何 猛

（中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，城市中心區(qū)域的土地資源呈現(xiàn)愈發(fā)稀缺狀態(tài)，在建設(shè)過程中，為了滿足城市中地下空間的開發(fā)與利用需求，會(huì)設(shè)置多層地下室，提高建筑物的地下層數(shù)。為此，超深基坑支護(hù)施工技術(shù)成為開發(fā)高質(zhì)量建筑的主要技術(shù)。隨著城市建設(shè)的深入，基坑支護(hù)技術(shù)的發(fā)展也越來越成熟，在不同的施工環(huán)境和條件下，如何選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)成為當(dāng)下建筑工程規(guī)范化施工的重點(diǎn)。為滿足工程需求，本文將在此次研究中，選擇安徽省一家雙特雙甲企業(yè)中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司的江西科晨研發(fā)中心項(xiàng)目作為實(shí)例，開展城市中心區(qū)域復(fù)雜環(huán)境下的超深基坑技術(shù)的研究。

1 工程概況

為保證在中心環(huán)境下基坑工程的順利施工，本文選擇安徽省一家雙特雙甲企業(yè)中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司的江西科晨研發(fā)中心項(xiàng)目作為實(shí)例展開研究。

江西科晨研發(fā)中心項(xiàng)目位于南昌市青山湖區(qū)，整體位于城市中心位置，項(xiàng)目所在地的區(qū)域環(huán)境較為復(fù)雜。周邊建筑物密集，臨近青山湖，且地下室基坑深度最深達(dá)13.2m，采用SWM工法樁+鋼支撐+混凝土支撐的支護(hù)形式。

項(xiàng)目技術(shù)難點(diǎn)：眾所周知，深基坑工程施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高，難度大，特別是基坑深度超10m 且在密集建筑群中的深基坑工程。目前我國(guó)大部分深基坑工程仍沿用常規(guī)方法進(jìn)行施工，此種施工方法十分不利于現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量、進(jìn)度安全的控制[1]。為此，承包公司依托江西科晨研發(fā)中心項(xiàng)目，在施工過程中積累了較多的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于密集建筑群中深基坑工程基坑排水、鋼管支撐施加預(yù)應(yīng)力、密集建筑群監(jiān)測(cè)等問題研發(fā)了一整套的施工方法。力圖通過改進(jìn)施工工藝、改變施工組織措施的方式，將施工過程中“人材機(jī)法環(huán)”的不穩(wěn)定因素降至最低，提高質(zhì)量控制力度，使建成的項(xiàng)目迎合政府政策導(dǎo)向的支持和建筑行業(yè)發(fā)展的需要。

2 城市中心區(qū)域復(fù)雜環(huán)境下的超深基坑施工技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 地下連續(xù)墻施工

第一步，地下連續(xù)墻的開槽法測(cè)量。在開挖施工之前，先測(cè)量并確定導(dǎo)墻的位置，并繪制出開挖邊線。

第二步，導(dǎo)墻開挖施工。在勘察場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)依據(jù)場(chǎng)地原有的路面狀況，對(duì)原有路面的路面進(jìn)行切割、鑿除。為了保證在不影響主體結(jié)構(gòu)的前提下，在保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的前提下，開挖寬度應(yīng)大于設(shè)計(jì)值5cm[2]。在施工時(shí)，應(yīng)注意施工縫與地下連續(xù)墻的接縫之間的錯(cuò)位。

第三步，水泥攪拌工程。水泥混合料的性能指標(biāo)必須達(dá)到規(guī)范的規(guī)定。拌和材料可以選用膨潤(rùn)土。在施工過程中，對(duì)鉆井液的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以確保在成槽過程中，鉆井液的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

第四步，成槽施工。進(jìn)行工程建設(shè)之前，要仔細(xì)研究設(shè)計(jì)圖紙和勘察數(shù)據(jù)，對(duì)工程場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)。在正式挖掘之前，必須仔細(xì)地確定地層的分布。該工程的施工方式是由兩臺(tái)造槽機(jī)同時(shí)進(jìn)行，由兩端到中部，采取跳槽施工。如果有巖層存在，可以使用液壓抓斗進(jìn)行掘進(jìn)，如圖1 所示。

圖1 成槽施工

第五步，施工過程中的品質(zhì)檢驗(yàn)。單幅成槽后，可以通過超聲波來檢驗(yàn)產(chǎn)品的品質(zhì)。主要測(cè)試成槽深度，垂直度，沉渣厚度，塌孔等。

第六步，清孔施工。經(jīng)品質(zhì)檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行刷墻操作，刷墻至少要刷5 遍，直到刷墻時(shí)沒有泥漿。進(jìn)行灌漿清理，清理完畢后，接頭盒即可安裝。

第七步，鋼筋籠的制作與加工。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸要與設(shè)計(jì)圖相符，質(zhì)量要達(dá)到規(guī)格，并使用專門的加工平臺(tái)或輪胎支架。每一塊布應(yīng)該設(shè)置2 個(gè)灌漿管道，直到鋼筋籠的底部[3]。主筋連接采用對(duì)焊法，在交叉處進(jìn)行點(diǎn)焊，其焊接數(shù)量要超過半數(shù)。圖2 為鋼筋籠安裝示意圖。

