軟土地區(qū)緊鄰建筑物超深地墻施工關(guān)鍵技術(shù)

尹宇杰

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司,上海 200433)

隨著日新月異地城市發(fā)展，城市中心區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正如火如荼地開展。有限的城市空間、稀缺的土地資源，使得越來越多的超深基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)更貼近民居和商業(yè)區(qū)。如何在此復(fù)雜的環(huán)境下，既順利實(shí)施超深地墻施工，又最大程度減少周邊環(huán)境影響，此類技術(shù)值得我們深入研究。

1 工程概況

上海13號線淮海中路站位于上海淮海路商業(yè)區(qū)，周邊商業(yè)發(fā)達(dá)、民居密集(見圖1)。車站2號出入口圍護(hù)采用地下連續(xù)墻形式，厚度為1 m深度為48 m，距離瑞金一路241弄和223弄沿街民居及商鋪?zhàn)罱鼉H1.2 m，距離卜齡公寓為6.8 m。車站東南附屬圍護(hù)采用地下連續(xù)墻形式，厚度為1 m深度為40 m，距離淮海中路670弄民居(混3)4.6 m，距離商鋪(混2)最近不足3 m。

2 房屋概況

瑞金一路241弄和223弄沿街民居及商鋪為5層磚混框架結(jié)構(gòu)，建于20世紀(jì)50年代，為工程樁基礎(chǔ)。

卜令公寓位于瑞金一路150弄，該建筑物建于20世紀(jì)50年代，共6層(初建4層，后加蓋2層)，為楔形樁基礎(chǔ)。

淮海中路670弄民居則較為敏感，該房屋為磚木混合結(jié)構(gòu)居民住宅樓，建于20世紀(jì)30年代，房屋豎向承重構(gòu)件主要為磚墻，基礎(chǔ)為大放腳基礎(chǔ)，樓面水平承重構(gòu)件主要為木樓板，屋面采用木結(jié)構(gòu)坡屋面。施工前房屋檢測結(jié)果表明：房屋整體發(fā)生向東向北方向傾斜現(xiàn)象，向東平均傾斜率為10.67‰，向北平均傾斜率為2.28‰。

超深地墻施工期間，對這幾棟建筑內(nèi)大部分居民采取了臨搬過渡措施，但因特殊原因，仍有部分居民在建筑內(nèi)生活。

3 超深地墻緊鄰建筑物施工技術(shù)難點(diǎn)分析

由于該車站附屬結(jié)構(gòu)地墻普遍距離民居較近，且最近距離僅1.2 m。故施工時(shí)將面臨如下難點(diǎn)：

1)此類民居建筑多由生活管道接入，且建筑內(nèi)仍有居民生活。近距離內(nèi)的地面無法進(jìn)行諸如隔離樁、地墻接縫止水、導(dǎo)墻加固等保護(hù)性施工，對超深地墻和深基坑施工帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。

2)由于近距離緊鄰居民房屋施工區(qū)域地墻施工深度均超過40 m。施工時(shí)確保周邊建筑和管線的安全是首要目標(biāo)[1]。

3)超深地墻單幅施工時(shí)間均超過24 h，如何確保周邊居民正常生活不受影響也是一大難點(diǎn)。

4 超深地墻緊鄰建筑物施工技術(shù)應(yīng)用

4.1 成槽工藝及設(shè)備選擇

結(jié)合地墻緊鄰建筑物近距離施工的諸多難特點(diǎn)，綜合考慮成槽穩(wěn)定性、鎖口管起拔、地墻接縫質(zhì)量這些因素，成槽工藝選用了雙輪銑槽工藝。成槽設(shè)備采用了寶峨BC40銑槽機(jī)。為保證大噸位鋼筋籠起吊安全，主吊采用350 t，副吊采用200 t吊機(jī)。

4.2 施工時(shí)間選擇

綜合考慮周邊居民正常生活起居和地墻施工質(zhì)量。地墻成槽一般安排在夜間進(jìn)行，鋼筋籠吊裝安排在上午實(shí)施，中午開始進(jìn)行水下混凝土澆筑工作。

