張程寶 潘偉峰 華錦耀

1.寧波冶金勘察設(shè)計(jì)研究股份有限公司 浙江 寧波 315040；2.大榮建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 寧波 315192；3.浙江鴻晨建設(shè)有限公司 浙江 寧波 315032

既有廠房工藝設(shè)備的改造提升，往往需新增超深設(shè)備基礎(chǔ)。當(dāng)在軟土地基區(qū)廠房室內(nèi)鄰近框架柱施工超深設(shè)備基礎(chǔ)時(shí)，可應(yīng)用的超深設(shè)備基坑圍護(hù)樁墻有弧形或折線形地下連續(xù)墻、素葷混凝土咬合樁、外樁墻內(nèi)沉井等圍護(hù)類(lèi)型。

弧形或折線形地下連續(xù)墻成槽施工時(shí)，雖可預(yù)先加固槽壁，但液壓抓斗機(jī)設(shè)備高大，無(wú)法在廠房有限的空間內(nèi)操作，且圓弧半徑小，容易引起槽壁坍塌，影響既有廠房柱基礎(chǔ)位移變形，地下連續(xù)墻鋼筋籠需分節(jié)，安裝時(shí)間長(zhǎng)；外樁墻內(nèi)沉井施工時(shí)，雖然有外樁墻預(yù)先施工形成外保護(hù)套，但是在超深沉井多節(jié)式下沉施工時(shí)難以控制突沉和垂直度[1]。

通過(guò)對(duì)上述難點(diǎn)進(jìn)行分析，并經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)查研究，最終選擇雙圓環(huán)式鉆孔灌注咬合樁墻且兩環(huán)樁墻之間的高壓旋噴樁填芯截水帷幕作為超深設(shè)備基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，既解決了廠房?jī)?nèi)狹小空間的施工難題，又保護(hù)了鄰近廠房柱基礎(chǔ)，控制了既有設(shè)備基礎(chǔ)的變形位移[2]，更滿(mǎn)足了超深設(shè)備的安裝精度要求。經(jīng)過(guò)多個(gè)工程應(yīng)用，實(shí)踐效果較好。

1 工程概況和地質(zhì)條件

1.1 工程概況

背景工程為寧波市博威合金板帶有限公司綜合車(chē)間廠房?jī)?nèi)設(shè)備基礎(chǔ)超深基坑項(xiàng)目，該綜合車(chē)間既有廠房為框架結(jié)構(gòu)，廠房?jī)?nèi)凈空高度14 m，框架柱基礎(chǔ)承臺(tái)下為φ500 mm沉管灌注樁，樁長(zhǎng)38 m，持力層為④層黏土，軟可塑狀態(tài)，車(chē)間廠房?jī)?nèi)有設(shè)備基礎(chǔ)——筏板樁基礎(chǔ)，樁基為φ426 mm沉管灌注樁，樁長(zhǎng)32～38 m。新建的設(shè)備基礎(chǔ)上部呈圓形（局部矩形），下部呈圓形（直徑6.4 m），基坑開(kāi)挖深度為30.3 m，距離框架柱基礎(chǔ)最近為4.5 m，距離既有設(shè)備基礎(chǔ)最近為6.1 m（圖1）。

圖1 擬建設(shè)備基坑位置清除地下障礙物

1.2 地質(zhì)條件

與基坑支護(hù)相關(guān)的地基土層分布情況為：①雜填土，松散；②粉質(zhì)黏土，軟塑；③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑；③2淤泥質(zhì)黏土，流塑；③3粉質(zhì)黏土，流塑；④黏土，軟可塑；⑤1粉質(zhì)黏土，可塑；⑤2粉質(zhì)黏土，軟可塑。土層含孔隙潛水，土層滲透性差，水量少?；拥滋幱冖莛ね翆?。

2 基坑圍護(hù)方案

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置

針對(duì)廠房?jī)?nèi)超深設(shè)備基坑平面尺寸較小且鄰近廠房柱基礎(chǔ)的特點(diǎn)，采用雙圓環(huán)式鉆孔灌注咬合樁圍護(hù)，即外圓環(huán)咬合樁墻為φ600 mm@400 mm灌注樁，長(zhǎng)40 m，內(nèi)圓環(huán)咬合樁墻為φ1 000 mm@800 mm灌注樁，長(zhǎng)50 m，兩環(huán)樁墻之間為高壓旋噴樁截水帷幕，坑底采用φ700 mm@550 mm高壓旋噴樁滿(mǎn)堂加固，深入坑底至少6 m，組合成三重式超深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以保護(hù)鄰近的廠房柱基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)（圖2）。

