高層建筑基坑圍護地下連續(xù)墻施工技術(shù)研究

胡桂寶，萬成中，沈志亞，毛 景，魏云波

（1.南京江北新區(qū)建設(shè)和交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，江蘇 南京 210031；2.中建八局第三建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211500）

0 引言

在進行高層建筑的基礎(chǔ)工程中，采用地下連續(xù)墻進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的圍護是一種較為普遍的做法。當(dāng)高層建筑施工所處位置地質(zhì)條件復(fù)雜，且上層荷載較大的情況下，與以往單樁支護方式相比，從承載能力和抗?jié)B性兩個角度來看，地下連續(xù)墻都更加具有優(yōu)勢。同時，這一結(jié)構(gòu)的強度和高度較大，整體性良好，能夠有效抵抗地下土層的運動，并減小對周圍建筑、管線、道路等變形的影響，推動整體工程安全性與穩(wěn)定性的提高［1］。同時，當(dāng)前由于高層建筑越來越復(fù)雜的功能需要和敏感的環(huán)境，在極大程度上制約著地下連續(xù)墻施工的進行，并對其提出了減小干擾、提升效率、提高環(huán)保安全性等方面的要求［2］。在進行地下連續(xù)墻的施工中，泥漿的調(diào)配、開挖、澆筑等都是工程中的一個重要環(huán)節(jié)。只有加強對這幾個方面的管理，才能有效提高基坑養(yǎng)護工程的質(zhì)量，從而為高層建筑提供良好的施工環(huán)境和地基基礎(chǔ)。當(dāng)前開展地下連續(xù)墻施工時，由于其規(guī)模不斷擴大，隨之而來地產(chǎn)生了諸多問題，偶爾還會發(fā)生質(zhì)量安全事故等［3］。因此，為進一步提高地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量，提高其工作效率，本文下述將以英發(fā)睿智創(chuàng)新園建設(shè)項目為例，開展對其施工技術(shù)的相關(guān)研究。

1 工程概況

以英發(fā)睿智創(chuàng)新園建設(shè)項目為例，該工程地理位置位于南京市江北新區(qū)大橋北路 23 號，北側(cè)為泰達(dá)路，南側(cè)為旭日華庭小區(qū)，西側(cè)為南京江北連鎖公寓，東側(cè)為大橋北路且緊鄰在建地鐵 S8 南延主體結(jié)構(gòu)，局部與本項目相連。現(xiàn)場東西長約 92 m，南北長約 160 m，建筑結(jié)構(gòu)總體占地面積約為 1.47 萬m2。該建設(shè)項目的建筑面積為 107 052.44 m2，建筑層數(shù)為地上 23 層和地下 3 層，建筑總高度為 98.6 m，主體結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻結(jié)構(gòu)［4］。項目共建設(shè) 2 幢高層，投資總額約為 4.18 億元人民幣，項目結(jié)合周邊地理環(huán)境優(yōu)勢，建設(shè)目標(biāo)為實現(xiàn)對國際化科技研發(fā)辦公樓的建設(shè)，建筑群體以研發(fā)辦公為基準(zhǔn)，功能包含加速器、服務(wù)平臺、零售、餐飲、員工宿舍等，項目的開發(fā)是為了與江北新區(qū)共同構(gòu)筑城市空間與產(chǎn)業(yè)跨越的載體，更好地打造高端完整的城市風(fēng)貌。該工程項目在 2021 年 1 月 10 日開工，擬定在 2023 年 9 月完成施工。

2 高層建筑基坑圍護地下連續(xù)墻施工

2.1 槽段開挖

在開展地下連續(xù)墻施工前，先完成對連續(xù)墻安裝位置的槽段開挖。在施工過程中，使用雙輪式銑槽機。雙輪式銑槽機是基于液壓抓斗成槽的，對切割系統(tǒng)和電子控制進行改進［5］。切割設(shè)備包括鋼制刀架、液壓馬達(dá)、泥漿泵和磨具。設(shè)備上的銑輪可以根據(jù)不同的地層，配置不同的銑齒，對土體進行切割。通過泥漿泵將碾壓后的土壤抽吸到地表篩分系統(tǒng)中，將淤泥與碎石進行分離，然后進行沉淀，再進入溝槽［6］。根據(jù)施工的幅寬及設(shè)備的開挖寬度，在每個施工階段，采取三個鉆孔，先兩側(cè)、后中部，以此確保施工過程中的受力均勻。挖到設(shè)計深度后，再進行多次套銑，以修正邊界的平整度［7］。由于高層建筑地下連續(xù)墻是用工字鋼連接的，為了保證一期的槽形鋼筋籠和鎖扣管的平穩(wěn)下移，避免在二期槽銑槽時，因雙輪銑的銑輪與工字鋼的接頭發(fā)生碰撞而導(dǎo)致接頭損壞，從而影響連接質(zhì)量，一期槽幅的槽寬寬度要求超過 600 mm，標(biāo)準(zhǔn)槽段單元槽施工順序示意圖如圖1 所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)槽段單元槽施工順序示意圖

