的經(jīng)驗。

1 巖層對逆作法影響

以南京地區(qū)為例，該地區(qū)⑤2層、⑤3層存在中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，平均強(qiáng)度在4 MPa左右，逆作法施工對地下連續(xù)墻質(zhì)量、一柱一樁施工垂直度、挖土機(jī)械均有一定的要求。巖層的存在，在一定程度上對逆作法各項施工工序的精度均帶來影響。

根據(jù)規(guī)范要求，一般地下連續(xù)墻成槽施工采用具有糾偏功能的成槽設(shè)備，槽壁的垂直度偏差不大于1/300。在巖層地區(qū)進(jìn)行的成槽施工，由于巖層的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通土體，僅靠成槽機(jī)設(shè)備自身難以達(dá)到要求。同時一柱一樁的垂直度控制對于逆作法來說至關(guān)重要，成孔垂直度精度要求必須得到保證，而巖層的存在導(dǎo)致普通鉆孔樁機(jī)施工效率極其低下，且容易產(chǎn)生偏差，難以達(dá)到成孔垂直度偏差不大于1/150、立柱樁范圍成孔垂直度偏差不大于1/200的精度要求。

另外，在基坑開挖進(jìn)入中風(fēng)化巖層以后，采用普通挖機(jī)進(jìn)行土方作業(yè)的挖土效率大大降低，施工進(jìn)度也難以得到保證。為此，對于成槽、鉆孔、取土機(jī)械的選型及后續(xù)措施需進(jìn)一步進(jìn)行研究。

以下以南京財政廳車庫項目為例，介紹了巖層地區(qū)逆作法的實施要點。

2 工程背景

江蘇省財政廳院落改造項目位于南京市北京西路與西康路交會處東南隅，北鄰北京西路（路中地下為在建地鐵4號線），南鄰天目路，西側(cè)為天目大廈，基坑面積約1 100 m2，周長約150 m，地下8層，挖土深度27.65 m。該項目地處南京市繁華的市中心區(qū)域，地理位置優(yōu)越，社會影響廣泛。

2.1 地質(zhì)概況

該工程根據(jù)巖土體巖性、結(jié)構(gòu)、成因類型、埋藏分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的異同性，可將勘察深度范圍內(nèi)巖土體劃分為5個工程地質(zhì)層、11個亞層，其中⑤2、⑤3層為泥質(zhì)砂巖（中風(fēng)化），對逆作法施工影響較大。工程所處區(qū)域地層從上至下依次為①1雜填土、①2素填土、②1黏土、粉質(zhì)黏土、②2黏土、淤泥、②3粉質(zhì)黏土、③粉質(zhì)黏土、③e含卵礫石粉黏土、⑤1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、⑤2中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、⑤3中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。

2.2 圍護(hù)概況

基坑周邊普遍采用厚1 000 mm “兩墻合一”地下連續(xù)墻（圖1），普遍深度為38 m，地下連續(xù)墻底部進(jìn)入⑤2、⑤3層7～15 m，最大單軸抗壓強(qiáng)度為36.1 MPa。支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件采用鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁，立柱樁為φ1 200 mm旋挖灌注樁，立柱為φ500 mm×25 mm圓管鋼柱，柱內(nèi)混凝土灌實，樁基底標(biāo)高為－46.45 m，凈深為45.70 m。立柱的垂直度不大于基坑開挖深度1/600。立柱樁要求垂直度為1/500，精度要求極高。

圖1 圍護(hù)平面布置

3 入巖逆作成套施工技術(shù)

3.1 深嵌巖地下連續(xù)墻快速成形技術(shù)

該工程地下連續(xù)墻槽段進(jìn)入⑤2、⑤3層泥質(zhì)砂巖7 m以上（中風(fēng)化），槽段垂直度設(shè)計要求1/500，較常規(guī)1/300的精度大大提升。若僅靠成槽機(jī)挖至⑤2層有一定的難度，為此，對成槽機(jī)進(jìn)行技術(shù)更新，調(diào)整成槽機(jī)的抓斗質(zhì)量、提升力、咬合力等技術(shù)參數(shù)，同時為確保地下連續(xù)墻嵌入巖層7 m以上的施工精度，保證進(jìn)度，采用“抓、鉆、沖融合”的施工工藝，即采用1臺旋挖機(jī)及1臺砸錘配合成槽機(jī)施工。

旋挖鉆機(jī)針對⑤1及⑤2層中風(fēng)化巖層采用鉆進(jìn)取土的方式成槽，能大大緩解成槽機(jī)的作業(yè)量，減少成槽時間，提高工作效率，且對環(huán)境影響小。

通過施工，對于巖層地區(qū)地下連續(xù)墻成槽積累了一定的經(jīng)驗，在巖石最大強(qiáng)度不大于7 MPa或巖石強(qiáng)度平均值2.0 MPa區(qū)域以內(nèi)，墻體嵌巖深度不大于10 m，采用鉆抓沖結(jié)合方式成槽，同時在成槽完成后，采用新漿全槽段置換廢漿，以保證槽段混凝土澆筑質(zhì)量。在入巖成槽階段，每下沉2 m，即用超聲波檢測槽壁垂直度及槽段尺寸，發(fā)現(xiàn)偏差及時修復(fù)。