圖2 雙圓環(huán)式鉆孔灌注咬合樁平面布置示意

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)作用原理

外環(huán)以直徑較小的鉆孔灌注咬合樁起到淺層基坑圍護(hù)擋土兼作隔離中間高壓旋噴樁的作用，最大程度地降低高壓旋噴樁施工過(guò)程中的擠土效應(yīng)，以保護(hù)鄰近的廠房柱基礎(chǔ)。中間高壓旋噴樁起到截水帷幕的作用，即在超深設(shè)備基坑開(kāi)挖中，可防止超長(zhǎng)咬合樁施工時(shí)因垂直度偏差引起的滲漏水問(wèn)題。內(nèi)環(huán)大直徑鉆孔灌注咬合樁起到超深設(shè)備基坑的主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)作用[3]，沿基坑外側(cè)形成環(huán)形封閉圓筒，使水土側(cè)壓力轉(zhuǎn)化為環(huán)向軸心壓力，充分發(fā)揮混凝土抗壓性能強(qiáng)的特點(diǎn)，從而控制超深設(shè)備基坑的穩(wěn)定和位移變形，即在滿(mǎn)足設(shè)備安裝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步保護(hù)鄰近的廠房柱基礎(chǔ)及既有設(shè)備基礎(chǔ)。

2.3 逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁

超深基坑一邊開(kāi)挖一邊逆作式施工緊貼混凝土咬合樁墻的環(huán)形設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁，相當(dāng)于咬合樁的圍梁作用，有利于提高圍護(hù)咬合樁墻的結(jié)構(gòu)整體性（圖3）。

圖3 基坑圍護(hù)和逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁剖面示意

3 施工工藝流程

測(cè)量放線定咬合樁樁位→清除地下障礙物→施工外環(huán)鉆孔灌注咬合樁→施工內(nèi)環(huán)鉆孔灌注咬合樁→中間高壓旋噴樁施工→坑底高壓旋噴樁加固→坑內(nèi)分層對(duì)稱(chēng)盆式挖土→坑內(nèi)分層逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁→施工設(shè)備基礎(chǔ)底板

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 主要施工機(jī)械設(shè)備選擇

針對(duì)廠房?jī)?nèi)施工空間有限這一難題，采用GPS型轉(zhuǎn)盤(pán)式鉆孔灌注樁機(jī)、CD型全回轉(zhuǎn)全套管鉆機(jī)、XY型液壓式高壓旋噴樁機(jī)、W型履帶式液壓抓斗式挖掘機(jī)作業(yè)，并用弧形型鋼定位架代替混凝土導(dǎo)墻等，既解決了廠房?jī)?nèi)狹小空間中運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)的難題，又有一定的成樁和挖土施工效率。

4.2 施工外環(huán)、內(nèi)環(huán)鉆孔灌注咬合樁

1）先施工外環(huán)鉆孔灌注咬合樁，后施工內(nèi)環(huán)鉆孔灌注咬合樁。先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試成樁，取得各項(xiàng)工藝參數(shù)。試成樁選擇遠(yuǎn)離廠房框架柱側(cè)進(jìn)行，緊鄰框架柱側(cè)外環(huán)鉆孔灌注咬合樁按硬切割施工葷混凝土樁，以防止素混凝土樁產(chǎn)生管涌。

2）施工素混凝土樁。埋設(shè)鋼護(hù)筒后先調(diào)整鉆機(jī)底盤(pán)使之呈水平狀態(tài)，移動(dòng)鉆機(jī)使鉆頭尖對(duì)準(zhǔn)弧形型鋼定位架的素混凝土樁孔位（偏差不應(yīng)大于10 mm），再調(diào)整鉆桿的垂直度，使鉆桿的偏斜度不超過(guò)全長(zhǎng)的0.3%。鉆桿在鉆進(jìn)的同時(shí)輸入護(hù)壁泥漿。鉆孔至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后清渣，插入導(dǎo)管并泵送灌注預(yù)拌混凝土，初灌量應(yīng)滿(mǎn)足導(dǎo)管底段埋入至少1 m的要求，然后灌注混凝土至超灌標(biāo)高。素混凝土樁的強(qiáng)度等級(jí)為C25，坍落度控制在130～150 mm。

3）施工葷混凝土樁。全套管鉆孔樁機(jī)的全套管對(duì)準(zhǔn)弧形型鋼定位架的葷混凝土樁孔位（偏差不應(yīng)大于10 mm），保證垂直度不超過(guò)全長(zhǎng)的0.3%。在素混凝土樁初凝后、終凝前，即素混凝土樁澆筑完混凝土60 h前，驅(qū)動(dòng)液壓套管機(jī)帶動(dòng)全套管（底端設(shè)置有裝配式合金鉆尖）旋轉(zhuǎn)下沉；鉆孔中的土體連同旋削下的素混凝土碎塊由抓斗機(jī)帶出孔外。全套管底端應(yīng)低于鉆桿的鉆頭尖，以防止素混凝土樁產(chǎn)生管涌。合理選擇和調(diào)整鉆進(jìn)的工藝參數(shù)，并可通過(guò)電流表來(lái)控制旋割素混凝土樁的進(jìn)尺速度。葷混凝土樁清孔后分節(jié)插入鋼筋籠（錯(cuò)開(kāi)接頭），隨后設(shè)置抗浮裝置，然后用導(dǎo)管澆筑預(yù)拌混凝土，最后采取分節(jié)慢速旋拔或振動(dòng)式拔除全套管。葷混凝土樁的強(qiáng)度等級(jí)為C30，坍落度控制在180 mm左右。

