穿越舊城區(qū)地下障礙的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

鄧愷堅(jiān)，卜繼斌，張超洋

（廣州珠江建設(shè)發(fā)展有限公司 廣州510075）

1 概述

隨著城市化進(jìn)程的加速，城市更新和舊城改造項(xiàng)目越來(lái)越多，在原有密集建筑群中進(jìn)行新建項(xiàng)目施工建設(shè)，常會(huì)遇到舊有建筑［1-2］基礎(chǔ)障礙及復(fù)雜周邊環(huán)境的影響，在進(jìn)行地下部分施工時(shí)普遍會(huì)遇到以下問(wèn)題：①拆除舊建筑作業(yè)時(shí)管理粗放，往往待主體拆除后即快速回填雜土［3］，導(dǎo)致有較厚且松散的雜填土層，不利于形成泥漿護(hù)壁；②受原有地下室底板障礙，常規(guī)的旋挖鉆機(jī)、旋噴樁機(jī)無(wú)法直接穿越；③舊地下室底板與不透水巖層間易形成承壓水，承壓水壓力過(guò)大造成灌注樁孔壁坍塌［4］等情況。

2 工程概況

某項(xiàng)目位于廣州市海珠區(qū)，地下室1～6 層，基坑開(kāi)挖深度為22.10～24.60 m。擬建建筑擬采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，樁筏基礎(chǔ)形式。進(jìn)行部分支護(hù)樁、鋼構(gòu)柱施工將遇原建筑大厚度舊地下室底板，其最大厚度達(dá)到2 m，影響灌注樁的成孔施工，因此在灌注樁、防水體系施工前進(jìn)行清障是該項(xiàng)目的一個(gè)難點(diǎn)。

3 穿越舊城區(qū)地下障礙的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

3.1 工藝原理

通過(guò)SH32A型大功率多功能鉆機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)帶合金切削刀的切削靴套筒，快速切削至底板頂部，解決舊障礙底板上部的松散雜填土不利于形成泥漿護(hù)壁的問(wèn)題。鉆孔穿越大厚度底板障礙后，摻入適量的珍珠巖石粉，增大泥漿比重，以防止大厚度底板下部因承壓水壓力過(guò)大而造成灌注樁孔壁坍塌。在地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)底板引孔的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用“高壓旋噴［5-6］-既有舊地下室底板-高壓旋噴”的方式，形成深攪噴止水帷幕綜合體，實(shí)現(xiàn)密集舊建筑群中低擾動(dòng)穿越舊底板障礙的復(fù)合止水帷幕施工。開(kāi)發(fā)出基于區(qū)塊鏈的深基坑智能監(jiān)控［7-9］集成平臺(tái)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)穿障過(guò)程中周邊老舊建筑的傾斜、位移變形量，確保深基坑工程項(xiàng)目的施工安全。

3.2 施工流程

首先以1.5 m×2.0 m 探溝的形式探明既有舊地下室側(cè)壁的位置，并測(cè)繪至電子圖紙上，然后采用SH32A 型大功率多功能鉆機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)切削靴套筒，并采用高強(qiáng)合金截齒取芯筒鉆頭穿越舊底板障礙，接著進(jìn)行灌注樁施工，最后進(jìn)行止水帷幕施工，具體施工流程如圖1所示。

圖1 施工組織流程Fig.1 Construction Organization Flow Chart

3.3 旋挖鉆機(jī)鉆頭組合穿障施工

3.3.1 旋挖鉆切削靴套筒施工

⑴旋挖鉆施工前，進(jìn)行樁孔周邊的土體平整，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位，安裝套筒防掉架，如圖2所示。防掉架上的四面設(shè)置緊固螺栓，可在套筒接長(zhǎng)或更換鉆頭破障時(shí)起臨時(shí)緊固的作用，防止期間切削靴套筒掉落或偏位，影響破障工效及施工質(zhì)量，切削靴套筒底端裝有可更替式的合金切削刀。

圖2 套筒防掉架裝置連接Fig.2 Sleeve Anti-dropping Device Connection

⑵切削靴套筒快速穿過(guò)上部松軟土體后，鉆進(jìn)大厚度舊地下構(gòu)筑物障礙約0.3～0.5 m，起固定成樁孔位的作用，避免出現(xiàn)破障鉆頭打滑偏位的情況。

3.3.2 高強(qiáng)合金截齒取芯筒鉆頭施工

大功率多功能鉆機(jī)通過(guò)更換高強(qiáng)合金截齒取芯筒鉆頭，漸進(jìn)穿越舊地下室底板。由于舊底板厚度有限，截齒巖層取芯筒鉆頭又是以取芯方式實(shí)現(xiàn)穿越成孔，破障面較為平整，該鉆頭可在原破障孔位繼續(xù)鉆進(jìn)成孔，無(wú)需切削套筒進(jìn)一步鉆進(jìn)以防止鉆頭打滑偏位。截齒取芯套筒鉆頭及現(xiàn)場(chǎng)被分離的舊地板混凝土土塊如圖3所示。

圖3 截齒取芯筒鉆頭及分離出的混凝土塊Fig.3 Separating The Concrete Block withThe Pick Core Cylinder Bit