采用以上施工工藝，較銑槽機(jī)成槽工藝，具有操作方便、造價低（成本降低約10%）等優(yōu)勢。其成槽時間相對較長（5 d一幅，銑槽機(jī)3 d一幅），經(jīng)本工程施工驗證能取得較好的效果。

3.2 嵌巖立柱樁高效施工技術(shù)

該項目立柱的垂直度不大于基坑開挖深度1/600，樁基底標(biāo)高為－46.45 m，凈深為45.70 m；且立柱不外包，一旦偏差很難補(bǔ)救。在立柱巖層上部及入巖成孔過程中，為保證垂直度及施工工期，采用旋挖成孔、切刀修孔技術(shù)。立柱為達(dá)到設(shè)計要求的垂直度，采用“支座調(diào)垂盤”手動調(diào)垂系統(tǒng)對柱四周的垂直度進(jìn)行施工控制，即通過控制鋼立柱頂高低來調(diào)節(jié)樁柱的垂直度。

另外，如出現(xiàn)立柱樁成孔偏差，可通過擴(kuò)孔、回填C20素混凝土后重新擴(kuò)孔糾偏、用砸錘填石塊等方式進(jìn)行糾偏校正，以保證施工質(zhì)量及垂直度要求。

3.3 入巖取土躍層逆作施工技術(shù)

本工程進(jìn)入中風(fēng)化層土方約為3 200 m3，配置1臺電吊，2臺200型挖機(jī)，1臺512型挖機(jī)。另外，為了開挖中風(fēng)化巖層，至少需要操作凈高達(dá)到4.3 m。

地下結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層（B2～B7）高度為2.8 m，依據(jù)挖土設(shè)備要求，如采用傳統(tǒng)逆作法逐層施工的方式，由于空間上的限制，將對施工工期、取土效率以及周邊環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。

有鑒于此，本工程采用躍層的施工方法，即“挖二做一”，保證巖層位置挖土凈高達(dá)到5.6 m，具體施工流程為：B0、B1板完成后，形成一個穩(wěn)定的支護(hù)體系，B3～B7采用躍層施工，即先施工B3（B5、B7）板，然后順作B2（B4、B6）板。從而達(dá)到快速、安全形成基坑地下結(jié)構(gòu)的目的。根據(jù)此方案進(jìn)行施工，既提高了挖土效率，又減少了一層結(jié)構(gòu)板混凝土養(yǎng)護(hù)時間。

因基坑挖土進(jìn)入巖層，在巖層內(nèi)普通的挖土方式難以施工，效率大大降低。為此，選用專用裂土器進(jìn)行施工，同時更換大功率挖機(jī)。

基坑最后一層土方由于樁返漿高度已到，且樁密、間距小，挖機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑不夠，故為加快施工進(jìn)度，必須保證專業(yè)破樁隊伍隨時待命。同時，基坑土方施工期間保證水位在開挖面1 m以下，部分明水及時抽排。對已軟化巖層，采用地下連續(xù)墻鑿毛混凝土塊墊實、注漿加固。挖土結(jié)束后，立即澆筑墊層。場地內(nèi)需設(shè)置臨時集土坑，增加白天挖機(jī)工作時間，加快施工進(jìn)度。

通過具體實施，對于入巖挖土，應(yīng)根據(jù)巖石強(qiáng)度的不同，選用不同挖機(jī)。根據(jù)本工程施工經(jīng)驗，對于平均強(qiáng)度4 MPa以內(nèi)的中風(fēng)化巖層，使用200型挖機(jī)配裂土器的方法滿足施工要求。另外，取土所用電吊型號須謹(jǐn)慎選擇，泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化層有巖層、巖砂及粉質(zhì)土，土質(zhì)松散、巖塊多，電吊抓斗較常規(guī)抓斗要抓得更深、更牢，防止松土、巖塊墜落。同時，電吊抓深應(yīng)滿足深基坑施工要求。

通過以上逆作法施工技術(shù)的綜合運(yùn)用，工程得以順利實施。

4 結(jié)語

隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，深基坑定將向更深的區(qū)域發(fā)展。在周邊環(huán)境復(fù)雜的前提下，逆作法施工越來越多地被運(yùn)用到實際工程中，而對于巖層地區(qū)而言，逆作法在地下連續(xù)墻、一柱一樁、取土、設(shè)備選型等方面的要求更加嚴(yán)格。在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)層高設(shè)計時，中風(fēng)化巖層所在樓層的層高要滿足施工要求，同時要考慮大底板的樁頭超灌量和樁筋錨入底板長度。

為保證逆作法精度、安全、進(jìn)度等條件，根據(jù)巖層的具體情況，成槽機(jī)械、鉆孔、取土設(shè)備的選擇至關(guān)重要。本文依托南京財政廳項目，通過巖層地區(qū)逆作法的運(yùn)用與研究，取得了較好的施工效果，同時積累了豐富的施工經(jīng)驗，對同類型的工程具有良好的借鑒意義。