由于基坑圍護施工區(qū)域內(nèi)包含多種不同的地層結(jié)構(gòu)，針對不同地層，其銑削參數(shù)設(shè)置不同，不同地層類型的銑輪轉(zhuǎn)速與油缸壓力對照表如表1 所示。

表1 不同地層類型的銑輪轉(zhuǎn)速與油缸壓力對照表

按照上述內(nèi)容，針對不同地層完成對設(shè)備運行參數(shù)的設(shè)置。在施工過程中，如果由于巖體的整體性能較好，且雙輪銑處于無臨空面使得其運行效率較低時，則可采用旋轉(zhuǎn)鉆機進行鉆孔，鉆孔深度達(dá)到地下連續(xù)墻的設(shè)計基標(biāo)高，然后利用雙輪銑順序開槽。導(dǎo)孔后壁的寬度都不超過 1.5 m，雙輪銑銑輪的單次銑槽寬度為 2.2 m，依次按成槽段開挖［8］。為確保槽段的承載力，需要針對部分條件較差的軟弱地基進行加固處理［9］。在成槽范圍內(nèi)采用雙排規(guī)格為φ600@500 的二重管高壓旋噴樁作為加固結(jié)構(gòu)，在槽段中點與地下連續(xù)墻外距離 450 mm 位置上，設(shè)置這一加固結(jié)構(gòu)。通過注漿加固的方式能夠有效強化地基，同時起到一定隔絕承壓水的效果，避免承壓水對成槽施工造成負(fù)面影響。

2.2 鋼筋籠結(jié)構(gòu)吊裝

高層建筑建設(shè)規(guī)模較大，由于鋼筋籠所需的面積較大，所以在工程上采取了兩臺起重機的吊裝方法。選用 100 t 型履帶式起重機 1 臺作為主要起重設(shè)備，50 t 型履帶式起重機 1 臺為輔助起重。根據(jù)施工計劃，在工地上確定吊車的位置，并安排好設(shè)備進入工地。在吊裝時，為了進一步提高該結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性，可以事先在地上鋪設(shè)水泥砂漿［10］。鋼筋籠采用現(xiàn)場組裝的方式設(shè)置，經(jīng)過檢驗，確認(rèn)沒有問題后，在附近找一塊平整的地方，將這一結(jié)構(gòu)水平放置在現(xiàn)場。在吊裝之前，完成對吊鉤結(jié)構(gòu)與鋼筋籠結(jié)構(gòu)的銜接，以確保吊裝的平穩(wěn)性。確認(rèn)接頭位置穩(wěn)固后，即可進行吊裝工作。吊車操作者在現(xiàn)場指導(dǎo)下，將吊桿逐漸抬起，拉緊吊繩，吊起50 cm 后，檢驗鋼筋籠是否平衡，吊繩是否平穩(wěn)。確定沒有問題后，才緩緩上升到一定的高度，然后豎直上升到一個水平，停在指定的位置。此時，將鋼筋籠均勻地放入，并在現(xiàn)場工人的指導(dǎo)下，對其進行精確地調(diào)整，以確保鋼筋籠的正確安裝。結(jié)合鋼筋籠底部的緊固件，將鋼筋籠固定在基座上，能夠有效避免在后續(xù)混凝土澆筑時，鋼筋籠出現(xiàn)位移，保證最終地下連續(xù)墻的施工效果符合設(shè)計要求。

