軟土地區(qū)跨基坑圍護的塔吊基礎(chǔ)處理措施

王永進 康緒明

1. 溫州城建集團股份有限公司 浙江 溫州 325016；2. 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點實驗室，中國水產(chǎn)科學研究院 黃海水產(chǎn)研究所 山東 青島 266071

1 工程概況

溫州市湯家橋公交總站綜合體（一期）工程用地面積19 244.6 m2，總建筑面積104 230.1 m2。建筑層數(shù)地下2層，公交停車樓6層，建筑高度33.06 m（錯層處為35.575 m），商務(wù)辦公主樓地上26層，建筑高度99.95 m；裙房5層，建筑高度22.45 m。

本工程現(xiàn)場布置3臺塔吊，由于施工現(xiàn)場場地狹小，地下室上方90%的面積被6層的公交停車樓、主樓及裙樓占據(jù)，現(xiàn)場塔吊布置困難。為減少塔吊盲區(qū)、方便塔吊安拆，對塔吊布置進行了優(yōu)化（圖1）。

圖1 塔吊布置平面示意

2 塔吊基礎(chǔ)位置與周邊環(huán)境

本次主要針對最不利工況的2#塔吊進行分析，此塔吊基礎(chǔ)為4樁承臺基礎(chǔ)，承臺截面為4 600 mm×4 600 mm×1 500 mm，樁徑800 mm，樁長42 m，樁基受力類型為端承樁。承臺的一側(cè)為施工主干道，一側(cè)為基坑，由于場地道路寬度有限，為保證施工主干道暢通，此塔吊基礎(chǔ)只能騎到基坑冠梁的上方，2根樁位于基坑內(nèi)，另外2根樁位于基坑外（圖2）。由于本基坑在基礎(chǔ)底板位置的換撐為滿布厚600 mm素混凝土，為保證樁基與地下室外墻的工作面，故基坑內(nèi)樁基穿過圍檁。

圖2 塔吊承臺與冠梁關(guān)系

3 塔吊基礎(chǔ)處理方案

3.1 基礎(chǔ)周邊路面加固

由于本工程位于軟土地區(qū)，施工道路在運土車的動荷載及基坑變形作用下，對塔吊基礎(chǔ)影響較大，造成塔吊樁側(cè)移量較大，從而引起塔吊承臺面傾斜。且塔吊基礎(chǔ)受彎變形較大，塔吊在工作時基礎(chǔ)受力狀態(tài)復雜，容易引起塔吊基礎(chǔ)失穩(wěn)。為避免基坑失穩(wěn)，采用三軸水泥攪拌樁在塔吊承臺邊2 m范圍內(nèi)進行加固，水泥攪拌樁加固深度按照基坑出土口深度施工（圖3、圖4）。

圖3 路面加固平面

圖4 路面加固剖面

3.2 降低基坑位移的影響

為避免基坑開挖、地下室施工的變形影響，塔吊承臺底部采用柔性材料與冠梁接觸，確保在基坑設(shè)計變形范圍內(nèi)冠梁與承臺有足夠的間隙。本工程基坑設(shè)計為一級基坑，基坑壁最大允許變形位移為50 mm，冠梁按照最大變形計算即冠梁底發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。根據(jù)計算，冠梁的最大傾斜高度為32 mm，考慮柔性材料在澆筑承臺混凝土的壓縮變形，且方便基礎(chǔ)承臺施工，塔吊承臺底與冠梁頂?shù)拈g隙預留100 mm。

為盡可能減小塔吊樁穿圍檁時對圍檁的受力影響，基坑內(nèi)2根塔吊樁采用組合式格構(gòu)柱樁，減小樁徑與圍檁的開孔尺寸。格構(gòu)柱采用4∠160 mm的型鋼與250 mm×420 mm的綴板焊接而成，格構(gòu)柱的截面為450 mm×450 mm。圍檁上開設(shè)φ600 mm的孔洞，圍檁開孔位置為防止應(yīng)力集中，采用φ22 mm的元寶筋進行洞口加筋。格構(gòu)柱采用混凝土澆筑至格構(gòu)柱頂，對格構(gòu)柱進行混凝土灌心處理，增加格構(gòu)柱的剛度。待土方開挖后，將格構(gòu)柱采用∠12 mm的型鋼剪刀撐焊接。

基坑底部素混凝土換撐，為防止換撐帶對塔吊樁產(chǎn)生剪切應(yīng)力，在換撐帶開孔四周增加鋼筋混凝土梁，以傳遞底板與基坑壁的壓力。防止上部支撐拆除后，基坑底部變形過大擠壓塔吊樁，故此位置采用鋼筋混凝土梁進行加強。

4 主要施工技術(shù)

4.1 水泥攪拌樁加固

本工程基坑止水帷幕與被動區(qū)加固設(shè)計采用三軸水泥攪拌樁施工，故塔吊基礎(chǔ)周邊道路加固也采用三軸水泥攪拌樁施工。

三軸攪拌機施工前，必須先把工程樁孔填實，然后再進行場地平整，清除攪拌施工區(qū)域內(nèi)的表層雜物和施工堆放材料，路基承重荷載以能行走步履式重型樁架為準。三軸攪拌機進場后，對現(xiàn)場所有電纜和其他管線，要全部清理干凈，對工程樁和支護樁樁孔要回填礦渣，并且要進行壓實處理，土質(zhì)不好的地方要鋪設(shè)走道板或鋼板。水泥攪拌樁施工流程為：測量放樣→樁機就位→開啟空壓機送漿→攪拌鉆頭噴漿、氣切割土體下沉至設(shè)計樁底→攪拌鉆頭噴漿、氣切割土體提升至設(shè)計樁頂→施工結(jié)束移至下一樁位[1-3]。

