成克錦

1. 上海建工四建集團(tuán)有限公司 上海 201103；2. 上海建筑改建與持續(xù)利用工程技術(shù)研究中心 上海 201103

1 預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻簡介

常規(guī)的型鋼水泥土攪拌墻（SMW）具有型鋼可回收利用、施工工藝成熟、短工期內(nèi)成本低等優(yōu)點；但抗彎剛度相對較弱，在基坑規(guī)模大、施工周期較長時，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢不明顯，且型鋼拔除后樁體內(nèi)部空隙需要處理?；诖?，提出了采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件代替SMW工法樁中型鋼的新型圍護(hù)體形式[1]，其材料消耗少、綜合造價低、施工效率高、環(huán)境影響小，特別適合挖深10 m左右的基坑工程。

1.1 工藝原理

預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻（圖1）類似于SMW工法樁，不同之處在于插入水泥土攪拌樁中的材料，前者是鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件[2-4]，后者是H型鋼。

圖1 預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻剖面

1.2 工藝流程

預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻施工工藝流程與H型鋼SMW工法樁基本相同，差別在于插入的是預(yù)制構(gòu)件，增加了構(gòu)件制作環(huán)節(jié)。

具體工藝流程如下：場地清障、場地平整→測量放樣→開挖溝槽、設(shè)置導(dǎo)架與定位→樁機(jī)就位→水泥漿液制備→噴漿、攪拌成樁→預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢查→預(yù)制構(gòu)件吊裝、定位→插預(yù)制構(gòu)件→清理溝槽內(nèi)泥漿→整理施工記錄→施工完成。

2 項目應(yīng)用介紹

2.1 工程概況

上海華力芯片生產(chǎn)線項目位于上海市浦東新區(qū)康橋工業(yè)區(qū)南區(qū)，場地東至規(guī)劃中的良虹路、南至古恩路、北至古博路、西至北橫河。項目總用地面積426 367 m2，建筑面積450 700 m2，主要建筑為F1生產(chǎn)廠房及支持區(qū)、C1動力廠房、E1工程調(diào)度樓、P1研發(fā)樓、P3倒班宿舍，以及廢水處理站、變電站、柴油發(fā)電機(jī)、倉庫等單位工程（圖2）。其中，地上建筑面積396 510 m2，地下建筑面積54 190 m2。

圖2 上海華力芯片生產(chǎn)線項目平面示意

2.2 地質(zhì)條件

基坑開挖深度范圍內(nèi)土層分布：①素填土及局部分布的②層浜底淤泥，③層淤泥質(zhì)黏性土及③夾層粉層砂與黏土互層，④層淤泥質(zhì)黏性土。其中第③、④層淤泥質(zhì)黏性土厚度大，其土層飽和，為流塑狀軟土，土的物理力學(xué)指標(biāo)較差。

2.3 圍護(hù)設(shè)計

本項目有8個建（構(gòu)）筑物且設(shè)有地下1層，根據(jù)開挖深度不同：3個單體（T1、S1、D1）采用自然放坡形式；2個單體（P1、E1）采用水泥土攪拌樁重力壩形式；3個單體（F1、C1、P3）采用預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻。

F1、C1、P3這3個單體基坑及圍護(hù)形式具體情況如下：

1）F1生產(chǎn)廠房支持區(qū)基坑面積約3 500 m2，基坑延長約275 m，開挖深度6.8 m；C1動力廠房基坑面積約12 700 m2，基坑延長約469 m，開挖深度6.60 m；P3地下車庫基坑面積約18 615 m2，基坑延長約576 m，開挖深度為5.95～6.85 m?；影踩燃墳槿?。

2）F1、C1、P3這3個單體基坑采用三軸攪拌樁φ850 mm@600 mm，搭接250 mm，水泥摻量20%（暗浜處調(diào)至25%），水灰比1.5～2.0，內(nèi)插C30預(yù)制混凝土構(gòu)件650 mm×300 mm，密插形式（圖3）。樁長度：C1動力廠房為15.0 m和19.0 m，F(xiàn)1廠房為15.0 m，P3地庫為15.0 m。插入比分別為1∶1.50、1∶1.43、1∶1.41。支撐體系采用工具式預(yù)應(yīng)力魚腹梁鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐。

圖3 預(yù)制方樁剖面及截面尺寸示意

3 關(guān)鍵施工技術(shù)介紹

3.1 水泥土攪拌樁施工

水泥土攪拌樁施工時必須按照SMW工法樁規(guī)定的成樁順序和工藝要求進(jìn)行（圖4），其中陰影部分為重復(fù)套鉆，以保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，三軸水泥攪拌樁的搭接以及施工設(shè)備的垂直度補(bǔ)救依靠重復(fù)套鉆來保證，以達(dá)到止水的作用。

