談樁列式連續(xù)墻深基坑支護施工技術(shù)
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本文在無法進(jìn)行圍堰干施工的前提下，節(jié)制閘采用了樁列式復(fù)合連續(xù)墻的施工方案，成功的應(yīng)用了由鉆孔灌注樁結(jié)合深層攪拌樁以及利用PHC錘擊管樁作為錨樁的節(jié)制閘支護結(jié)構(gòu)，對樁列式（灌注樁）連續(xù)墻、水泥攪拌樁應(yīng)用于節(jié)制閘的施工技術(shù)進(jìn)行了探討。
工程概況
五里湖入湖河道節(jié)制閘工程位于無錫市五里湖周邊，其中節(jié)制閘位于濱湖區(qū)五里湖口，浪溪橋南側(cè)。節(jié)制閘工程總長180m，其中閘首長12m，為2孔10m雙孔節(jié)制閘；節(jié)制閘上下游翼墻采用鋼筋砼扶臂結(jié)構(gòu)，翼墻頂、岸墻頂高程均為5.5m，閘底板底高程為－1.0m。閘門啟閉機型式為升臥式，閘門為平板鋼閘門。本工程屬于五里湖水環(huán)境綜合治理工程之一，其以水環(huán)境保護、攔擋污水為主要功能，兼有防洪、排澇功能。該節(jié)制閘為三級建筑物。該工程成功的采用了樁排式灌注樁連續(xù)墻、水泥土攪拌樁支護作為墻。
地質(zhì)概況
工程結(jié)構(gòu)內(nèi)容
本工程組成的結(jié)構(gòu)形式為：在閘的東側(cè)100m和西側(cè)90m，寬85m的范圍內(nèi)，池底吳淞高程為－5.0m～－3.5m，節(jié)制閘四側(cè)長360M，采用φ800鉆孔灌注樁@800、φ700水泥攪拌樁@500作圍護結(jié)構(gòu)，上部采用樁帽、鋼筋砼胸墻，用鋼筋砼聯(lián)系板和211根樁靴長30cm德的PHC600－110A組成3.5：1的斜樁拉結(jié)結(jié)構(gòu)；在節(jié)制閘兩側(cè)門機軌道基礎(chǔ)上采用60根PHC600（110）AB（樁靴長30cm）樁基、樁帽和鋼筋砼組成縱梁結(jié)構(gòu)。由于原有節(jié)制閘需加寬、加深，施工前需進(jìn)行挖泥（水下、陸上）、拆除（砼破碎、爆破、拔樁）。另外，工程還包括系船墩基礎(chǔ)及陸上砼面層等分項工程。
基坑圍護
本基坑周長約360m，經(jīng)分析比較決定采用鉆孔灌注樁擋土，樁后為深層水泥攪拌樁隔水，在+8．00m標(biāo)高設(shè)一道鋼筋混凝梁及水平支撐，。壓頂梁的斷面1500mm～500mm。為便于挖土，支撐布置成中間大空格形式（見圖－1）。由于其工作條件受到地質(zhì)、水、環(huán)境、施工等諸多因素影響的特殊性，證明采用詳細(xì)設(shè)計驗算具有必要性。本圍護工程土壓力根據(jù)朗肯理論計算，關(guān)于c、Ф值的取定，地質(zhì)勘探報告提供了固結(jié)快剪指標(biāo)Ф值，經(jīng)分析本工程的Ф角按22°取定。灌注樁采用Ф800@900樁長15.50m，配筋18Ф22，按彎矩平面方向?qū)ΨQ布置，混凝土強度等工程結(jié)構(gòu)形式為：節(jié)制閘東側(cè)長100m、西側(cè)長90m，寬85m，池底吳淞高程為－5.0m～－3.5m，節(jié)制閘四側(cè)長360M，采用φ800鉆孔灌注樁@900、φ700水泥攪拌樁@500作圍護結(jié)構(gòu)，上部采用樁帽、鋼筋砼胸墻，用鋼筋砼聯(lián)系板和60根PHC600－110A－16－C80（樁靴長30cm）3.5：1斜樁拉結(jié)；由于原有節(jié)制閘需加寬、加深，施工前需進(jìn)行挖泥（水下、陸上）、拆除（砼破碎、爆破、拔樁）。另外，工程還包括系船墩基礎(chǔ)及陸上砼面層等分項工程?？