在闹市中心极复杂环境中采用水泥土挡墙进行超深基坑加固的施工实践.pdf

第 2 8卷第 1 1期 Vol -2 8 No 1 l 建筑施-T - B UI L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 在 闹市中心极复杂环境 中采用水泥土挡 墙进行超深基坑加 固的施工实践 Cons t r uc t i on Pr a c t i c e on Ul t r a De e p F ounda t i on Pi t C0n s 0 da t e d b y Ceme n t - Soi l Re t a i ni ng W a l l un de r Ve r y Com pl i c a t e d Condi t i on i n Ce n t r a l Do w n t o w n Ar e a 口 姚 斌 z 胡 锦 z ( 1 上海恒智房地产开发有限公司 2 0 0 0 7 0 ； 2 上海市机械施工有限公司第五分公司 2 0 0 4 3 9 ) 【 摘 要】 针对闹市中心施工场地小、离地铁车站和老式居民住宅区距离近、周围管线众多等特点，为了严格控制变形，深 2 0 m的基坑围护采用地下连续墙二墙合一加水泥土挡墙加固，介绍了超深水泥土搅拌的机械选择、施工工艺、参数控制等施工 质量保证措施 。采 用此法加 固围护体 ，既达到 了稳定槽壁 、加强止水的效果 ，又满足 了控 制邻近 土体 变形的要 求。 【 关键词 】 基坑围护 地铁车站 地下连续墙 水泥土搅拌 【 中图分类号】 T U 7 5 3 8 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 0 6 ) l 1 - 0 8 6 0 - 0 3 1 工程概 况 上海市黄浦区 1 5 5号东街坊地块项目位于南京东路步 行街以北 ， 河南中路以西 ， 天津路以南的市中心繁华商业区 内( 图 1 ) 。基地周边高楼林立， 人流拥挤 ， 道路交通繁忙， 地 下市政管线较多。 基地面积 7 4 0 0 m ， 是一幢地下 4层( 局部 地下 3层 ) ， 地上 2 2层总建筑高度为 9 7 6 0 m的商业、 办公 大楼 。其 中地 下建筑 面积 2 8 1 1 8 m 2 ，地 上建 筑面积 6 7 7 8 9 m ， 总建筑面积 9 9 0 7 m 。 图 1 基 坑总平面图 【 作者简介】 姚斌( 1 9 7 1 - ) ， 男， 大专， 工程师。 联系地址： 上海市 天目西路 5 4 7号 1 4 1 1室( 2 0 0 0 7 0 ) ， 电 ( 0 2 1 ) 6 3 5 4 4 4 0 0 。 【 收稿日期】 2 0 0 6 1 0 3 1 一 北侧天津路靠近河南路的转角部位的华东房地集团8 层办公楼系历史保护建筑。 西侧电子商厦南楼( 面临南京东路 ) 为 9 层框架结构， 基 础采用2 5 0 m m x 2 5 0 m m锚杆静压桩基， 有效桩长 2 7 5 m， 基坑施工时对周围土体扰动较大； 电子商厦北楼( 9 层楼北 侧 ) 为 2层内框架结构 ， 天然条形基础。西侧其余建筑均为 房龄 8 0年左右的 2 3 层砖混结构老式居民住宅。 南侧南京东路步行街下有地铁 2 号线河南中路站， 埋深 1 5 1 5 m， 车站顶上覆土 2 8 6 m 。车站主体结构与本基坑围 护最小距离约 6 m ， 地铁车站 2 号出入口距基坑东南角约 3 m。 东侧河南中路下为预计 2 0 0 6年底开工建设的轨道交通 1 0号线南京东路站， 埋深 2 4 m左右 ， 距离本基坑最近约 8 9 m。 本工程周边还分布有大量地下市政管线。根据上海市 测绘院和市政管理部门提供的资料， 本基坑周边的市政管线 布置如下： 南侧南京路步行街下有 9条管线 ： 河南中路下各 有 l 1 条管线 ： 北侧天津路下有 7条管线。 基地地貌形态为滨海平原地貌。