4.3 高壓旋噴樁施工

內(nèi)、外環(huán)鉆孔灌注咬合樁施工后，施工中間環(huán)形高壓旋噴樁（φ700 mm@500 mm）作為截水帷幕，并深入坑底下6 m；接著施工坑底滿(mǎn)堂式高壓旋噴樁（φ700 mm@550 mm）加固，伸入坑底至少6 m，以進(jìn)一步防止坑底隆起并隔滲。高壓旋噴樁采用二重管施工，采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為25%，水灰比為1.0，采用重復(fù)旋噴下沉、旋噴提升工藝。高壓旋噴樁工藝參數(shù)：注漿壓力為22 MPa、氣流壓力為0.6 MPa，提升速度為25 cm/min、旋轉(zhuǎn)速度為22 r/min。

4.4 基坑邊挖土邊逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁

1）采用履帶式抓斗機(jī)挖土，土方開(kāi)挖的順序、方法須與設(shè)計(jì)工況相一致，并遵循分層、盆式、對(duì)稱(chēng)、平衡、限時(shí)的挖土原則，挖出的土方及時(shí)外運(yùn)，基坑周邊的施工荷載不得超過(guò)設(shè)計(jì)要求的地面荷載限值。挖土過(guò)程中，加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，除按一級(jí)基坑監(jiān)測(cè)外，尚應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，控制周邊廠房框架柱基礎(chǔ)與鄰近設(shè)備基礎(chǔ)的位移變形，做到信息化施工。

2）采用逆作式分節(jié)段施工設(shè)備基礎(chǔ)的側(cè)壁，環(huán)形側(cè)壁將內(nèi)環(huán)支護(hù)樁連接為整體承載。設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁頂端采用外伸式壓頂環(huán)梁壓于內(nèi)環(huán)支護(hù)樁的壓頂環(huán)梁上，同時(shí)采用植筋方法將此側(cè)壁與支護(hù)樁連接為整體，從而實(shí)現(xiàn)逆作式施工側(cè)壁。若嚴(yán)格控制設(shè)備基礎(chǔ)的沉降變形，則可將設(shè)備基礎(chǔ)的側(cè)壁與內(nèi)環(huán)支護(hù)樁采用隔離材料脫開(kāi)。

3）豎向分節(jié)段挖土和逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁的分節(jié)長(zhǎng)度約5 m，內(nèi)側(cè)模板采用九夾板組合豎向方木次楞、環(huán)向鋼管主楞構(gòu)成，并用φ14 mm對(duì)拉螺栓植筋式錨固于內(nèi)環(huán)鉆孔灌注咬合樁上，側(cè)壁分節(jié)段界面處采用環(huán)形止水鋼板。側(cè)壁豎向鋼筋的接頭采用搭接焊或滾軋直螺紋套筒連接，且相鄰豎筋接頭錯(cuò)開(kāi)35d（d為鋼筋直徑）布置（圖4）。泵送澆筑側(cè)壁混凝土應(yīng)分層振搗密實(shí)，然后保濕養(yǎng)護(hù)14 d?；油谕林量拥自O(shè)計(jì)標(biāo)高后，限時(shí)6 h快速澆筑加厚為300 mm的C30級(jí)混凝土墊層。

圖4 逆作式施工設(shè)備基礎(chǔ)側(cè)壁

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)軟土地區(qū)廠房有限空間內(nèi)施工超深設(shè)備基坑的特點(diǎn)，所選圍護(hù)設(shè)計(jì)方案除特別需保護(hù)既有柱基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)外，其選型宜優(yōu)先考慮圓環(huán)形咬合樁結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮混凝土抗壓性能高的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)設(shè)備基礎(chǔ)平面呈方形或矩形時(shí)，也可以選用正多邊形的咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使徑向土水側(cè)壓力轉(zhuǎn)換為環(huán)向軸壓力。

由于本基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型合理且精心施工，最終各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在設(shè)計(jì)的報(bào)警值之內(nèi)，不但符合超深工藝設(shè)備安裝的精度要求，還有效地保護(hù)了環(huán)境，為今后類(lèi)似工程提供了較好的參考范例。