圖4 三軸攪拌樁施工順序（套打連接）

3.2 預(yù)制構(gòu)件吊裝施工

按設(shè)計圖紙加工預(yù)制構(gòu)件前，制訂吊裝方法，對構(gòu)件進(jìn)行吊裝驗算。構(gòu)件進(jìn)場后，除常規(guī)要求外，需關(guān)注樁頂甩筋長度是否滿足要求。由于預(yù)制構(gòu)件頂標(biāo)高低于地面，因此需根據(jù)樁頂標(biāo)高要求，在甩筋處焊接φ12 mm、L=4 m的鋼筋，用于控制下沉標(biāo)高。預(yù)制樁寬度650 mm一側(cè)畫出中線，作為插入時垂直度控制依據(jù)?，F(xiàn)場吊裝時采用50 t履帶吊，起吊時采用兩點起吊法，預(yù)制構(gòu)件插入時采用單點起吊法。

3.3 過程控制關(guān)鍵技術(shù)

1）成樁順序和工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，除與常規(guī)SMW套打工藝相同外，主要采用二噴二攪工藝，考慮預(yù)制樁體積與型鋼的差異和擠壓效應(yīng)，成孔深度較設(shè)計要求略深100 mm左右為宜。

2）預(yù)制樁插入時間：三軸樁成孔結(jié)束后30 min內(nèi)，預(yù)制樁依靠自重插入下沉。

3）預(yù)制樁插入采用單點起吊，構(gòu)件拉毛倒置于上方，在溝槽上方設(shè)定好型鋼定位卡，以固定預(yù)制構(gòu)件平面位置，并對垂直度進(jìn)行控制。

4）測量預(yù)制構(gòu)件標(biāo)高，宜低于設(shè)計控制值100 mm。

5）待三軸樁硬化后，去除吊筋與型鋼的連系。

6）檢查與驗收時，對已插入的預(yù)制樁，重點檢查標(biāo)高控制情況，尤其檢查已完成的相鄰樁的標(biāo)高變動情況，對上浮高于200 mm的樁采用振動錘再次送入（圖5）。

圖5 預(yù)制構(gòu)件插入完成后施工現(xiàn)場

3.4 存在的問題及解決措施

1）標(biāo)高控制問題：3個基坑工程的圍護(hù)分批施工，在進(jìn)行第1個基坑工程施工時，由于設(shè)計標(biāo)高要求，預(yù)制樁下插需送樁至地面下2 500 mm以上，再加上對排土效應(yīng)預(yù)估不足，出現(xiàn)一定數(shù)量的標(biāo)高偏差，約占總根數(shù)的25%，未達(dá)標(biāo)高范圍在300～1 500 mm之間，其中13根樁高出1 000 mm以上。經(jīng)設(shè)計單位復(fù)核，作坑底補(bǔ)樁處理。其余樁的偏差，根據(jù)分布情況和相鄰樁的關(guān)系以及受力分析，基本滿足要求，不作處理。在后續(xù)的2個基坑工程中，首先對場地標(biāo)高進(jìn)行大面積卸土處理，使之基本達(dá)到與樁頂標(biāo)高一致，并比設(shè)計鉆孔深度超鉆200 mm，預(yù)留上浮量，再同時對前后受擠壓上浮超出標(biāo)高的樁及時進(jìn)行復(fù)壓處理。另外，及時對溝槽內(nèi)的泥漿進(jìn)行排放。通過上述措施的實施，后續(xù)2個基坑工程圍護(hù)頂標(biāo)高得到較好的控制，標(biāo)高誤差基本控制在100 mm范圍內(nèi)。

2）工效問題：φ850 mm成孔與650 mm×300 mm斷面預(yù)制構(gòu)件的匹配度余量較小，造成預(yù)制樁下沉緩慢，常規(guī)每天僅完成14根，尤其是最后幾幅更為明顯。經(jīng)與設(shè)計單位溝通，三軸孔徑由φ850 mm改為φ900 mm，修改后的方案較之前能夠更順利地實施，相應(yīng)的也提高了施工工效。

4 實施效果

3個基坑工程采用預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻作為圍護(hù)體，在基坑開挖施工的整個過程中，經(jīng)過156次的監(jiān)測，墻頂沉降最大值13.3 mm，墻體最大水平位移128 mm，深層水平位移最大值59.5 mm，盡管個別數(shù)據(jù)超出設(shè)計限值，但未發(fā)現(xiàn)有滲水痕跡，說明圍護(hù)體的施工質(zhì)量和剛度達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)語

預(yù)制構(gòu)件復(fù)合水泥土攪拌樁墻作為新型圍護(hù)體，優(yōu)點明顯，但在施工過程中還存在有待完善的地方，如標(biāo)高控制問題和工效問題等。對于該新工藝今后的發(fā)展，筆者有以下幾點想法和建議：

1）今后在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的截面設(shè)計時，可以考慮預(yù)制樁斷面改為兩側(cè)開槽或中間空腹等形式，可以較好地克服排土效應(yīng)，更方便樁頂標(biāo)高控制，當(dāng)然構(gòu)件加工成本也有待進(jìn)一步考慮。

2）可對泥漿水灰比與排土效應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步分析和優(yōu)化。

3）簡易的操作工具有待配套，如送樁、復(fù)壓、標(biāo)高桿和擱置等。

4）編制相應(yīng)的推薦標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。