4.3 導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)及制作

4.3.1 導(dǎo)墻的作用

此次緊鄰建筑物的地墻施工，導(dǎo)墻在地墻施工過程中起到確定地墻定位、成槽導(dǎo)向、支承鋼筋籠質(zhì)量、提高槽段邊地基承載力、穩(wěn)定二期槽段定位架的作用。

4.3.2 導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)

導(dǎo)墻的設(shè)計(jì)根據(jù)受力計(jì)算和施工實(shí)際需要而定。主要考慮導(dǎo)墻應(yīng)當(dāng)具有一定的剛度，不至于在成槽時(shí)產(chǎn)生變形；導(dǎo)墻承載力保證大型鋼筋籠的起架；導(dǎo)墻穩(wěn)定性滿足大型設(shè)備行走，以及銑槽機(jī)的大自重及長時(shí)間持續(xù)震動。

銑槽機(jī)工作荷載表見表1。

表1 銑槽機(jī)工作荷載表

4.3.3 導(dǎo)墻的制作

臨近民居建筑一側(cè)：導(dǎo)墻在原地坪上先進(jìn)行加設(shè)管道面層的鋼筋混凝土保護(hù)層，然后再進(jìn)行墊高，并對導(dǎo)墻側(cè)墻進(jìn)行加固施工，保證套銑定位架支撐牢固。

臨近施工區(qū)域一側(cè)：考慮銑槽機(jī)長時(shí)間持續(xù)振動，導(dǎo)墻翼板下每隔2 m加設(shè)加強(qiáng)肋，并與場內(nèi)重載道路連成整體加強(qiáng)穩(wěn)定性。導(dǎo)墻制作圖見圖2。

4.4 成槽保障技術(shù)

4.4.1 一期槽段成槽效率控制

為減少土體擾動，一期槽段全程采用銑槽機(jī)施工。在軟土地層采用銑槽機(jī)時(shí)常會遇見淤泥包裹銑輪的問題[2]。經(jīng)過大量前期設(shè)備研究，該工程采用以下3種控制措施保證成槽效率：

1)優(yōu)化齒型的選擇，增加排屑能力；2)將碎石混入塑性黏土中，降低銑輪裹泥的幾率；3)在銑輪上增設(shè)刮泥板[3]。

通過上述措施，在不利于銑槽機(jī)的黏土中亦可以實(shí)現(xiàn)銑槽機(jī)成槽施工。

4.4.2 二期槽段成槽效率控制

二期槽段套銑工效受兩側(cè)一期槽段混凝土齡期影響，混凝土齡期越長強(qiáng)度越高，需要銑輪降低轉(zhuǎn)速提高切削能力，會致使成槽進(jìn)尺速度降低。

當(dāng)兩側(cè)一期槽段混凝土齡期在5 d～10 d時(shí)是二期槽段套銑施工最佳時(shí)機(jī)。二期槽段套銑時(shí)，兩側(cè)混凝土齡期不宜相差過大(>20 d)，這會導(dǎo)致成槽工效下降，垂直度控制難度增大[4]，且左右兩側(cè)銑輪齒耗不均勻，總損耗數(shù)量較大[5]。

4.4.3 槽段定位及糾偏技術(shù)

1)定位方法。成槽前采用全站儀對槽段在現(xiàn)場準(zhǔn)確標(biāo)記分幅線。由專人引導(dǎo)成槽設(shè)備進(jìn)入指定區(qū)域，依靠投測的分幅線，按照設(shè)備尺寸在施工的槽段導(dǎo)墻上標(biāo)定各種參照點(diǎn)，成槽時(shí)專人旁站監(jiān)管，判斷成槽機(jī)位置是否準(zhǔn)確。

2)液壓糾偏系統(tǒng)糾正垂直度。銑槽機(jī)配備有一套功能強(qiáng)大的機(jī)載傳感器感知銑槽機(jī)在槽段中的施工狀態(tài)，包括銑槽機(jī)施工參數(shù)、垂直度、阻力等大量信息。銑槽機(jī)操作手可以根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)反映的數(shù)據(jù)，判斷出銑槽機(jī)掘進(jìn)時(shí)遇到的阻力，預(yù)先判斷銑槽機(jī)偏斜的傾向。操作手可以控制銑槽機(jī)的液壓糾偏板對偏差進(jìn)行糾正。

