丁建成，蔣鳳昌，周桂香，奚晟翔，吉盛凱

(1.江蘇永泰建造工程有限公司，江蘇 泰州 225300；2.泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

1 工程背景

昆山市周市鎮(zhèn)養(yǎng)老院項(xiàng)目(圖1)位于昆山市周市鎮(zhèn)周新公路以南，海鵬路以北，總建筑面積為37199.86 m2，包括1#養(yǎng)老樓、2#養(yǎng)老樓、3#養(yǎng)老樓、醫(yī)養(yǎng)樓、醫(yī)護(hù)樓、配套用房和地下車庫等子項(xiàng)目。其中最大單體建筑面積為8749.50 m2，人防建筑面積為2266.70 m2，最高層數(shù)為6層，局部地下一層，最高建筑高度為21.96 m，最大跨度為9.4 m。

圖1 建筑效果

由于該項(xiàng)目場地內(nèi)有較厚的淤泥質(zhì)粘土，地下工程為施工的重難點(diǎn)內(nèi)容之一?；娱_挖面積約為8725 m2，支護(hù)長度約為422 m，基坑挖深為5.75～7.35 m。地下工程的主要施工工程量包括：D850型鋼水泥土攪拌樁(SMW)394根、攪拌樁插入型鋼H700×300×13×24共計524根、掛網(wǎng)噴漿護(hù)坡內(nèi)配?6.5@250鋼筋為2081 m2、注漿鋼管?48×3.0鋼管為2508 m、深井降水(井深25m)共計4口、土方開挖約5.2萬m3。地下工程施工平面布置如圖2所示。

圖2 地下工程平面布置

2 地下施工的重難點(diǎn)分析

2.1 現(xiàn)場施工安排及管理難度大

由于場地東、西側(cè)均為老舊居民區(qū)，南北側(cè)為市政道路，而且施工交叉作業(yè)多，對施工組織要求較高。

針對本工程施工的特點(diǎn)，結(jié)合周邊實(shí)際情況和業(yè)主意圖，對圍護(hù)工程進(jìn)行了精密籌劃，縮短各工序搭接時間，合理布設(shè)各工序的工作面，認(rèn)真、細(xì)致落實(shí)現(xiàn)場平面布置圖。在SMW工法樁施工、掛網(wǎng)噴漿、土方開挖等階段都制定詳盡的進(jìn)度控制計劃，通過統(tǒng)一協(xié)調(diào)各工序的進(jìn)度過程控制，確保達(dá)到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和總工期要求。

2.2 保證基坑周邊管線與建筑物安全

本工程基坑西側(cè)、北側(cè)外有高壓管線、東西側(cè)均為住宅，尤其東側(cè)校區(qū)距離基坑較近，且挖土施工過程中基坑外便道土方車輛要正常通行，因此確?；臃€(wěn)定是本工程安全工作的一個重點(diǎn)。

確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全是一項(xiàng)重要保證措施。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)壓能力、抗?jié)B能力、插入比是基坑穩(wěn)定的關(guān)鍵，施工過程中對SMW工法樁的垂直度、水灰比、樁底標(biāo)高、接縫質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對攪拌樁樁的連續(xù)性和均勻性進(jìn)行嚴(yán)格地控制。

2.3 安全生產(chǎn)和文明施工要求高

本工程基坑北側(cè)為東輝廣場，南側(cè)為已有建筑，西側(cè)為嘉裕國際商務(wù)廣場，施工中必須達(dá)到文明施工標(biāo)化工地標(biāo)準(zhǔn)。同時也應(yīng)重點(diǎn)注意對周邊居民的擾民的防治措施，這對安全生產(chǎn)、文明施工提出了較高的要求。

采取綠色施工相關(guān)技術(shù)措施，控制噪聲、控制揚(yáng)塵，做好垃圾清理及物品堆放管理等相關(guān)工作。

3 SMW工法樁施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

施工方案編制和論證→施工準(zhǔn)備，開挖導(dǎo)槽→設(shè)置導(dǎo)向定位型鋼→三軸攪拌機(jī)就位→配制水泥漿液→攪拌造墻→精確定位H型鋼，插入攪拌墻→型鋼頂部廢渣清理→澆筑鋼筋混凝土冠梁→基坑開挖階段的滲漏水處理→拔出H型鋼→H型鋼拔除后孔隙填充。

3.2 受力原理

如圖3所示，H型鋼主要承受基坑的側(cè)向壓力，水泥土墻主要起止水帷幕的作用，二者共同構(gòu)成擋土止水的支護(hù)體系。通過密插H型鋼，一方面，增強(qiáng)承載力，盡量減少內(nèi)支撐或斜錨拉體系；另一方面，也增大了墻體的剛度和防滲漏性能[1]。計算抗側(cè)向承載力時主要考慮型鋼的承載力，水泥土墻的協(xié)同作用作為承載力儲備考慮；在H型鋼的頂部設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，增加攪拌墻體的整體性，起到協(xié)同承載的作用。型鋼在基礎(chǔ)回填后拔出回收再利用[2]。