2.3 混凝土澆筑施工與連續(xù)墻防滲處理

針對上述高層建筑施工項目，鑒于場地空間有限，對地下連續(xù)墻的澆筑采用了預(yù)制混凝土澆筑。用 5 臺水泥車輪流運送，在澆筑之前，要注意混凝土的流動性，不能太稀或太黏，若存在離析現(xiàn)象則不可使用。為了提高注漿率，在每一槽段的兩側(cè)各設(shè)置一條管道，并在兩端同時進行灌漿，以提高注漿率。在放置管道時，將管道一頭插入鋼筋籠內(nèi)，在距基坑底部 50 cm 處停止。將管道的末端與灌漿設(shè)備相連，現(xiàn)場施工人員調(diào)整灌漿壓力、灌漿速度等各項參數(shù)。在正式澆筑之前，先加少許水，一方面可以使管道保持濕潤，避免水泥粘在管道上造成堵塞，另一方面也可以檢測管道的暢通。確認(rèn)沒有任何問題后，就可以進行混凝土的灌漿。在混凝土繼續(xù)灌注時，管道也要逐步地向上抽出。第一次澆筑到標(biāo)高后，進行振搗，直至混凝土上表面沒有氣泡產(chǎn)生。在保持靜置時間約 1 h，并在初凝結(jié)束后，混凝土?xí)幸欢ǖ某料?，然后進行二次澆筑，直至標(biāo)高，蓋上模板，進行養(yǎng)護。在此期間，應(yīng)在 28 d 內(nèi)隨機選擇幾個檢測點，檢驗其強度是否大于設(shè)計值 95 %，以此確保施工質(zhì)量。在連續(xù)墻的轉(zhuǎn)角部位，由于其存在較大的滲透性，故在該工程中，對矩形連續(xù)墻 4 個角部采用了特殊的防滲措施。由于連續(xù)墻的連接部是工字鋼，所以在施工中要注意清除工字鋼上的淤泥和其他雜物。若有大量的坍落性混凝土、黏土等，埋藏深度較深的附著物，則需要借助專業(yè)的機械進行清除。

3 施工效果分析

為驗證施工技術(shù)可行性，對施工后的效果進行分析。選擇將連續(xù)墻的承載力作為評價施工效果的指標(biāo)，若連續(xù)墻的承載力能夠符合項目設(shè)計階段要求的承載力要求，則說明該施工技術(shù)能夠在一定程度上確保施工質(zhì)量；反之，若連續(xù)墻的承載力不符合規(guī)定要求，則說明在后續(xù)施工或使用階段會出現(xiàn)由于連續(xù)墻承載力不足而造成的質(zhì)量問題和安全問題。在完成施工后的地下連續(xù)墻上隨機選擇 10 個節(jié)點作為測點。10 個測點的具體位置如圖2 所示。

圖2 地下連續(xù)墻承載力測點布設(shè)示意圖

圖2 中 10 個測點分別布設(shè)在地下連續(xù)墻的樁結(jié)構(gòu)、墻體結(jié)構(gòu)等各個位置上，得到的承載力測量結(jié)果能夠充分代表該地下連續(xù)墻整體的承載力情況。對于地下連續(xù)墻的承載力計算，可通過獲取地下連續(xù)墻長度、墻體自身強度等參數(shù)，并按式（1）計算得出。

式中：R為地下連續(xù)墻某一測點的承載力，kPa；li為地下連續(xù)墻長度，m；qi為墻體自身強度，MPa。根據(jù)上述公式，計算得出 10 個測點的承載力，并將結(jié)果記錄如表2 所示。

表2 地下連續(xù)墻測點承載力測量結(jié)果記錄表

通過對表2 中記錄的數(shù)據(jù)分析得出，各個測點的承載力均符合該高層建筑項目要求的基坑圍護地下連續(xù)墻承載力在 100 kPa 以上的要求。

由此可以說明，按照上述施工思路開展對高層建筑基坑圍護地下墻施工，承載力能夠得到有效提升，能夠促進施工整體質(zhì)量的提升。

4 結(jié)語

在開展高層建筑基坑圍護作業(yè)施工中，通過采用地下連續(xù)墻作為基坑圍護的基本結(jié)構(gòu)，能夠有效促進高層建筑基層強度的提升，并在一定程度上提升防滲效果?；诘叵逻B續(xù)墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢，本文上述以英發(fā)睿智創(chuàng)新園建設(shè)項目為例，開展對該項目中地下連續(xù)墻的施工技術(shù)研究。通過對施工結(jié)果進行分析得出，新的施工技術(shù)應(yīng)用可以有效促進基坑整體強度提高。Q