圖2 鋼筋籠安裝示意圖

第八步，鋼筋籠吊裝作業(yè)。鋼筋籠因其自身重量、外形尺寸較大，在吊裝、翻轉(zhuǎn)、入槽等施工中存在著較大的困難和安全隱患。吊裝工作必須制訂專門的施工計(jì)劃，并對(duì)所有作業(yè)情況進(jìn)行檢查，并嚴(yán)格按照吊裝計(jì)劃實(shí)施。鋼筋籠從平面提升轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q向提升，需要在空中進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使用履帶式起重機(jī)完成這一作業(yè)。采用150t 主吊和80 t 的副吊進(jìn)行翻滾。在鋼筋籠上設(shè)置11 個(gè)吊點(diǎn)，其中5 個(gè)為豎向吊點(diǎn)，2 個(gè)為橫向吊點(diǎn)，4 個(gè)中間轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)。鋼筋籠翻轉(zhuǎn)完畢后，用主吊機(jī)將其吊至成槽的位置，并將其裝入槽內(nèi)。

第九步，混凝土施工。地下連續(xù)墻為商混結(jié)構(gòu)，并采用雙管道澆筑[4]。必須持續(xù)澆筑混凝土，不能間斷。在施工過程中，要求混凝土的方量需要在10m3以上，澆筑頂面應(yīng)當(dāng)超過設(shè)計(jì)高度0.5m。

2.2 止水帷幕施工

為了滿足盾構(gòu)的進(jìn)、出洞要求，在端頭井段進(jìn)行了止水帷幕的設(shè)計(jì)[5]。止水帷幕選用850@600mmmm 的三軸攪拌樁，在其與兩側(cè)地下連續(xù)墻間進(jìn)行旋樁的夾縫間止水試驗(yàn)。樁的深度是20.257 m。材料和設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，并做好記錄。在施工之前，先測(cè)量好樁的位置。在安裝、移位前，應(yīng)仔細(xì)觀察并注意周邊環(huán)境，避免出現(xiàn)安全隱患[6]。在樁機(jī)安裝完畢后，需要復(fù)查，確認(rèn)其位置精度。在鉆井期間，攪拌軸的垂直度要及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。在鉆孔就位后，就可以進(jìn)行起吊和攪拌工作。在攪拌軸的升降過程中，要注意調(diào)整攪拌軸的升降速率和噴漿量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以確保噴射數(shù)量滿足設(shè)計(jì)要求。為了使泥漿和拌合土的均勻性，必須反復(fù)進(jìn)行，以滿足設(shè)計(jì)的深度。在施工中，攪拌軸的下落速率要嚴(yán)格控制，在樁底處適當(dāng)增加攪拌和噴漿量。對(duì)泥漿比重、樁機(jī)施工等進(jìn)行定期檢查，確保樁機(jī)施工參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。表1 為止水帷幕施工中三軸攪拌樁技術(shù)參數(shù)記錄表。

表1 止水帷幕施工中三軸攪拌樁技術(shù)參數(shù)記錄表

2.3 超深基坑開挖施工

超深基坑開挖施工主要裝備有：PC220 型2 臺(tái)，PC90 型1臺(tái)，龍門式起重機(jī)2 臺(tái)，自卸汽車6 臺(tái)，以及其他相關(guān)的設(shè)備。基坑施工法是由兩端挖到中間的?；娱_挖順序?yàn)榉侄畏謱娱_挖，必須嚴(yán)格遵循分層、從上到下、先撐后挖、分層開挖的“十六字”原則。分層3～4 m，分段長(zhǎng)度在24m 以下，每段可分成6m的小段，由開挖和支撐，并及時(shí)進(jìn)行排水，以減少底部的暴露。必須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)應(yīng)力，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在第一層進(jìn)行鋼混支護(hù)施工，在基座高度達(dá)到后，再進(jìn)行鋼筋籠的施工，然后進(jìn)行混凝土的澆筑。第二層及以下各層均按分段進(jìn)行開挖、支護(hù)[7]。上下兩層的土方由PC220 挖掘機(jī)進(jìn)行，與輸送式裝載機(jī)相結(jié)合，第三層由小型挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘，并與泥土混合，龍門起重機(jī)+液壓抓斗進(jìn)行挖坑。在實(shí)際開展超深基坑的開挖施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，確定開挖分層的層數(shù)，通常情況層數(shù)為8。除此之外，還需要確定每層分步開挖的數(shù)量、開挖時(shí)間限制、支撐預(yù)加軸力等參數(shù)。在進(jìn)行超深基坑開挖時(shí)，應(yīng)當(dāng)縱向放坡。并且保證邊開挖，邊刷坡。嚴(yán)格控制縱向的坡度，保持該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.4 鋼管支撐施工

