張文華 吳小鵬 周 寧 李友才 尹崇印

1 工程概況

遼寧省沈陽(yáng)市鐵西區(qū)的首創(chuàng)·禧悅大境項(xiàng)目地處繁華的都市中心，西臨肇工南街，南鄰南八西路，北臨南七西路；占地面積1.65 萬(wàn)m2，總建筑面積6.15 萬(wàn)m2，地庫(kù)面積為1.61 萬(wàn)m2，包含4 棟小高層、沿街底商和地庫(kù)；G1 ～G4#樓地上有16 層，地下有1 層，地上塔樓標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.9 m；商業(yè)配套S3#樓，地上有2 層。從該項(xiàng)目的施工特點(diǎn)來(lái)看，盡管地下只有1 層，但地庫(kù)的面積十分龐大，而且緊鄰沈陽(yáng)市第二十二中學(xué)及其他街道和鬧市區(qū)。因此，該高層建筑項(xiàng)目的地下深基坑圍護(hù)技術(shù)的選擇和施工過(guò)程極為關(guān)鍵。

2 高層建筑深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化選擇

我國(guó)高層建筑深基坑圍護(hù)施工技術(shù)始于20 世紀(jì)80 年代，并隨著高層建筑的發(fā)展逐步成熟。發(fā)展至今，一些新興的組合式圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐步取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)前城市高層建筑深基坑施工的重要技術(shù)。

2.1 傳統(tǒng)高層建筑深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

2.1.1 板樁式結(jié)構(gòu)

板樁式結(jié)構(gòu)包括鋼板樁和混凝土樁，結(jié)構(gòu)剛度較強(qiáng)，適用于深基坑工程。由于其采用的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此造價(jià)較低，能夠有效節(jié)約成本。但在施工過(guò)程中，需要采用重錘將樁體打入地下基層，振動(dòng)和噪聲巨大，一般只能用于對(duì)環(huán)保要求不高的深基坑圍護(hù)[1]。

2.1.2 自立式結(jié)構(gòu)

自立式結(jié)構(gòu)形式多樣，常用的有水泥攪拌樁擋墻和高壓旋噴樁擋墻，該技術(shù)因防滲能力突出，在水利工程中應(yīng)用較多。在建筑行業(yè)中，主要應(yīng)用于地下水位較淺、防滲要求較高的基坑，但由于自立式圍護(hù)結(jié)構(gòu)以自身結(jié)構(gòu)為支撐，缺少柱形支撐，往往只能用于較淺的基坑圍護(hù)。

2.1.3 柱列式結(jié)構(gòu)

柱列式結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的有挖孔灌注和鉆孔灌注兩種形式，由于采用內(nèi)部灌注的形式，相較于板樁式和自立式，其噪聲要小得多。但灌注形式往往是以土體內(nèi)部為對(duì)象，整體剛度偏小，不適用較軟的土質(zhì)。同時(shí)，柱列式結(jié)構(gòu)采用欄柵式，擋水能力較弱，對(duì)于地下水位較淺的工程幾乎無(wú)應(yīng)用價(jià)值[2]。

2.1.4 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是從國(guó)外引進(jìn)的深基坑圍護(hù)技術(shù)，其結(jié)構(gòu)性能十分優(yōu)越。由于采用砌筑式結(jié)構(gòu)，施工振動(dòng)和噪聲相較于其他結(jié)構(gòu)為最小，而連續(xù)結(jié)構(gòu)的特性使其防滲能力也極為突出。根據(jù)地下結(jié)構(gòu)的深度可以設(shè)計(jì)成槽型和板型等形式，剛度較大，因此十分適用軟弱土質(zhì)、城市中心以及水位較淺等情況。另外，地下連續(xù)墻在砌筑時(shí)還可以作為地面部分的支撐使用，但因其鋼筋和混凝土材料的用量較大，導(dǎo)致造價(jià)較高。