紤]到本工程基坑周圍離建筑物和管道太接近，造成降水引起周圍地質(zhì)基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響，在灌注樁樁外采用700×雙軸探層水泥攪拌樁，防止樁后土壤流失，形成止水帷幕，使支護樁的整體性有所改善?？油馔谕列逗桑涸谕练介_挖前將基坑周圍附近的土方挖去1.5m深，這是減少周圍土體對圍護結(jié)構(gòu)主動土壓力的一個既經(jīng)濟又合理的重要措施，通過卸荷可防止基坑周圍發(fā)生土體滑移和塌方。
本工程鉆孔灌注樁樁邊凈距只有10cm，正確定位放線，保證樁機機身水平，控制樁機鉆孔垂直度，采用跳樁法，通過控制鉆樁垂直度和混凝土灌注擴孔系數(shù)來有效避免相鄰兩樁相互擠壓的影響。分別安排5臺鉆機，采用由南向北的施打順序進(jìn)行施工，這樣有利于整個工程的施工展開。
施工步驟及技術(shù)措施
①護筒埋設(shè)采用2mm鐵板制作護筒，直徑比相應(yīng)樁徑大5m～10cm，埋設(shè)深度1.0m左右，如上部雜填土漏漿嚴(yán)重，則加大埋深，上部開設(shè)溢漿口，周圍用填土夯實，地表上留0.3m。護筒每次埋設(shè)12只，來確保樁位不偏離軸線。②鉆機定位鉆孔灌注樁鉆機應(yīng)準(zhǔn)確定位，保持機身水平，回轉(zhuǎn)器中心盡量對準(zhǔn)樁位中心，偏差不應(yīng)大于20mm。鉆孔前先測量鉆具高程，利用鉆機平臺來準(zhǔn)確控制標(biāo)高和孔深，保證孔深誤差為+300mm，符合設(shè)計要求。為了保證質(zhì)量，提高效率，必須準(zhǔn)確、合理地選擇鉆機的轉(zhuǎn)速、水量、壓力和起升速度。在施工區(qū)域土層中黏土量不大，泥漿護壁只能采用人工造漿，泥漿比重控制在1.2～1.4，黏度18～25S范圍內(nèi)，鉆進(jìn)過程中結(jié)合實際地層的變化及時更換泥漿。為達(dá)到泥漿比重，采用添加黏土的方法提高其比重。泥漿比重用比重計現(xiàn)場測定。③建立循環(huán)系統(tǒng)樁機鉆孔施工前，利用施工場地為每臺鉆機設(shè)置泥漿循環(huán)池及泥漿溝槽，形成泥漿自循環(huán)體系，為確保泥漿性能良好，隨時清理沉渣，及時排出廢漿。④清孔本工程采用正循環(huán)鉆進(jìn)，兩次清孔。孔深達(dá)到設(shè)計深度后，將鉆具懸吊空轉(zhuǎn)，以每小時＞104m3流量的濃泥漿沖孔，爭取盡量把孔內(nèi)沉渣帶走。第二次清孔，指在下好導(dǎo)管后，灌注混凝土前進(jìn)行，將比重1.15～1.20的泥漿，用每小時＞104m3流量的泥漿泵將泥漿注入孔內(nèi)，在沉渣厚度＜100mm后方可終止清孔。⑤鋼筋籠制安a.鋼筋按有關(guān)規(guī)定復(fù)試，焊接試驗合格后方可下料制籠。b.鋼筋籠主筋采用單面立焊，焊縫長度不小于10d，在同一截面內(nèi)焊縫接頭按＜50%控制。c.由于本工程鋼筋籠長度均大于10m，必須分段制作。分段長度8+9+4m用于20m樁長、8+9+3m用于19m樁長，箍筋與主筋采用點焊。d.為保證鋼筋籠保護層厚度50mm，在鋼筋籠上設(shè)滾動砂漿墊塊，每3m1組，三只均布，規(guī)格為φ100mm，厚50mm，中間留孔。e.鋼筋籠安放本工程樁基鉆機直接下籠，采用單起點吊，緩慢扶穩(wěn)安放，對準(zhǔn)孔位，垂直下放，避免碰撞孔壁。吊筋采用2根φ8鋼筋與主筋焊接后，根據(jù)標(biāo)高固定在鉆機平臺上。在灌注過程中，密切注意鋼筋籠的變化，以防止上浮下竄。⑥安放導(dǎo)管導(dǎo)管在使用前必須檢查是否變形。絲扣有無損壞，接口處要墊密封圈，絲扣要擰緊，導(dǎo)管上部用夾板固定在孔口板上，并做上下提升試驗。