鄰近保護建筑物的地下連續墻槽壁加固工藝研究

胡 錦

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

上海正處于高速發展期，然而高速發展卻不能忘記對本土文化的保護，對于文化保護建筑的保護工作已經迫在眉睫。如何在城市發展與文化保護之間取得一個平衡，這是需要去研究和探討的問題。以上海市董家渡金融城工程項目中保留建筑天主教堂為研究對象，采用不同的槽壁加固施工工藝對天主教堂進行保護。通過方案設計與研究分別采用三軸攪拌樁、TRD工法、MJS工法將3種槽壁加固施工工藝相結合進行施工[1-4]。研究成果為解決地下連續墻槽壁加固提供一種新方案，可為類似工程及施工設備提供理論和實踐指導。

1 工程概況

本項目位于上海市黃浦區董家渡地區，北至王家碼頭路、東至中山南路、南至董家渡路、西至外倉橋街。項目總建筑面積約1 137 000 m2，涵蓋辦公、酒店、商業、公寓等功能。地上建筑面積約702 000 m2，地下建筑面積約435 000 m2，基坑總面積為141 000 m2，其中北塊基坑總面積為74 089 m2。

本工程采取分坑施工方式，北塊共分10個分區，即A1、F1、G、L、T1、G2、A2、F2、J1、J2（圖1）。

圖1 加固區域布置

2 工程地質

2.1 土質構成與特征

根據勘察報告，場地地基土勘察深度范圍內均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉土和砂土組成，場地揭示土層主要為13個主要層次及分屬不同層次的亞層。

2.2 水文地質條件

1）潛水主要賦存于淺層土中，其補給來源主要為大氣降水，排泄方式主要為蒸發。勘探期實測地下水初見水位埋深為2.0～3.0 m，穩定水位埋深為1.0～2.0 m（絕對標高1.52～2.81 m）。根據上海市工程建設規范DGJ 08-11—2010《地基基礎設計規范》有關條款，上海地區水位埋深一般在0.3～1.5 m，年平均水位埋深為0.5～0.7 m。

2）場地內承壓水主要為第⑦、⑨層（承壓水），且⑦、⑨層中間無第⑧層黏性土相隔，水力聯系貫通，本工程基坑開挖深度為12.3～19.0 m，三軸施工深度29.4 m，需施工至⑦1層。

3 三軸攪拌樁施工工藝

三軸攪拌樁工藝用于一般區域地下連續墻兩側槽壁加固。外圍地下連續墻槽壁加固外側采用套接一孔法跳打工藝施工。外圍地下連續墻槽壁加固內側及內分隔地下連續墻兩側加固采用標準連續方式施工，每幅搭接250 mm。三軸攪拌樁加固深度24.1～29.4 m，水泥摻量20%，水灰比1.5。本項目采用JB160步履式三軸攪拌樁樁機，共進場5臺。

4 TRD工法施工工藝

槽壁加固外邊線距離天主教堂保護建筑圍墻僅4.5 m，采用常規的三軸攪拌樁必然會因土體擾動而導致圍墻產生不均勻沉降，繼而引發裂紋。因此，教堂東西兩側采取低擾動的TRD工法施工。

4.1 主要技術參數

本工程教堂周邊地下連續墻外側采用單排厚800 mm的TRD工法，采用三循環水泥土攪拌墻建造工序連續成墻，TRD工法墻頂標高為＋4 m，加固長度約為215.6 m，樁深為50 m，水泥摻量25%，樁身垂直度偏差不超過1/250，槽壁加固后土體28 d無側限抗壓強度≥0.8 MPa。采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，TRD工法固化液水灰比1.2，水泥摻量25%（450 kg/m3），挖掘液水灰比為5～10。

4.2 施工工藝

等厚度水泥土攪拌墻建造工序采用三循環的方式，即切割箱鉆至設計深度后，首先通過切割箱底端注入高濃度的膨潤土漿液（挖掘液）先行挖掘地層一段距離（8～12 m）并與原位土體進行初次混合攪拌，再回撤挖掘至起始點后，拌漿后臺更換水泥漿液（固化液），通過壓漿泵注入切割箱底端并與挖掘液混合泥漿進行混合攪拌、固化成墻。TRD工法3循環建造工序流程如下：

1）測量放線。施工前，先根據設計圖紙和業主提供的坐標基準點，精確計算出TRD工法止水帷幕中心線角點坐標，利用測量儀器進行放樣，并進行坐標數據復核，同時做好護樁，通知相關單位進行放線復核。

2）開挖溝槽。根據TRD工法設備質量，TRD工法止水帷幕中心線放樣后，對施工場地進行鋪設鋼板等加固處理措施，確保施工場地滿足機械設備對地基承載力的要求，確保樁機的穩定性。用挖掘機沿試成墻中心線平行方向開挖工作溝槽，槽寬約1.4 m，溝槽深度約1.0 m。