1）測量放樣：根據(jù)提供的坐標基準點，按照設(shè)計圖進行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時保護標志。放樣定位后做好測量技術(shù)復核單，提請監(jiān)理進行復核驗收簽證。確認無誤后進行攪拌施工。

2）三軸攪拌樁孔位定位：按照設(shè)計要求，該工程三軸水泥土深層復合攪拌樁樁徑650 mm、間距450 mm，樁機軸與軸中心間距為450 mm，根據(jù)這個尺寸，在平行溝槽部位打樁并且?guī)辖z線，再用紅漆畫線定位。

3）樁機就位：樁機就位移動前看清上、下、左、右各方面的情況，發(fā)現(xiàn)障礙物應(yīng)及時清除，樁機移動結(jié)束后認真檢查定位情況并及時糾正。樁機應(yīng)平穩(wěn)、平正，并用線錘對龍門立柱進行垂直定位觀測以確保樁機的垂直度。樁位定位后再進行定位復核，偏差值應(yīng)小于3 cm。

4）漿液拌制：水泥漿攪拌為自動攪拌上料系統(tǒng)，開機前需對上料計量系統(tǒng)進行認真的檢查，設(shè)置的水泥摻入量、水灰比是否符合設(shè)計要求，計量是否準確等。在三軸攪拌樁機開機前，自動攪拌上料系統(tǒng)應(yīng)進行漿液的攪制，水泥漿配制好后放置時間不得超過2 h，因故擱置超過2 h以上的拌制漿液，應(yīng)作為廢漿處理，嚴禁再用。搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔，不得超過12 h。開鉆前要對拌漿工作人員做好交底工作，拌漿及注漿量以每鉆的加固土體方量換算。

5）攪拌速度：三軸水泥攪拌樁止水帷幕和被動區(qū)土體加固，采用“兩攪兩噴”的施工工藝，水泥和淤泥須均勻攪拌，下沉和提升過程中均為注漿攪拌，同時嚴格控制下沉和提升速度：下沉速度為0.5～1.0 m/min，提升速度為1.0～1.5 m/min。

6）注漿：按照三軸攪拌樁的施工工藝，在下鉆時，注漿的水泥用量占定額量的70%～80%，而提升時為20%～30%，在樁底部分宜重復攪拌注漿。按照技術(shù)要求，攪拌要均勻，并且應(yīng)連續(xù)注入拌制好的水泥漿液。注漿時利用2臺注漿泵，通過2條管路同Y形接頭在H口進行混合，注漿壓力應(yīng)為1.5～2.5 MPa，每臺泵的注漿流量為80～120 L/min。鉆頭下沉到設(shè)計標高后，應(yīng)停滯5～10 s再上升，要確保底部攪拌復合土體與水泥漿液能夠充分拌和。

4.2 格構(gòu)柱安裝

1）綴條柱采用汽車吊配合進行安裝，當支撐立柱鉆孔灌注樁澆筑結(jié)束后，立即采用吊車把型鋼綴條支撐柱插入到灌注樁上面。

2）吊裝前需測出立柱樁孔口標高，然后由灌注樁孔口標高，計算綴條支撐柱以及第1道支撐底部標高，要保證格構(gòu)柱水平和高度位置安放正確。

3）安放前在綴條柱上端中間部位焊一根φ48 mm×2.5 mm鋼管，并標上需要進入孔深上端終止標記到孔口的位置標記，在安放時要正確控制好標高。

4）吊裝時采用14#鋼絲繩，先拴住綴條柱的上端，塔吊起吊后，進入孔口時要保持綴條柱垂直并在孔口中心位置，由2人扶住對照鉆孔中心緩慢放下，插入鉆孔灌注樁混凝土內(nèi)。

5）為保證綴條柱插入灌注樁位置準確并且垂直，綴條柱緩慢放下時，要和上部的鋼管始終保持垂直，并且要始終扶正以確保位于灌注樁孔中心位置，安放時要控制好格構(gòu)柱上端的標高。插入混凝土樁達到設(shè)計標高后，在孔口上部采用16#槽鋼固定吊住。

6）在基坑土方開挖時，格構(gòu)柱外側(cè)的混凝土要及時清理干凈，并隨基坑開挖深度的加大，及時進行格構(gòu)柱剪刀撐加固。

5 塔吊基礎(chǔ)變形監(jiān)測

本工程塔吊基礎(chǔ)在2013年5月澆筑完成，2013年6月塔吊安裝，2016年5月塔吊拆除，塔吊基礎(chǔ)最大沉降量為20 mm，塔吊承臺面高差累計最大10 mm，塔吊位移10 mm，此位置基坑深土層位移最大為15 mm。塔吊基礎(chǔ)在地下室底板澆筑時位移達到最大，此后基本無位移變形。

6 實施效果

在長達3年的使用過程中，從基坑開挖到主體結(jié)構(gòu)施工結(jié)束，本塔吊基礎(chǔ)的變形始終處于受控范圍內(nèi)，滿足塔吊運行的受力工況，相對地降低了工程造價，節(jié)約工程施工成本，最大限度地方便了塔吊的安裝與拆除工作。隨著城市建設(shè)用地的日趨緊張，施工場地狹小、機械設(shè)備布置困難，考慮的因素繁多，是將來城市建設(shè)施工面臨的一大挑戰(zhàn)，本塔吊基礎(chǔ)為軟土地區(qū)、復雜環(huán)境下，塔吊基礎(chǔ)應(yīng)用的另一途徑。