PAGE11-緊鄰地鐵的深基坑支護及樁基工程施工【摘要】東方金融廣場基坑北側緊鄰地鐵,周邊環境復雜,開挖深度達16.2m。基坑支護為地下連續墻與鋼筋混凝土水平內支撐支護體系。如何科學合理的按排基坑支護的各項施工工藝，最大限度減少對地鐵及周邊環境的影響，是工程基礎施工的關鍵。本工程的基坑支護及樁基工程施工，基坑土體變形各項指標【關鍵詞】地連墻灌注樁SMW攪拌樁施工順序泥漿護壁工程概況工程概況東方金融廣場工程由相互垂直的嶗山東路和張楊路，以及世紀大道所圍合而成，大致為一個等邊直角三角形，占地面積約為12331m2基坑開挖總面積約7370m2，大面開挖深度16.20m，局部深坑深度20.1m。大道紀世共同溝路張楊地鐵隧道路山嶗大道紀世共同溝路張楊地鐵隧道路山嶗基坑支護及樁基工程概況本工程支護結構采用地下連續墻與鋼筋混凝土水平內支撐支護體系，中間地連墻將整個基坑分為東、西兩坑，基坑共設置四道鋼筋混凝土內支撐。地下連續墻共計80幅，標準槽所為每幅6米，共計460延長米，地連墻深度有36m、38m、32m、42m。共5種型號。在世紀大道沿線坑內采用三軸攪拌樁進行抽條加固，嶗山路、張揚路沿線與深坑處采用三重管高壓旋噴樁加固。地連墻二側采用SMW攪拌樁進行槽壁預加固。工程樁為φ650和φ850兩種樁徑的鉆孔灌注樁,本工程工程樁總數為664根。基坑周邊環境施工場地狹小，張楊路和嶗山路側的坑邊場地寬度僅為5～6米，世紀大道側的坑邊場地寬度也僅為11米。基坑北側距地鐵9#線隧道最近處為11.81米。隧頂埋深13.7-17米。基坑東南側（張楊路側）距基坑支護外邊線約12.9m為國內第一條市政共同溝，溝體頂板埋深2m。基坑西南側（嶗山東路）距支護結構最近約7.77m路下有市政管線4條。地內土的構成及特征場地地表由人工活動的影響分部有平均厚度達1.74m的填土；場地淺部填土以下沉積有“硬殼層”的第二層褐黃~灰黃色粘性土；其下為軟弱土層第=3\*GB3③層灰色淤泥質粉質粘土夾砂和第=4\*GB3④層灰色淤泥質粘土；第=5\*GB3⑤1層灰色粘土埋深17.0~19.0m左右；第=6\*GB3⑥層暗綠色粉質粘土層頂埋深23.2~24.2m左右，平均厚度達4.67m左右，分為兩個亞層；其下為第=7\*GB3⑦層粉（砂）性土層頂埋深28.0~29.3m左右，厚度約35.9m，分為3個亞層；第=9\*GB3⑨層灰色砂土層埋深67.0~69.5m，層厚約35.9m。工程難點本工程基坑開挖深度深（約16.2m）、面積大（約7370m2）。基坑周邊情況復雜，基坑變形控制要求高，尤其是基坑北側地連墻與9號線區間隧道距離僅11.81m，基坑東南側地連墻與共同溝最近距離約12.9m，如何確保地鐵、共同溝及市政管線的施工方案的確定總體施工安排在地連墻未施工前，先施工距地鐵50m外工程樁，同時進行地下連續墻兩側的三軸攪拌樁槽壁加固，加固由外而內施工。在兩側SMW槽壁加固達到設計強度后，開始施工地連墻。基坑北側地連墻施工完成后，進行基坑北側10米范圍內的SMW樁坑內土體加固，和其余側高壓旋噴樁施工。坑內SMW土體加固處，施工完成后再施工工程樁；高壓旋噴樁加固處，則可先施工工程樁。工藝流程如下：主要施工工藝鉆孔灌注樁本樁基工程選用GPS—10/15型鉆機采用正循環成孔法施工，樁端后注漿施工工藝。