圖3 SMW工法樁受力原理

3.3 攪拌造墻

3.3.1 三軸攪拌樁施工順序的確定

針對昆山地區(qū)淤泥質(zhì)軟土的環(huán)境特點(diǎn)，通過試驗(yàn)研究分析，三軸攪拌樁施工采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接(圖4)，其中陰影部分為重復(fù)套鉆，保證攪拌樁的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量，施工順序?yàn)?→2→3→4→5，實(shí)踐證明，該施工順序適用地質(zhì)較差的淤泥質(zhì)軟土地基，能夠保證樁與樁之間充分搭接，避免發(fā)生“千層餅”、“雞蛋芯”、“樁間細(xì)腰”等現(xiàn)象，以達(dá)到止水的作用。

圖4 跳槽式雙孔全套復(fù)攪式連接

對于圍墻轉(zhuǎn)角處或有施工間斷情況，可采用單側(cè)擠壓式連接(圖5)，施工順序?yàn)?→2→3→4→5，充分保證樁與樁之間搭接可靠。

圖5 單側(cè)擠壓式連接

3.3.2 攪拌速度及注漿控制

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時嚴(yán)格控制下沉和提升速度。根據(jù)設(shè)計要求和有關(guān)技術(shù)資料規(guī)定，下沉速度0.6 m/min，提升速度0.8 m/min；在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌注漿(圖6)，做好每次成樁的原始記錄。注漿壓力為1.5～2.5 MPa，以漿液輸送能力控制；水泥用量控制由樁機(jī)集成后臺電子秤裝置控制重量，具體水泥用量控制為：首開大幅三軸攪拌樁水泥用量6.56 t，每米樁水泥用量=6.56/12.2=538 kg；中幅三軸攪拌樁水泥用量4.53 t，每米樁水泥用量=4.53/12.2=371 kg。

圖6 攪拌注漿Time-High

4 深井降水施工技術(shù)

本工程降水做到“按需降水”，針對工程具體情況，采用4口真空減壓深井，主要在基坑局部電梯井、集水井位置采用真空深井降水施工，成孔700 mm，井管采用混凝土無砂管。利用1臺鉆機(jī)施工，共計8 d完成施工。降水之前進(jìn)行試抽水工作，保證降水效果滿足地下工程施工條件。

4.1 深井降水施工工藝

該項(xiàng)目的深井施工工藝主要流程如圖7所示，采用“回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)、自然造漿護(hù)壁成孔、泵吸法洗井、潛水泵汲水”的成井工藝，保質(zhì)高效[3]。

圖7 深井降水施工工藝流程

4.2 關(guān)鍵施工工序

深井施工順序須和挖土施工的先后順序相適宜，具體在開工前與有關(guān)單位協(xié)商確定。根據(jù)管井平面圖和基坑圍護(hù)平面圖定出孔位，如果在放樣時遇到地下障礙物，應(yīng)予以清除，如果井位與工程樁、有沖突時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況做適當(dāng)調(diào)整。

4.2.1 鉆機(jī)就位與成孔

深井施工的鉆機(jī)安裝應(yīng)保證穩(wěn)固、平衡，天車中心與鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤中心、井位中心三點(diǎn)在同一鉛垂線上。采用回轉(zhuǎn)鉆鉆孔，開孔孔徑為φ800 mm，一徑到底，成孔時應(yīng)控制泥漿的比重在1.15～1.25之間，對易塌、易縮徑地層，應(yīng)靈活掌握泥漿比重，以防塌孔、縮徑現(xiàn)象發(fā)生。重點(diǎn)應(yīng)確保成孔的垂直度，開鉆前應(yīng)檢查鉆桿的垂直度，確保安裝井管和成孔同心。

4.2.2 安裝井管

應(yīng)在清孔后立即安裝井管，以防坍孔；下管時在井管上下兩端各設(shè)一套直徑小于孔徑50 mm的扶正器(找正器)，以保證濾水管能居中。井管安放時應(yīng)保持垂直并位于井孔中間；井管頂部比自然地面高500 mm左右。下井管過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中途停止，如因機(jī)械故障等原因造成孔內(nèi)坍塌或沉淀過厚，應(yīng)將井管重新拔出，掃孔、清孔后重新下入，嚴(yán)禁將井管強(qiáng)行插入坍塌孔底。