導(dǎo)管首節(jié)長度不得小于4m。澆灌結(jié)束要清洗干凈，依次堆放整齊。⑦澆灌混凝土澆砼前，漏斗咽口要放好隔水板，待砼量滿足初灌量要求后打開，砼初灌量要求不小于0.8m3，要求埋管0.8m～1.3m，以后要求導(dǎo)管埋入砼中2m～4m，一般不小于1m，不大于6m。灌注砼要連續(xù)作業(yè)，防止中途停頓，同時密切注意孔內(nèi)水位變化，及時測量砼面深度，指導(dǎo)拔管。若遇到停電或設(shè)備故障等情況時要及時進(jìn)行處理，防止砼凝固后導(dǎo)管無法拔出。當(dāng)砼面接近鋼筋籠底時，澆砼要快，以提高砼流速，當(dāng)砼面進(jìn)入骨架1m～2m時要適當(dāng)提高導(dǎo)管，增加骨架在砼中的埋深，防止鋼筋籠上浮變位。在澆筑即將完畢時可能出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，這主要是因孔內(nèi)泥漿濃度大，導(dǎo)管內(nèi)砼量少，壓力小而造成的，這時可向孔內(nèi)沖注清水，降低泥漿濃度，使砼順利出管，完成澆筑工作。鉆孔灌注樁質(zhì)量控制應(yīng)按工序質(zhì)量檢查流程操作；①放線人員完成測量放線，應(yīng)先進(jìn)行復(fù)測自檢，再由質(zhì)檢人員對測量放線進(jìn)行復(fù)核，最后由監(jiān)理人員最終驗收。全部驗收合格后，開始鉆孔。②開孔清孔前應(yīng)制作鋼筋籠，檢查鋼筋籠的尺寸和焊接質(zhì)量，放置鋼筋籠時應(yīng)保證保護層厚度。③鉆孔過程中，要時常注意觀察鉆孔情況，防止出現(xiàn)孔壁坍塌。
深層水泥攪拌樁
在深層水泥攪拌樁施工中，樁機施工確保樁身的完整性和垂直度，最關(guān)鍵要保證連續(xù)性，不能長時間停滯，否則容易造成斷樁影響止水質(zhì)量。同時要求相鄰樁相互咬合達(dá)到200mm以上，確保水泥攪拌樁的止水效果。同時樁的施工順序沿開挖方向進(jìn)行，來延長樁的養(yǎng)護周期，同時把木質(zhì)素磺酸鈣適量加入到水泥漿中，用以增加水泥漿的流動性。
施工順序
施工順序采用兩臺樁機。根據(jù)管樁施工情況，采用先向西、再向南、最后向東的施工順序，盡快打開工作面進(jìn)行灌注樁施工。
施工步驟及技術(shù)措施
①定位：打樁機就位，先調(diào)整樁機平臺水平度，再調(diào)整樁機垂直度，最后鉆頭對準(zhǔn)樁位時，再次調(diào)整機架和鉆具的垂直度和水平度。②預(yù)攪下沉：開動攪拌機，攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，以0.8～1.0m/min的速度旋轉(zhuǎn)切土下沉，直至④號土層500mm（結(jié)合地質(zhì)報告和攪拌機電流控制）。當(dāng)上部填土層含磚石等障礙物難以鉆進(jìn)時，需清除障礙物，不可用沖水或注水下沉等方法解決。③制備水泥漿：嚴(yán)格按11%的水泥摻合比配制水泥漿。水灰比采用0.5，水泥漿不得沉淀、離析，且必須在灰漿攪拌機中不斷攪拌，每拌投料誤差±2%，每拌攪拌時間不少于5min，待壓漿前再緩緩傾入集料池中。④提升噴漿攪拌：當(dāng)深攪頭下沉到設(shè)計深度后，停止下沉，開動灰漿泵在原位旋轉(zhuǎn)停頓20秒左右后，把水泥漿壓入攪動的土層以0.4～0.6m/min的進(jìn)行勻速運動，利用鉆桿提升過程來進(jìn)行噴漿和攪拌，使軟土和水泥漿充分拌和形成水泥土樁，直至設(shè)計高程上1m，當(dāng)攪拌頭接近設(shè)計高程部分時，可關(guān)閉灰漿泵，這樣，完成一次攪拌加固過程。