SMW攪拌樁采用三軸攪拌樁工藝，施工中采用下沉和提升過程中邊攪拌邊提升，即兩噴兩攪。主要施工藝流程如下：地下連續墻采用現澆方式，回轉式挖槽。主要施工藝流程如下：高壓旋噴樁采用三重管壓旋噴樁施工工藝，主要施工藝流程見下圖所示：施工機械選擇鉆孔灌注樁主要施工機械選擇鉆孔灌注樁主要施工機械一覽表序號機具名稱單位數量型號1工程鉆機臺11GPS-102工程鉆機臺3GPS-15SMW攪拌樁主要施工機械選擇SMW攪拌樁施工機械一覽表序號機具名稱單位數量型號1SMW攪拌樁機臺1ZKD85-3（JB160）2SMW攪拌樁機臺2ZKD85-3（558）地連墻主要施工機械選擇地連墻主要施工機械一覽表序號機械名稱單位數量型號功率備注1成槽機臺1日本真砂MEH80150柴油成槽設備2成槽機臺1德國寶峨BG34柴油成槽設備3成槽機臺1金泰SG35柴油成槽設備4250噸吊車臺1柴油安放鋼籠550噸吊車臺1柴油安放鋼籠及注砼6挖掘機臺1小松柴油土方外運施工分區根據地連墻支護設計要求，本工程分A(西區)、B(東區)兩區施工，兩區地下部分以中間地連墻分隔，以保證地鐵側地連墻的安全。見1.1節現場平面圖。先開挖施工東區基坑，待東區施工出±0.000標高后再開挖施工西區基坑。待西區結構向上施工出±0.000樓板后，從上往下分段跳倉鑿除中隔墻，連接先后澆筑的樓板和底板。施工過程控制基坑支護施工SMW攪拌樁槽壁和坑內土體加固施工地連墻的SMW攪拌樁護壁，由外而內施工，即先施工近地鐵側后施工遠離地鐵側。樁機施工前須搭建好自動拌漿系統，和存儲泥漿池工作。拌漿采用自動控制器，保證單樁的水泥用量和水灰比。利用鉛錘把鉆桿垂直度誤差控制在1/200以內，樁位布置偏差不大于±40mm按要求的速度和流量使攪拌頭邊注漿、邊攪拌、邊下沉；待攪拌頭達到設計標高繼續攪拌數分鐘后開始提升攪拌頭繼續噴漿。樁加固段攪拌噴漿結束后，鉆桿提升階段必須反轉起到對體壓實作用。高壓旋噴樁漿液拌制采用全自動拌漿系統（同SMW拌漿系統）。成孔時用水平尺檢查鉆機機架垂直度偏差小于1/100。攪拌頭邊注漿、邊攪拌、邊下沉；待攪拌頭達到設計標高以下0.5米后，繼續噴漿攪拌數分鐘，保持繼續噴漿，開始以25cm/min的速度提升鉆桿，直到提升到離地面50cm處或樁頂設計標高后再關閉灰漿泵。地下連續墻施工選擇合適設備，滿足成槽要求。采用進口的德國寶峨BG34和日本真砂MEH80150成槽機液壓抓斗成槽，使成槽機齒深深切入土中，保證成槽的質量和效率。本工程中標準槽段長度6000mm，采用三序成槽，按照先兩邊后中間的順序挖掘。相鄰兩幅地墻深度不一致時，先施工深度較深的地墻。合理安排成槽順序，盡量使得拐角處地墻做成雙雄槽段，以保證地墻質量。采取有效措施，防止槽段坍方受施工現場土質條限制，地連墻導墻采用鋼筋混凝土連帶機械走道的導墻，以保證導墻的強度和剛度，防止導墻地基發生坍方而引起槽壁坍方。泥漿護壁是槽段防坍方的關鍵，通過調整配比，泥漿中采用膨潤土粉9%；純堿0.5%~0.75%，CMC0.05~0.075%。在施工中嚴格控制各項參量。嚴格控制泥漿液面低于導墻下300~500mm，以保證泥漿液壓和地下水壓差，達到控制槽壁穩定的目的。對每槽段的泥漿指標，均取槽底標高以上200mm處泥漿作檢查，滿足相對密度小于1.2的要求后方可繼續施工。