场地内杂填土较厚， 表 面以混凝土为主 ， 地表下 2 m左右有化 粪池 、 下水道等构筑 物存在 ， 地 面标高 2 3 6 N 3 1 9 m ， 平均标高 2 9 7 m 。工程相 对标高 0 0 0 0 ， 相当于绝对标高 + 3 5 5 0 m 。 2 工程特点及难点 厂 L 维普资讯 http:/ 姚 斌、 胡 锦： 在闹市中心极复杂环境中采用水泥土挡墙进行超深基坑加 固的施工实践 第 1 1 期 ( 1 )本工程基坑开挖深度接近 2 0 m ，局部深坑超过 2 0 m， 属于深基坑工程。且基坑与地铁 2号线河南中路站车 站结构紧邻，南侧基本平行地铁 2号线河南路车站结构 ， 长 度为约 5 2 m 。为了保证地铁安全运营 ， 对基坑在施工中的变 形控制要求极高。 施工期间必须根据地铁监护部门的监测日 报资料， 及时调整土体加固等各项工序间的施工流向及施工 分段。 ( 2 ) 基坑西侧紧邻电子商厦及老式居民住宅区， 且房龄 长结构差 ， 故对环境保护要求较高， 给基坑围护施工带来一 定难度。 在进行围护工程、 桩基工程施工期间， 需根据监测日 报及时调整施工速度， 尽量减少对周围环境的影响。 ( 3) 基坑东临河南中路， 拟建的地铁 1 0号线南京东路车 站计划于 2 0 0 6年底开工。 根据地铁有关部门的规定， 在地铁 工程施工期间，地铁保护区范围内不能进行任何工程的施 工。 由于受地铁 1 0号线建设进度的制约， 本工程围护结构施 工必须在 2 0 0 6 年第三季度前完成 ，为此本工程采取了分步 骤分阶段逐一实施的施工方案。 I区的基坑施工， 要确保在 2 0 0 7 年 1 月底前完成该区域 0 0 0 0以下的结构施工。 ( 4) 基坑周围市政管线众多， 故在桩基、 地下墙及地下墙 两侧加固施工期间， 需密切注意周边管线和临近建筑物的变 化情况， 根据监测日 报及时 调整施工 速度和施工方案。 4 施工方案 图 2基坑围护加 固位置 图 3 剖 面 3 基坑围护设计 4 1 水泥土挡墙施工流程 根据拟建的地铁 1 0 号线设计施工进度计划及运营中地 铁 2 号线保护要求，将整个基坑划分为 3个基坑分区施工 ， 各区之间采用分隔墙隔开。 基坑围护采用二墙合一的地下连续墙，墙厚为 1 m， 延 长米约 4 8 0 m ，深度分别为 3 l _ 0 0 m ， 3 4 0 0 m 、 3 5 0 0 m 、 3 7 0 0 m 、 4 0 0 0 m 5种， 共计 8 4幅 ， 混凝土强度设计等级为 水下 C 3 0 P 8 。地下连续墙接头为十字钢板接头( 隔墙接头为 柔性接头 ) 。开挖深度为 1 9 3 5 m 、 1 8 3 5 m 、 1 4 5 5 m 。 针对地铁 2号线和电子商务楼及老住宅楼的保护， 在 I 区基坑的南侧和 区基坑西侧以及区基坑东、 南、 西侧的 地下墙两侧采用水泥土挡墙加固( 图 2 ) 。待水泥土强度达到 设计要求后， 再施工中间的地下连续墙， 以防止地下连续墙 在成槽过程中出现塌孔而对地铁车站和 电子商厦造成影响， 同时为减少开挖和使用阶段的地下连续墙渗漏水 ， 以达到稳 定槽壁、 加强止水的目的。 本工程基坑围护加固采用超高、 大功率、 性能稳定的三 轴搅拌桩机施工。 水泥土搅拌桩设计桩径为 8 5 0 m m ， 施工 深度为 3 0 m 、 3 1 m两种，在地下连续墙迎土面一侧采用 8 5 0 m m套接一孔法施工， 水泥掺量为 2 0 ( 即每立方米搅 拌土的水泥参量为 3 6 0 k g) ，开挖面采用 8 5 0 6 0 0 m m 搭 接 2 5 0 II I II I ， 水泥掺量为 1 3 ( 即每立方米搅拌土的水泥参量 为 2 3 4 k g) ( 图 3 ) 。 根 ) ， 4 2 机械设备的选用 本工程采用 J B I 6 0全液压步履式打桩机， 电动机功率为 1 5 0 k W ( 7 5 k WX 2台) ， 钻杆基本长度 3 m 、 6 m 、 8 m ， 钻杆平 均扭矩 3 0 6 k N m， 最大扭矩 9 0 k N m ， 钻孔最大深度 3 3 m， 桩机总重量为 1 3 7 t 。 