3.4 樁位大厚度底板以下的土體成孔施工3.4.1 優(yōu)化泥漿配比

⑴舊地下室底板與不透水巖層間的松散土體中易形成承壓水，而承壓水過(guò)大則會(huì)造成灌注樁孔壁坍塌等情況。對(duì)此，以膨潤(rùn)土、水按8.1∶100 的配合比拌和物為基漿，摻入0.40%的工業(yè)碳酸鈉以及0.05%的CMC-Na 纖維素增粘劑，提升泥漿的膠凝性能。鉆孔穿越大厚度底板障礙后，摻入適量的珍珠巖石粉，增大泥漿比重，并分階段多次測(cè)控泥漿比重，使其處于1.20～1.25之間，以防止大厚度底板下部因承壓水壓力過(guò)大而造成灌注樁孔壁坍塌（見(jiàn)圖4）。

圖4 泥漿比重測(cè)定Fig.4 Determination of Mud Specific Gravity

⑵穿越大厚度舊底板后土體成孔各階段（注入孔口、排出孔口及清口后）泥漿比重控制指標(biāo)分別為1.10～1.20、1.20～1.25及1.15～1.20。

3.4.2 樁位雙底撈砂鉆頭、開(kāi)體截齒鉆頭組合施工

大厚度底板障礙的下方常伴隨松散砂石或軟質(zhì)巖體，可分別通過(guò)雙底撈砂鉆頭、開(kāi)體截齒鉆頭進(jìn)行樁位土體挖土成孔，如圖5所示。

3.5 灌注樁施工

⑴灌注排樁的孔徑D 為1 000～1 200 mm，樁芯間距約1.25D。

⑵旋挖樁為排樁時(shí)，實(shí)施“跳一挖一”施工，跳挖施工順序如下：①?②?①?②?①?②?①。其中第一批的樁數(shù)占50%，第二批的樁數(shù)占50%。如相鄰樁混凝土已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，可不跳挖。

縱向受力鋼筋采用HRB400 鋼筋，縱向受力鋼筋的連接采用焊接，單面焊接10d，雙面焊接5d。焊接接頭必須按《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程：JGJ 107-2016》要求錯(cuò)開(kāi)。施工時(shí)應(yīng)按樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高掌握好混凝土的灌注量，使其既保證鑿除樁頂浮漿層后混凝土的質(zhì)量，又不至于鑿去太多而造成浪費(fèi)。灌注混凝土完成面之標(biāo)高比樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5 m。

3.6 穿越舊地下室底板的防水支護(hù)體系施工

⑴采用大功率的XY-1A（YJ）型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行引孔，地質(zhì)鉆機(jī)按“一位一引孔”，穿越大厚度底板，鉆孔口徑不小于91 mm，最大鉆孔口徑可達(dá)150 mm。

⑵灌注樁施工完畢后，將灌注樁樁頭開(kāi)挖出來(lái)，制作2 個(gè)直徑為1 000 mm 的鋼筋箍，將其套在相鄰灌注樁籠頂錨固筋上，準(zhǔn)確找出灌注樁樁心位置。

⑶樁位引孔后，插入PVC套管作引孔點(diǎn)的定位標(biāo)記。

⑷最終采用雙管高壓旋噴樁機(jī)進(jìn)行水泥土旋噴施工，以“高壓旋噴-既有舊地下室底板-高壓旋噴”的構(gòu)造形式，構(gòu)成樁間旋噴止水帷幕綜合體（見(jiàn)圖6、圖7）。

3.7 周邊舊建筑自動(dòng)化測(cè)斜監(jiān)測(cè)

為防止深基坑防水支護(hù)體系施工過(guò)程中對(duì)周邊老舊建筑造成影響，選擇離基坑較近或基坑拐角邊緣的舊建筑，安設(shè)自動(dòng)化測(cè)斜監(jiān)測(cè)設(shè)備（見(jiàn)圖8～圖10）。通過(guò)該設(shè)備實(shí)時(shí)把傾斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至基于區(qū)塊鏈的深基坑智能監(jiān)控集成平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控穿障成樁過(guò)程中周邊老舊建筑的傾斜、位移變形量，確保深基坑土方開(kāi)挖時(shí)的施工安全，避免對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)造成過(guò)大影響。

圖6 深攪噴止水帷幕綜合體平面示意圖Fig.6 The Schematic Plan View of the Deep Mixing Jet Water-stop Curtain Complex

圖7 止水帷幕剖面Fig.7 Sectional of Water-stop Curtain

圖8 現(xiàn)場(chǎng)傾斜自動(dòng)化監(jiān)測(cè)Fig.8 On-site Tilt Automatic Monitoring

圖9 無(wú)人值守深基坑智能監(jiān)控集成平臺(tái)Fig.9 Unmanned Intelligent Monitoring Integrated Platform for Deep Foundation Pit

圖10 監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)安裝布設(shè)Fig.10 Monitoring Site Installation Layout

4 結(jié)論

通過(guò)SH32A 型大功率多功能鉆機(jī)直接驅(qū)動(dòng)帶合金切削靴套筒，快速切削至底板頂部，解決舊底板障礙上部的松散雜填土不利于形成泥漿護(hù)壁的問(wèn)題，并通過(guò)更換為高合金截齒取芯筒鉆頭實(shí)現(xiàn)穿障成孔施工。利用XY-1A（YJ）型地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)大厚度底板進(jìn)行引孔，并以“高壓旋噴-既有舊地下室底板-高壓旋噴”的方式，形成樁間旋噴止水帷幕綜合體，實(shí)現(xiàn)了密集舊建筑群中穿越舊底板障礙的復(fù)合止水帷幕施工。