采取措施，保證鋼筋籠垂直吊入槽段內本工程鋼筋籠超長、超重。在平臺上制作，做到上、下平整、縱、橫垂直，采用250T和50T履帶式吊機，雙機抬吊，翻身起吊，一次就位的方案。起吊要平衡，鋼筋籠垂直狀再緩慢入槽，平順就位。采取確保地下連續墻垂直度的措施用電腦控制的側斜儀對每幅槽段的重直度和坍孔情況進行跟蹤監測，成槽時及時進行糾偏。防止混凝土在澆筑時出現繞流，確保接頭管安全拔除。接頭管處垂直度偏差不大于1/200，接頭管擺放垂直并靠壁無空隙，防止混凝土繞流。在混凝土澆筑過程中，嚴格控制接頭管的上拔時間，澆筑混凝后4小時開始微量頂啟，相隔15~30min微升一次，一直到混凝土澆筑完畢后6~8h將接頭管拔出。確保接頭處施工質量，防止滲漏水。凹凸槽采用鋼性接頭型式，作好槽段的清基工作，龍其是接頭處清渣更為仔細。工程樁施工鉆進過程控制在成孔過程中，當鉆進到砂層時，會出現很難鉆進的現象，導致鉆頭磨壞（W-90樁）、鉆桿斷裂（W-131樁）的情況，給施工增加了難度。遇到硬層無法鉆進的主要原因是GPS-10型樁機扭力不夠大，強行進尺導致鉆頭磨損嚴重，一般都通過更換和改進鉆頭，重新安排刀具角度、形狀、排列方向，加大配重（如采用雙腰帶）的方法，然后輕壓慢轉，等到通過該硬層之后再正常鉆進。成孔垂直度控制在世紀大道側坑內10m寬的區域先進行了SMW三軸攪拌加固，在加固區域邊緣處形成了軟硬交界面，灌注樁施工時鉆頭受力不均勻，使得鉆頭容易偏離方向，導致孔斜而無法鉆進（E-305樁）。在出現此問題以后，先將該孔予以回填，然后在再次鉆孔的時減慢了在加固層的鉆進速度，采用吊打的方式來保證成孔的垂直度，等穿越加固層以后再正常鉆進，最后成孔報告合格。對于其它加固區邊緣的樁，通過控制鉆機的速度等措施避免了這樣的問題。鋼筋籠下放控制成孔過程中，在第6層暗綠色粉質粘土層容易出現縮徑，導致下放鋼筋籠過程中無法繼續下放（W-17），經重新掃孔，并且在后續成孔過程中通過添加陶土粉來改善泥漿性能，增加上下掃孔來減少縮徑的情況。沉渣控制清孔過程中泥漿性能差，前期清孔時泥漿比重和粘度太小，無法將孔底的懸浮砂粒帶出，在混凝土澆筑前懸浮的砂粒積淀形成過厚的沉渣。在遇到這種情況的時候采用重新掃孔的方法，改善清孔時的泥漿性能，并且盡快澆筑完混凝土。施工結果地下連續墻、SMW攪拌樁、高壓旋噴樁施工完成后經實測滿足設計及規范規程的施工質量要求。基坑支護施工SMW攪拌樁、高壓旋噴樁SMW攪拌樁28天無側限抗壓強度基本能達到1.5Mpa。高壓旋噴樁加固體28天無側限抗壓強度基本達到1.3MPa。地下連續墻地下連續墻施工中槽壁未出現塌坍孔、收縮現像。垂直度控制在3/1000之內。地下墻施工中，個別墻幅刷壁次數不足，相鄰幅接頭之間夾少量泥砂，在土方開挖階段出現有三處滲漏現象，后經過注漿進行了滲漏處理。工程樁施工經小應變檢測樁基工程664根樁的Ⅰ、Ⅱ類樁比例為：Ⅰ類樁占93.8%。Ⅱ類樁占6.2%；單樁豎向抗壓極限承載力經實測均不小于8000KN；樁位偏差基本均在規范要求之內，最大偏差小于200mm。基坑土體變形通過對32米SMW樁長不同土體深層水平向位移（測斜）的監測，測得對距SMW攪拌樁6米位置的影響為1.1mm，滿足設計要求的2mm限值；對地鐵隧道的沉降和收斂影響較小，累計變化最大值為2mm，滿足設計的要求的5mm限值。