4.2.3 洗井

采用“泵放入井底抽水法”洗井，即成井完畢后立即下入高揚(yáng)程底吸式潛水泵至井底抽水，如井內(nèi)有沉淀固體顆粒，可在水泵抽水的同時采用人力使得水泵上下串動，擾動泥水，通過水泵帶出井內(nèi)沉淀固體顆粒，直至水泵能下到井底。當(dāng)井內(nèi)水抽干后，可以拔出水泵，以防井外細(xì)顆粒進(jìn)入井內(nèi)造成埋泵現(xiàn)象，待井內(nèi)水位上升至井管上口時，重復(fù)上述操作，直至無沉淀產(chǎn)生、出水常清為止。在成井質(zhì)量良好的情況下反復(fù)操作5次以內(nèi)即可。洗井應(yīng)在下完井管、填好濾料、封口后8 h內(nèi)進(jìn)行，一氣呵成，以免時間過長，井壁泥皮逐漸老化，難以破壞，影響滲水效果。

4.2.4 封井

封井施工方法如圖8所示，可在井管內(nèi)灌注速凝混凝土，同時在井管外焊接環(huán)形止水鋼板進(jìn)行封堵，達(dá)到良好的封井效果。

圖8 封井施工詳圖

5 土方開挖施工技術(shù)

土方開挖、支撐、底板結(jié)構(gòu)施工的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致并遵循“分層、分段、限時開挖，隨撐隨挖、嚴(yán)禁超挖”的總原則，利用時空效應(yīng)原理，嚴(yán)格控制基坑變形。稍有不慎，造成應(yīng)力集中，嚴(yán)重影響到基坑圍護(hù)體系的穩(wěn)定性，也可能對周圍的建筑及管線產(chǎn)生極大的危害[4～8]。因此對土方施工增加了不少難度，給土方開挖帶來難度較大。所以必須精心組織、精心施工，以期達(dá)到安全、保質(zhì)、按時完成施工任務(wù)。

5.1 落實(shí)開挖條件

在土方開挖前，必須落實(shí)的開挖條件下包括：施工道路過養(yǎng)護(hù)期并且達(dá)到足夠強(qiáng)度、SMW工法樁和圈梁達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度、臨邊圍護(hù)和排水溝設(shè)置完成、棄土地點(diǎn)和渣土運(yùn)輸路線規(guī)劃好。

5.2 施工段劃分

本工程基坑開挖面積約為8725 m2，土方量約為5.2萬m3。采用明挖順筑法分批、分塊施工。地下室總體開挖部署：按區(qū)分為“東、西、南、北”四個大塊施工區(qū)段及次出土口收尾區(qū)域(圖9)，第二、三層按后澆帶位置進(jìn)行分區(qū)(圖10)。

圖9 首層土開挖分層

圖10 第二、三層土開挖分層

5.3 土方開挖順序

基礎(chǔ)土方工程施工工藝流程 ：施工測量→降水→機(jī)械開挖→邊坡護(hù)坡及加固→人工挖土→基礎(chǔ)墊層→地庫結(jié)構(gòu)→四周回土前準(zhǔn)備工作→四周回填土。

考慮到現(xiàn)場施工交通組織問題，在基坑中部東西向、南北向各留設(shè)一條施工便道。先行開挖南北兩側(cè)土方，并及時形成圍檁及支撐；再行開挖中部留土(由東西兩側(cè)向中部開挖)，并及時形成南北向?qū)潛巍２捎肊X200挖機(jī)?？坑诨舆叄珽X100挖機(jī)在坑內(nèi)駁運(yùn)。

第一皮土開挖由自然地坪標(biāo)高(-0.85)開挖至標(biāo)高(-3.35)，挖土深度約2.50 m。采用EX200挖機(jī)進(jìn)行土方開挖。第二、三皮土開挖考慮到交通組織及控制坑底暴露面積時間問題，采用調(diào)倉開挖的施工流程。第二皮土開挖由標(biāo)高(-3.350)開挖至標(biāo)高(-5.35)，開挖深度2 m；第三皮土開挖標(biāo)高(-5.350)開挖至坑底標(biāo)高(大面-7.600)，開挖深度2.24 m。開挖出工作面(≤300 m2)后24 h內(nèi)組織墊層施工(不準(zhǔn)碰及下部工程樁)，嚴(yán)禁控制坑底暴露面積時間。

6 結(jié)語

經(jīng)過針對性編寫該項(xiàng)目的地下工程施工技術(shù)方案，保證了深基坑支護(hù)、深井降水、土方開挖等分項(xiàng)工程的順利進(jìn)行，從而保證了整體工程項(xiàng)目的施工計劃順利完成，獲得業(yè)主和昆山市建筑行業(yè)部門的表彰。該項(xiàng)目已獲得“昆山市標(biāo)準(zhǔn)化施工示范工地”、昆山市QC三等獎和江蘇省QC三等獎。