⑤重復(fù)上下攪拌：用同樣方法按設(shè)計要求在鉆桿多次進(jìn)行下沉和提升的過程來噴漿和攪拌，保證水泥漿與軟土充分融合，形成水泥土樁。⑥深層攪拌樁質(zhì)量控制應(yīng)按工序質(zhì)量檢查流程操作，放線人員完成測量放線，應(yīng)先進(jìn)行復(fù)測自檢，再由質(zhì)檢人員對測量放線進(jìn)行復(fù)核，最后由監(jiān)理人員最終驗收。全部驗收合格后，再進(jìn)行下步工序。⑦在進(jìn)行水泥土攪拌時，確保施工的連續(xù)性，控制提升速度≤0.5M。攪拌樁按照設(shè)計的施工路線進(jìn)行，由外向內(nèi)，由兩頭向中間進(jìn)行施工。
基坑監(jiān)測
針對基坑開挖深、場地狹窄、相鄰建筑物及主要道路、管道等需要保護的情況，要做好監(jiān)測工作。該工程地基支護系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容如下：⑴水平位移監(jiān)測：通過對基坑的支護結(jié)構(gòu)以及地基的水平位移實時監(jiān)測，來對基坑和地基的穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測。(2)地下水位監(jiān)測：通過監(jiān)測基坑周圍地下水位的變化，來有效判斷水泥土樁的止水情況、地基滲流和水土流失情況。(3)基坑沉降監(jiān)測：在基坑施工過程中，監(jiān)測基坑支護結(jié)構(gòu)附近房屋和道路的沉降變化，預(yù)測建筑物的安全性。監(jiān)測點布置：水平位移監(jiān)測設(shè)6個15m深的測斜孔，地下水位監(jiān)測設(shè)4個15m深的水位孔，沉降監(jiān)測設(shè)16個測點。監(jiān)測頻次：淺基坑開挖時，水平位移、地下水位、沉降每2～3d監(jiān)測一次；深基坑開挖時，每個監(jiān)測項目每天監(jiān)測一次；遇到危險時，每天監(jiān)測2～3次或進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測。
監(jiān)測結(jié)果：
測斜儀平均位移為1.5mm，測點最大值為3.5mm（基坑的－3.00m）。16個測點的平均沉降值為5.3mm，其中最大沉降量為12mm，說明在不同的土質(zhì)條件下，沉降位移規(guī)律不同。在這種情況下，基坑底部以下的位移值較小，說明支護樁長度取值合理。樁基檢測結(jié)果1.根據(jù)本工程的施工特點，總體投資控制效益合理可行。同時地質(zhì)條件復(fù)雜，水泥攪拌樁在施工過程中出現(xiàn)部分樁身有垂直度偏差，樁間搭接的質(zhì)量受到一些影響。因此，搭接寬度必須嚴(yán)格控制不小于20cm。2.基坑安全監(jiān)測是地下室施工過程中必不可少的工作，本工程挖土?xí)r，測斜和地下水監(jiān)測報告及時提供，坑外地表未出位移。
結(jié)語
樁基為隱蔽工程，本工程施工中嚴(yán)格控制施工順序和施工質(zhì)量，本工程在土方開挖后，未發(fā)現(xiàn)樁列式連續(xù)墻體滲漏。鉆孔灌注樁施工中，由于在樁位定位、鉆空的泥漿采取了嚴(yán)格和有效措施，樁列式連續(xù)墻中的灌注樁未出現(xiàn)塌孔和斷樁?；影踩O(jiān)測是地下室施工過程中必不可少的工作，本工程挖土?xí)r，測斜和地下水監(jiān)測報告及時提供，坑外地表未出現(xiàn)位移現(xiàn)象。樁列式擋墻應(yīng)用在港池船塢中為數(shù)不多，樁列式擋墻工期短、造價底，本工程的成功先例可為節(jié)制閘工程提供參考。
作者：黃斌 馮明 曹宇 單位：江陰市周莊水利農(nóng)機管理服務(wù)站