施工總結本基坑支護充分考慮基坑特點、土質條件、基坑周圍環境及工程設計要求等因素,選擇了科學合理的施工部署，取得了良好的支護效果和經濟效益。基坑支護SMW樁攪拌樁在進入20米以下的沙層后，鉆進速度慢，電流增大。通過非原位試驗確定參量和對周邊土體影響，經施工前試驗和施工后可知：槽壁加固按下沉≤0.3m/min，提升≤0.5m/min，兩噴兩攪的工藝要求控制，單樁施工時間約4小時，單樁水泥摻量在32%以上，水灰比為1.2，對周邊土體影響最小。坑內土體加固按下沉≤0.5m/min，提升≤1.0m/min，兩噴兩攪的工藝要求控制，單樁施工時間約2小時，單樁水泥摻量在20%以上，對周邊土體影響稍大。地下連續墻導墻導墻拆模后，沿導墻縱向每隔一米設二道木支撐，將二片導墻支撐起來，導墻砼沒有達到設計強度以前，禁止重型機械在導墻側面行駛，防止導墻受壓變形。泥漿制作成本控制泥漿制作主要用三種原材料，膨潤土、cmc、純堿。其中膨潤土最廉價，純堿和cmc則非常昂貴。這就需要在滿足泥漿性能的情況下，盡可能地多用膨潤土。合格的泥漿有一定的指標要求，主要有粘度、ph值、含沙量、比重、泥皮厚度、失水量等。要達到指標的要求有很多種配置方法，但要找到最經濟的配置方法是需要要現場多次試驗。泥漿制作的方量，一般情況下以理論方量的1.5倍比較合適。成槽成槽過程中應嚴格控制泥漿液面，特別是地下水位的升降，如遇到降雨等情況下，必須及時調整補充泥漿，使泥漿液面在適當高度，保證泥漿對地下水的超壓力，防止產生塌方事故。刷壁施工質量有著至關緊要的影響。在已施工的地下連續墻的側面往往有許多泥土粘在上面，所以刷壁就成了必不可少的工作。刷壁要求在鐵刷上沒有泥才可停止，一般需要刷20次，確保接頭面的新老砼接合緊密。下鎖口管鎖口管固定不穩，造成鎖口管傾斜。鎖口管的固定包括上端固定和下端固定：下端固定主要通過吊機提起鎖口管一段高度使其自由下落插入土中使其固定，這種固定方法使鎖口管的下端一般不會產生大的位移。上端固定一般是通過鎖口管與導墻之間的縫隙之間打入導木枕，并用槽鋼斜撐來解決。這種方法基本上可以杜絕鎖口管移位的產生。鎖口管下放后，不會緊貼土體，與下幅土體之間會有一定的縫隙，一定要進行土方回填，加一根專用鋼釬插入縫隙，防止砼繞流。下插混凝土導管澆筑砼混凝土澆注中要保持混凝土連續均勻下料，砼面上升速度控制在4-5m／h，導管下口在混凝土內埋置深度控制在1.5-6.0m，在澆注過程中嚴防將導管口提出砼面，導管下口暴露在泥漿內，造成泥漿涌入導管。當混凝土澆搗到地下連續墻頂部附近時，導管內混凝土不易流出，一方面要降低澆筑速度，另一方面根據現場實際經驗可將導管的最小埋入深度減為1m左右，并將導管上下抽動，但上下抽動范圍不得超過30cm。對采用兩根導管的地下連續墻，砼澆注應兩根導管輪流澆灌，確保砼面均勻上升，砼面高差小于50cm.以防止因砼面高差過大而產生夾層現象。拔鎖口管第一車砼到現場以后，現場取樣觀測砼的凝固時間，用以確定鎖口管的松動和拔出時間。實際操作中應該保證松動的時間，防止砼把鎖口管固結。鎖口管拔出前，先計算剩在槽中的鎖口管底部位置，并結合砼澆灌記錄和現場試塊情況，在確認底部砼已達到終凝后才能拔出。工程樁根據本工程施工中出現的