3)套銑厚度控制。合理的套銑搭接厚度與施工的地墻深度、端面X向垂直度聯(lián)系緊密。目前DG/TJ 08-2073—2010地下連續(xù)墻施工規(guī)程中對地下連續(xù)墻垂直于槽段的Y方向的垂直度提出了小于1/300的控制要求，在此借鑒該垂直度偏差，套銑搭接厚度取值應(yīng)當(dāng)滿足公式：搭接厚度h=地墻深度H×垂直度偏差，同時(shí)為保證銑削到的一期槽段為密實(shí)的混凝土面，搭接厚度不應(yīng)小于150 mm。根據(jù)上述理論，該工程選取套銑搭接厚度為200 mm。

4)垂直度檢測。完成槽段后通過超聲波檢測的方法判斷成槽垂直度，同時(shí)對銑槽機(jī)糾偏傳感器進(jìn)行校核。若槽段垂直度不甚理想，則對銑槽機(jī)糾偏傳感器進(jìn)行重新設(shè)置，對槽段再處理糾偏(見圖3)。

4.5 套銑地墻冷縫防治技術(shù)

墻頂冷縫的形成主要是由于插板的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致的，冷縫位于地墻頂，處于基坑開挖的頂部，鑒于建筑物如此貼近基坑，此冷縫今后將對基坑開挖造成滲漏隱患。因此在該工程中對插板進(jìn)行了改造。采用一種簡單的方式在插板正面加上一些縱向的鋼片作為肋條，使得頂部能夠形成若干條凹槽的混凝土端面，這樣在二期槽段澆筑時(shí)，可以形成一個(gè)簡單的混凝土契合面，增加潛水的滲透路徑，因潛水水壓小，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，這種微小的改進(jìn)可以很有效的減少頂部插板位置接縫的滲水(如圖4所示)。

4.6 噪聲控制

4.6.1 主要噪聲源分析

銑槽機(jī)銑槽施工時(shí)其發(fā)動機(jī)將發(fā)出1 kHz～10 kHz的高頻噪聲，進(jìn)而影響周邊環(huán)境。以BC-40銑槽機(jī)為例，其在半徑16 m范圍內(nèi)的噪聲達(dá)到79 dB。為保證周邊居民必須設(shè)置隔音屏來控制銑槽機(jī)的噪聲。

4.6.2 移動隔音屏的應(yīng)用

1)設(shè)計(jì)思路。減弱噪聲的方法有3種途徑：a.在聲源處減弱;b.在傳播過程中減弱;c.在人耳處減弱。比較后可以看出：隔聲效果好，可作為主要手段。吸聲效果良好，可作為間接輔助手段。

2)移動式隔音屏制作。移動式隔音屏由穿孔吸音板、掛鉤、腰孔組成，其中，穿孔吸音板上端兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)用于連接托架的掛鉤，下端兩側(cè)設(shè)有用于與可移動支架連接的腰孔。吸音板采用鋁蜂窩穿孔吸音板，孔徑φ2.0 mm，穿孔率25%，背板布置無紡布。移動式隔音屏布置于銑槽機(jī)配重后20 cm處，隔音屏高度設(shè)置為4 m，由5塊～6塊移動式隔音屏呈環(huán)狀包圍噪聲源(見圖5)。該隔音設(shè)施具有易操作、簡便靈活等特點(diǎn)，一經(jīng)使用便屢獲好評。

5 結(jié)語

本工程因居民維權(quán)原因造成了超深地墻緊鄰建筑物近距離施工的情況，超深地墻施工時(shí)采取了通過重載道路導(dǎo)墻深化、選用雙輪銑槽施工技術(shù)、結(jié)合墻頂冷縫處理、利用隔聲屏障等施工關(guān)鍵技術(shù)。地墻施工完成后，周邊建筑和路面沉降控制在5 mm之內(nèi)。在地墻施工完成的同時(shí)，也未對周邊居民生活造成影響，為今后同類情況下超深地墻施工有一定的借鑒意義。