4 3 施工工艺及施工参数 三轴搅拌钻机施工工艺原理是通过三轴螺旋钻头对地 基土进行原位上下、 左右切削土体 ， 旋转翻滚式强制搅拌( 剪 切力为主) ， 在下沉搅拌、 提升搅拌过程中喷浆， 同时加入高 压空气 ， 使水泥土充分、 均匀的搅拌。 水泥土搅拌桩采用水灰比为 1 2 ， 水泥掺量为 2 0 f 水泥 浆液为 l _ 4 3 g c m 3 ) ， 在搅拌的同时高压空气不断释放压力， 也在一定程度上减少了对周围土体侧向压力。这是与其他 一 0 ( I I n 一 0 ( ) o n 维普资讯 http:/ 第 1 1 期 姚 斌、 胡 锦： 在闹市中心极复杂环境中采用水泥土挡墙进行超深基坑加固的施工实践 泥浆护壁成桩或成孔( 泥浆比重约 1 0 5 1 1 ) 工艺的不同之 处， 且对周围环境影响小， 达到了对地铁车站和地铁出入 口 以及周边建筑控制影响的目的。本工程在施工中特制定了 以下几点措施 ： ( 1 ) 控制每天的成桩数量( 一天成桩 9 根左右 ) ， 以减小 对地铁车站和地铁出入口以及周边建筑的叠加变形影响。 ( 2) 先进行试成桩 ， 并根据试成桩后的施工数据以及对 周边环境的影响程度再确定具体的施工方案。 ( 3 ) 在施工时密切与地铁监护部门以及监测单位配合， 并根据监测单位提供的地铁车站和地铁出入口以及周边环 境的监测数据 ， 讨论分析下一步的施工安排。即如果周边环 境变形在规定范围内， 则按原定计划施工； 但如果由于成桩 施工引起地铁车站和地铁出入 口以及周边建筑变形超过设 计和地铁监护允许值 ， 则需要改变原有计划， 采取跳跃桩位 的施工方法或暂停施工的措施。在实际施工时我们还尝试 了不同的施工方案。当采用方案一( 图4) 施工时对地铁出 入口影响较大， 日变化量曾达到 一 1 3 6 m m ( “ + ” 为上升， “ 一 ” 为下沉 ) ， 已经突破报警值， 针对监测日报信息反馈的数据及 时调整优化跳打方案， 即改用方案二( 图5 ) 进行施工， 使日 变化量降到仅 一 0 4 0 m m ， 减小了对周边环境的影响。 D( = 0 0 羽( = 姗 踊 图 4 跳 打方案 一 C CD CD C C C 图 5 跳打方案二 ( 4) 严格控制水灰比。水灰比过大， 施工阻力则小， 施工 时相对容易， 对地铁车站和地铁出入 口的变形也较小， 但成 桩质量难以保证。而且对后续地下连续墙施工的影响较大， 容易引起槽壁坍塌， 进一步影响地铁的安全。如果水灰比太 小， 则沟槽内浆土稠度较大， 浆土不易翻搅， 气体难以释放 ， 压力也就不易释放， 施工的阻力就大。 其后果是： 施工设备 较容易损坏 ； 对地铁车站和地铁出入口以及周边其他建筑 的变形影响较大。所以水灰比不能按照常规考虑， 必须根据 本工程的特殊性选择合理的水灰比进行施工。 为此我们根据 设计要求并结合以往的施工经验 ， 在经过多次试桩后 ， 发现 将水灰比定在 1 2时， 是一个比较合理的参数。 ( 5 ) 成桩时下沉速度是另一个重要的施工参数。本工程 由于临近地铁车站和地铁出入 口以及周边其他建筑， 不能按 照常规考虑下沉速度 ， 必须时刻将施工对地铁出入口以及周 边其他建筑的影响放在首位。 根据试桩后监测单位提供的监 测数据 ， 当下沉的速度越慢时( 土体中的气体压力得 以充分 的释放 ) ， 对周边的土体位移影响较小， 从而对地铁出入 口以 及周边其他建筑的环境影响也较小， 所以在经过对比后决定 一 将桩施工时的下沉速度严格控制在 0 5 m m i n 。 4 4施工质 量保证措 施 4 , 4 1 桩机设备的 管理 ( 1 ) 桩机设备进场后， 对桩机设备进行组装保养。 ( 2) 桩机设备组装完成后需经有资质的专业监测单位进 行监测， 验收合格后将相关资料上