2.2 SMW 工法連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

2.2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

勁性水泥土墻（Soil Mi×ing Wall，SMW）工法連續(xù)墻是一種新型水泥土攪拌樁擋墻，集合了多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到廣泛使用。該結(jié)構(gòu)采用就地鉆進(jìn)切削的方式，并同步高壓灌注混凝土，使得土體充分?jǐn)嚢瑁纬深愃朴卺∧粔χ男问?，且連續(xù)完整，防滲性能良好；同時(shí)，在混凝土柱凝固前插入H 型鋼，起到提升剛度的作用。因此，SMW 工法連續(xù)墻在抗?jié)B性能和剛度方面均有著較大優(yōu)勢(shì)，在一定程度上完全可以替代地下連續(xù)墻。另外，其集合了自立式結(jié)構(gòu)中的水泥攪拌樁擋墻和高壓旋噴樁擋墻形式，相較于地下連續(xù)墻，施工時(shí)間較短；在一定成熟的工藝下，還可以抽取型鋼，使得該工法造價(jià)大幅下降。在施工環(huán)節(jié)，由于采用水泥土混合攪拌圍護(hù)結(jié)構(gòu)，棄土較少，減少外運(yùn)，并且施工本身無(wú)較大噪聲，十分適用于城市中心項(xiàng)目。

2.2.2 項(xiàng)目選擇

沈陽(yáng)市鐵西區(qū)首創(chuàng)·禧悅大境項(xiàng)目的深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用了SMW 工法連續(xù)墻技術(shù)。一方面，北方地下土層結(jié)構(gòu)松軟，且本項(xiàng)目地下深度不大；另一方面，該項(xiàng)目地處市中心，緊鄰中學(xué)，對(duì)環(huán)保的要求較高。因此，采用SMW 工法連續(xù)墻能夠在保證項(xiàng)目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，滿足環(huán)保和施工成本要求。

3 高層建筑深基坑圍護(hù)施工技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)

SMW 工法連續(xù)墻圍護(hù)整體劃分為槽溝開挖施工、攪拌樁施工以及型鋼施工這3 部分，每一部分均有施工技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)。

3.1 槽溝開挖施工

槽溝開挖是SMW 工法連續(xù)墻施工的基礎(chǔ)，包括前期的測(cè)量放線及導(dǎo)槽開挖，其精確性影響著后期施工的質(zhì)量。

3.1.1 測(cè)量放線

測(cè)量放線前首先需要平整場(chǎng)地，依照施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖清理場(chǎng)地范圍的障礙物和管線。對(duì)于地下管線部分，需要在施工前聯(lián)系有關(guān)單位予以探明，必要時(shí)進(jìn)行改移和保護(hù)，確保基坑工程實(shí)施順暢。其次，按照施工設(shè)計(jì)圖測(cè)量平面坐標(biāo)及標(biāo)高，一般需要使用全站儀與水準(zhǔn)儀等測(cè)量?jī)x，保證測(cè)量精度；還需要測(cè)量連續(xù)墻的中心線和標(biāo)高線，然后標(biāo)出導(dǎo)槽開挖的邊線。最后，對(duì)于永久中心線和標(biāo)高線，為防止后期施工造成破壞，應(yīng)在牢靠處設(shè)置固定樁，并在圖紙中標(biāo)明。

3.1.2 導(dǎo)槽開挖

依照連續(xù)墻中心線沿導(dǎo)槽邊線定位開挖。第一，要嚴(yán)格按照施工圖及測(cè)量放線位置進(jìn)行開挖，不得少挖，確保開挖精度。第二，要注意棄土的堆放，開挖前期要保證土方離基坑大于1.5 m 以上，且做到及時(shí)清運(yùn)，保證堆垛的高寬比小于1 ∶3，確保開挖過(guò)程中的安全。第三，開挖過(guò)程中的障礙物可以采用空壓機(jī)處理，但對(duì)于內(nèi)部孔洞等，必須先回填夯實(shí)再進(jìn)行開挖，確保不出現(xiàn)因土層薄弱而造成坍塌[3]。

3.2 攪拌樁施工

與普通水泥土攪拌樁擋墻施工不同的是，SMW 工法連續(xù)墻采用了H 型鋼進(jìn)行定位和中心加固。因此，在攪拌樁施工初期，先要進(jìn)行型鋼定位，然后按照鉆孔注漿的順序進(jìn)行攪拌樁施工。