在進(jìn)行鋼管支撐施工前，必須先進(jìn)行鋼管支承長(zhǎng)度的配合計(jì)算，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配、檢驗(yàn)。當(dāng)基坑開挖到支承鋼管下50c以下時(shí)，停止施工，并在8h 內(nèi)完成鋼管支架的安裝、定位、預(yù)緊力等工作。并根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行預(yù)應(yīng)力，按照?qǐng)D紙的預(yù)應(yīng)力，約為設(shè)計(jì)軸力的60%。當(dāng)基坑開挖至支承鋼管下50cm 時(shí)，應(yīng)測(cè)量、定位、噴涂、鉆孔、鉆孔、支架等。根據(jù)管件的整體長(zhǎng)度，按照設(shè)計(jì)要求，在中間安裝標(biāo)準(zhǔn)管，兩端為固定和可移動(dòng)。在地面上進(jìn)行預(yù)裝，檢驗(yàn)通過后，用履帶起重機(jī)將其吊起，并將其安裝于鋼斜撐的牛腿上，并進(jìn)行焊接。支架起吊完畢后，不可松動(dòng)[8]。首先要把固定端部置于斜撐牛腿上，然后將可移動(dòng)的末端的移動(dòng)頭從鋼圍圖中抽出。然后，將2 個(gè)200t 的液壓油頂，裝在可移動(dòng)的頂部，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在移動(dòng)端施加預(yù)壓力。為了確保預(yù)緊力施工的安全性，液壓油頂板和支架是一體的，并將其安裝在可移動(dòng)的頭部，通過液壓泵的作用使其達(dá)到承受載荷的目的。預(yù)壓載荷就位后，將硬塊安裝在可移動(dòng)頭上，并將其鎖緊，然后進(jìn)行焊接。在使用前加載時(shí)，要做好記錄。底、中板施工完畢，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度，才能拆除鋼管支架。為避免鋼管支架的滑落，必須加裝防跌落防護(hù)裝置。防墜防護(hù)設(shè)備通常由鎖扣和鋼絲繩組成，一頭用膨脹螺栓與防護(hù)結(jié)構(gòu)緊密相連，一頭與鋼管支承相連，以確保在支承過程中不會(huì)出現(xiàn)鋼管支承脫落。圖3 為鋼管支撐拼裝示意圖。

圖3 鋼管支撐拼裝示意圖

3 技術(shù)應(yīng)用分析

為了保證深基坑在密集建筑群中實(shí)施，且不對(duì)周邊建筑物造成影響，在土方開挖及基礎(chǔ)施工時(shí)對(duì)基坑進(jìn)行自動(dòng)位移監(jiān)測(cè)，以保證基坑施工的安全以及及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并消除，通過監(jiān)測(cè)來實(shí)時(shí)對(duì)基坑安全狀態(tài)進(jìn)行控制，盡量將影響減到最小。同時(shí)，根據(jù)大量的工程實(shí)際成果可知，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時(shí)，基坑開挖過程會(huì)因內(nèi)外高度差異，導(dǎo)致開挖過程中出現(xiàn)局部滲漏、管涌等問題。因此，在基坑開挖時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基坑外水位、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移、超深基坑圍護(hù)墻測(cè)斜的持續(xù)監(jiān)測(cè)，如有需要，可在坑外設(shè)置一口降落井，以降低基坑內(nèi)、外水位、減少土體水平位移，確保其穩(wěn)定。

將深基坑沉降作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇測(cè)點(diǎn)與多個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì)深基坑在施工后的總變形速度展開監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)與預(yù)警值，掌握深基坑施工方案應(yīng)用的可靠性，其結(jié)果見表2。

表2 超深基坑施工監(jiān)測(cè)指標(biāo)與預(yù)警值

4 結(jié)論

根據(jù)以上內(nèi)容可知，得到如下幾個(gè)方面的結(jié)論：

（1）此次監(jiān)測(cè)選擇了9 個(gè)超深基坑施工技術(shù)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)，根據(jù)監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)每個(gè)指標(biāo)的累計(jì)預(yù)警值與每日預(yù)警值，通過對(duì)累計(jì)變形量監(jiān)測(cè)結(jié)果、變形速度監(jiān)測(cè)結(jié)果（最大值）的分析可知，所有監(jiān)測(cè)指標(biāo)在深基坑施工中均未達(dá)到預(yù)警，說明提出的施工技術(shù)可以起到控制超深基坑沉降、變形等作用。

（2）目前，在城市中心區(qū)域的深基坑開挖工程中，大部分施工都是采用標(biāo)準(zhǔn)的支承結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)城市中心區(qū)域的具體地質(zhì)條件，有針對(duì)性地進(jìn)行了支護(hù)設(shè)計(jì)與分析。盡管此種設(shè)計(jì)方法證實(shí)了具有一定的可行性，但要進(jìn)行該方法的進(jìn)一步深化，還需要引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、BIM 技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)作為支撐，由于BIM 技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用與發(fā)展還很欠缺，信息化技術(shù)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用尚不夠深入、全面，因此，在后續(xù)此類工程的建設(shè)中，可以加大對(duì)此方面研究的投入。