談樁列式連續(xù)墻深基坑支護施工技術
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本文在無法進行圍堰干施工的前提下，節(jié)制閘采用了樁列式復合連續(xù)墻的施工方案，成功的應用了由鉆孔灌注樁結合深層攪拌樁以及利用PHC錘擊管樁作為錨樁的節(jié)制閘支護結構，對樁列式（灌注樁）連續(xù)墻、水泥攪拌樁應用于節(jié)制閘的施工技術進行了探討。
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。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構，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
工程結構內(nèi)容
本工程組成的結構形式為：在閘的東側100m和西側90m，寬85m的范圍內(nèi)，池底吳淞高程為－5.0m～－3.5m，節(jié)制閘四側長360M，采用φ800鉆孔灌注樁@800、φ700水泥攪拌樁@500作圍護結構，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的斜樁拉結結構；在節(jié)制閘兩側門機軌道基礎上采用60根PHC600（110）AB（樁靴長30cm）樁基、樁帽和鋼筋砼組成縱梁結構。由于原有節(jié)制閘需加寬、加深，施工前需進行挖泥（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標高設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，證明采用詳細設計驗算具有必要性。本圍護工程土壓力根據(jù)朗肯理論計算，關于c、Ф值的取定，地質(zhì)勘探報告提供了固結快剪指標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構形式為：節(jié)制閘東側長100m、西側長90m，寬85m，池底吳淞高程為－5.0m～－3.5m，節(jié)制閘四側長360M，采用φ800鉆孔灌注樁@900、φ700水泥攪拌樁@500作圍護結構，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；由于原有節(jié)制閘需加寬、加深，施工前需進行挖泥（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及陸上砼面層等分項工程。考慮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。坑外挖土卸荷：在土方開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構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行施工，這樣有利于整個工程的施工展開。
施工步驟及技術措施
①護筒埋設采用2mm鐵板制作護筒，直徑比相應樁徑大5m～10cm，埋設深度1.0m左右，如上部雜填土漏漿嚴重，則加大埋深，上部開設溢漿口，周圍用填土夯實，地表上留0.3m。護筒每次埋設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準確定位，保持機身水平，回轉(zhuǎn)器中心盡量對準樁位中心，偏差不應大于20mm。鉆孔前先測量鉆具高程，利用鉆機平臺來準確控制標高和孔深，保證孔深誤差為+300mm，符合設計要求。為了保證質(zhì)量，提高效率，必須準確、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)，鉆進過程中結合實際地層的變化及時更換泥漿。為達到泥漿比重，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，兩次清孔?？咨钸_到設計深度后，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，指在下好導管后，灌注混凝土前進行，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.鋼筋按有關規(guī)定復試，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安放導管導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，導管上部用夾板固定在孔口板上，并做上下提升試驗。導管首節(jié)長度不得小于4m。澆灌結束要清洗干凈，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，指導拔管。若遇到停電或設備故障等情況時要及時進行處理，防止砼凝固后導管無法拔出。當砼面接近鋼筋籠底時，澆砼要快，以提高砼流速，當砼面進入骨架1m～2m時要適當提高導管，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)量控制應按工序質(zhì)量檢查流程操作；①放線人員完成測量放線，應先進行復測自檢，再由質(zhì)檢人員對測量放線進行復核，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，盡快打開工作面進行灌注樁施工。
施工步驟及技術措施
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，最后鉆頭對準樁位時，再次調(diào)整機架和鉆具的垂直度和水平度。②預攪下沉：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（結合地質(zhì)報告和攪拌機電流控制）。當上部填土層含磚石等障礙物難以鉆進時，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：當深攪頭下沉到設計深度后，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的進行勻速運動，利用鉆桿提升過程來進行噴漿和攪拌，使軟土和水泥漿充分拌和形成水泥土樁，直至設計高程上1m，當攪拌頭接近設計高程部分時，可關閉灰漿泵，這樣，完成一次攪拌加固過程。⑤重復上下攪拌：用同樣方法按設計要求在鉆桿多次進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)量控制應按工序質(zhì)量檢查流程操作，放線人員完成測量放線，應先進行復測自檢，再由質(zhì)檢人員對測量放線進行復核，最后由監(jiān)理人員最終驗收。全部驗收合格后，再進行下步工序。⑦在進行水泥土攪拌時，確保施工的連續(xù)性，控制提升速度≤0.5M。攪拌樁按照設計的施工路線進行，由外向內(nèi)，由兩頭向中間進行施工。
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構以及地基的水平位移實時監(jiān)測，來對基坑和地基的穩(wěn)定性進行預測。(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)測基坑支護結構附近房屋和道路的沉降變化，預測建筑物的安全性。監(jiān)測點布置：水平位移監(jiān)測設6個15m深的測斜孔，地下水位監(jiān)測設4個15m深的水位孔，沉降監(jiān)測設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次或進行后續(xù)監(jiān)測。
監(jiān)測結果：
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，本工程挖土時，測斜和地下水監(jiān)測報告及時提供，坑外地表未出位移。
結語
樁基為隱蔽工程，本工程施工中嚴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，本工程挖土時，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)機管理服務站