3.2.1 型鋼定位

在導(dǎo)槽開挖完畢后放置型鋼，起到導(dǎo)向定位作用。一般沿槽溝開挖方向的兩側(cè)放置兩根槽鋼，中間使用橫向支撐。需要注意保證型鋼的穩(wěn)固性，不因后續(xù)鉆孔注漿的強(qiáng)烈振動(dòng)而發(fā)生位移，對(duì)于搭接部位應(yīng)采用焊接固定，并依次進(jìn)行檢查。

3.2.2 鉆機(jī)就位

型鋼定位完成后，進(jìn)入鉆機(jī)就位工序。首先，檢查周邊情況，發(fā)現(xiàn)障礙物要及時(shí)清理；同時(shí)，清理槽溝，防止異物、工器具掉落，確保注漿的連續(xù)性。其次，進(jìn)行鉆機(jī)移位操作，到位后要進(jìn)行位置測(cè)量，確保機(jī)器位置的精確性。對(duì)于水平位置，一般采用水平尺進(jìn)行測(cè)量，偏差不得超過(guò)30 mm；對(duì)于垂直度，一般采用線墜測(cè)量龍門立柱，要求垂直度偏差不得大于1%；對(duì)于水平度及垂直度偏差不滿足要求的必須進(jìn)行糾正。最后，要在鉆管上測(cè)量需鉆孔的深度，應(yīng)嚴(yán)格按照工法要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，確保后續(xù)鉆孔和注漿深度準(zhǔn)確[4]。

3.2.3 水泥漿拌制

開機(jī)前要進(jìn)行水泥漿液的拌制，首先應(yīng)當(dāng)控制水泥強(qiáng)度指標(biāo)，要求不低于42.5 MPa，按照水灰比1.5、水泥摻入量20%計(jì)算，嚴(yán)格執(zhí)行水泥砂漿配合比工藝。其次，做好過(guò)濾，要求拌制漿為中砂水泥砂漿，防止大塊異物混入基礎(chǔ)。最后，要充分?jǐn)嚢?，防止砂漿泌水離析，在注入前不能停止攪拌。

3.2.4 鉆孔注漿操作

根據(jù)要求，SMW 工法連續(xù)墻注漿采用三噴三攪的方式，確保攪拌均勻。具體操作時(shí)，對(duì)工藝要求較高，主要關(guān)注注漿過(guò)程中鉆具下沉的速度與深度控制，以及鉆具提升的速度控制。

（1）注漿下沉控制。三軸攪拌樁基鉆具的下沉必須保證下沉的深度和速度。其中，下沉的深度控制應(yīng)以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一般采用顏色醒目的油漆筆在鉆管上進(jìn)行標(biāo)記，在下沉?xí)r要注意標(biāo)記位置，防止下沉深度不足或過(guò)深。對(duì)于下沉的速度控制，要保持緩慢均勻，不超過(guò)0.8 m/min，到達(dá)規(guī)定深度后再注漿。

（2）注漿提升控制。為確保攪拌的充分性、注漿的均勻性和飽滿性，需要緩慢提升鉆具，并在提升過(guò)程中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)噴射。需要注意提升的速度控制，要求不超過(guò)1 m/min，并根據(jù)冒漿情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。例如，當(dāng)冒漿過(guò)快時(shí)，要及時(shí)上升；當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間不冒漿時(shí)，查看壓力表和流量表，若無(wú)異常，則導(dǎo)槽內(nèi)部通常會(huì)出現(xiàn)空洞，此時(shí)可在原地適當(dāng)停留并旋轉(zhuǎn)噴射，直到灌滿。

3.3 型鋼施工

型鋼施工步驟是SMW 工法連續(xù)墻施工技術(shù)的關(guān)鍵，采用精確的工藝工法，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)良好的剛性，并回收型鋼反復(fù)利用，節(jié)約成本。