3）吊放預埋箱。用挖掘機開挖深約4.9 m、長約2 m、寬約1 m的預埋穴，利用吊車將預埋箱吊放入預埋穴內。

4）樁機就位。由當班班長統一指揮樁機就位，移動前看清上下左右各方向的情況，發現有障礙物時應及時清除，移動結束后檢查定位情況，樁機應平穩、平正。

5）切割箱與主機連接。用指定的QUY180T履帶式吊車將切割箱逐段吊入預埋穴，利用支撐臺固定；TRD主機移動至預埋穴位置連接切割箱，主機再返回預定施工位置進行切割箱自行打入挖掘工序。

6）安裝測斜儀。切割箱自行打入到設計深度后，安裝測斜儀。通過安裝在切割箱內部的多段式測斜儀，可進行墻體的垂直精度管理，通常可確保1/250以內的精度。

7）TRD工法成墻。測斜儀安裝完畢后，主機與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液，預先切割土層一段距離，再回撤挖掘至原處，注入固化液使其與挖掘液混合泥漿強制混合攪拌，形成等厚度水泥土攪拌連續墻。每天開始施工時需相對前一天的施工段預留退避區域。

8）置換土處理。將等厚度水泥土攪拌連續墻施工過程中產生的廢棄泥漿統一堆放，集中處理。

9）拔出切割箱。TRD工法止水帷幕各工作段施工結束后或遇轉角處時，利用吊車將切割箱分段拔出，設備轉移至下一工作面準備施工。

5 MJS施工工藝

本工程在施工清障過程中引起了天主堂建筑裂縫開展等不利情況，為保護天主堂建筑，避免在施工過程中教堂出現進一步的開裂損壞，結合專家意見，教堂周邊圍護設計做以下修改：

天主堂北側、J2分區南側因存在地下障礙物，TRD工法樁無法施工，為避免清障引起天主堂建筑的變形，擬采用MJS工法樁替代TRD作為槽壁加固。同時，擬加長該段地下連續墻長度至TRD原埋深，兼作基坑止水帷幕。

5.1 主要技術參數

本工程教堂北側地下連續墻槽壁加固采用直徑2 400 mm的半圓MJS工法樁施工，搭接1 700 mm，共計29根；其樁頂標高為－0.40 m，樁底標高為－55.40 m，有效樁長為55 m；水泥摻量40%，水灰比1.2，采用普通硅酸鹽水泥。

5.2 施工工藝

1）預成孔。先查明施工區域內地下管線埋深位置、水平走向等情況，再根據施工圖紙開挖溝槽，準確放樣并經監理復核后，采用XY-42A型鉆機配備導向切削鉆頭進行預鉆孔施工，鉆進時采用膨潤土作護壁泥漿。為保證成孔垂直度，成孔完成后采用套筒鉆頭進行掃孔，然后清孔。

2）MJS主機就位。由吊車配合將MJS前臺主機吊放至鋼板上，并將主機調平，使MJS鉆頭底部中心對準孔位中心，利用主機動力頭下放MJS鉆頭和鉆桿。其間吊車配合拼接鉆桿，連接鉆頭和地內壓力監測顯示器，在鉆頭無荷載時清零。對接鉆桿和鉆頭，對接時認真檢查密封圈情況，看是否缺失或損壞以及地內壓力是否顯示正常。

3）MJS鉆具下放。利用主機動力頭將鉆具下放至樁底標高。其間吊車配合拼裝鉆桿，并連接地內壓力數據線。

4）高壓噴漿。鉆頭到達預定深度后，先開回流氣和回流高壓泵，確認排漿正常后，再打開排泥閥門，開啟高壓水泥泵和主空壓機。在達到指定壓力并確認地內壓力正常后開始提升。邊提升邊擺噴，直至噴射至設計樁頂標高。

5）施工過程監控。施工時密切監測地內壓力，壓力不正常時，必須及時調整。

6）拆卸鉆桿。當提升一根鉆桿后，對鉆桿進行拆卸，注意在拆卸鉆桿的過程中，認真檢查密封圈和數據線的情況，看是否損壞，地內壓力顯示是否正常。如有問題及時排除。拆卸鉆桿后，需及時對鉆桿進行沖洗及保養。

7）泥漿處理。噴漿過程中的返漿，利用污水泵送入集土坑，泥漿經沉淀挖出晾曬后，達到運送要求即可集中裝車外運。

8）移機就位。合理利用噴漿間期的時間，進行下一樁位的預成孔、外套管下放及頂升架安放，待噴漿至設計樁頂標高，直接移機下一孔位，重復步驟3～8進行施工。

9）周邊環境監測。采用MJS工法施工時，監測方也須加強天主教堂建筑的沉降和變形監測，為施工提供指導。

6 結語

根據不同情況采取不同施工工藝，有效地減少了教堂因不均勻沉降及施工擾動產生的變形。

開挖前監測數據顯示，天主教堂最大累計垂直位移2 cm，傾斜率小于1%；開挖后監測數據顯示，天主教堂最大累計垂直位移3.5 cm，傾斜率小于2%。施工產生的沉降均在設計允許范圍內，可為相關保護建筑物側的槽壁加固施工提供參考。