3.3.1 型鋼處理

在插入前，需要對(duì)型鋼進(jìn)行加工處理，首先是對(duì)幾何尺寸的處理，要求長(zhǎng)度必須大于水泥土柱墻的深度，并且需要具備一定強(qiáng)度，常用的H 型鋼規(guī)格為500 mm×300 mm×11 mm×18 mm。確認(rèn)插入方向后，在型鋼調(diào)運(yùn)或者拔出的端部開設(shè)孔洞，一般情況距離頂部不小于150 mm，孔徑不大于60 mm，以便于吊裝。其次，在型鋼表面涂抹隔離劑，確保后期能夠拔出，重復(fù)利用以節(jié)約成本。涂抹隔離劑前，需要徹底清理H 型鋼表面，確保沒(méi)有鐵銹、污垢及潮濕現(xiàn)象，且不得有凹凸不平的情況。在涂抹隔離劑時(shí)，一些需要融化的隔離劑，可以采用加熱棒進(jìn)行融化處理，使其在涂抹時(shí)能充分浸潤(rùn)鋼材表面。脂類隔離劑要求涂抹厚度不低于1 mm，且厚薄均勻。逐漸硬化后，要及時(shí)進(jìn)行檢查，確保隔離劑無(wú)開裂、剝落現(xiàn)象[5]。

3.3.2 型鋼插入

在水泥土攪拌樁注漿完工后，要及時(shí)開始型鋼插入工序。該工序要重點(diǎn)把控好插入時(shí)機(jī)、插入的水平度和深度控制。

第一，插入時(shí)機(jī)要恰當(dāng)。若插入過(guò)早，由于攪拌樁尚未成型，則H 型鋼插入后難以穩(wěn)固；若過(guò)遲則插入難度加大，甚至?xí)斐伤嗤翑嚢柚膭傂匀毕?。一般要求在水泥土攪拌樁注漿完成后30 min左右開始插入，對(duì)于水泥量摻入較大、攪拌樁凝固程度不夠的可延后插入。

第二，設(shè)置好型鋼定位卡。在插入作業(yè)前，要沿溝槽定位型鋼設(shè)置定位卡，定位卡中心位置要與插入型鋼的截面尺寸匹配，便于型鋼順定位孔插入，確保其水平方向定位準(zhǔn)確。同時(shí)，利用型鋼的自重形成垂直向下的力自然插入，在緩慢插入過(guò)程中，要始終控制好插入的方向，不得出現(xiàn)明顯的垂直度偏差問(wèn)題。

第三，插入深度控制。由于型鋼插入時(shí)會(huì)受到各種因素影響造成插入深度不夠，因此要采用合適的方法。對(duì)于底部開挖不滿足設(shè)計(jì)要求、深度不夠的情況，可以采用反復(fù)插拔H 型鋼的方式，使下部土層與水泥充分混合溶解，從而使型鋼達(dá)到預(yù)定深度。對(duì)于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)依靠型鋼自重?zé)o法到達(dá)指定深度，以及受到水泥阻力或硬度變化導(dǎo)致下沉受影響的情況，可以使用振動(dòng)錘，緩解水泥內(nèi)部狀況，促使型鋼能夠順利插入。H型鋼插入深度允許偏差值如表1 所示。

表1 H 型鋼插入深度允許偏差值

3.3.3 型鋼拔除

在建筑主體結(jié)構(gòu)完工且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，根據(jù)實(shí)際情況可以實(shí)施型鋼拔除，一般采用提升千斤頂、鋼絲套子和專用夾具等進(jìn)行提升拔除，當(dāng)前市面上也有較為先進(jìn)的專用拔除機(jī)械。拔除時(shí)應(yīng)注意支撐位置，一般以冠梁為底面，不得隨意選擇支撐面，以免造成土層破壞或出現(xiàn)傷人事故。拔除后，要及時(shí)回填水泥樁空隙，可以采用混合比1.15 ～1.18的水泥漿、減水劑及膨潤(rùn)土進(jìn)行填充，確保填充密實(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑施工變得十分普遍。采用SMW 工法連續(xù)墻深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，很大程度上改善了傳統(tǒng)深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中單一工法的缺陷問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了建筑功能和施工成本的雙重提升。沈陽(yáng)市鐵西區(qū)首創(chuàng)·禧悅大境項(xiàng)目深基坑圍護(hù)施工技術(shù)的成功應(yīng)用，代表我國(guó)的建筑工程在深基坑圍護(hù)方面已取得極大發(fā)展。