預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件復(fù)合水泥土墻在復(fù)雜環(huán)境條件下的施工技術(shù)

金森平

上海建工七建集團(tuán)有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海建工醫(yī)院病房樓改建項(xiàng)目位于上海市虹口區(qū)中山北一路666號(hào)，東至建工小區(qū)，南至天峰公寓，西至中山北一路，北至中山北二路。

本工程新建1棟地上6層病房樓以及1層地下車庫。建筑占地面積890.3 m2，總建筑面積8 415 m2。基坑面積約2 670 m2，周長(zhǎng)約212 m。東側(cè)與南側(cè)采用單排φ1 000 mm@1 500 mm三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件750 mm×300 mm@750 mm，西側(cè)和北側(cè)采用雙排φ850 mm@600 mm三軸水泥土攪拌樁內(nèi)套打φ800 mm@950 mm鉆孔灌注樁（圖1）。φ1 000 mm三軸水泥土攪拌樁止水帷幕東側(cè)樁長(zhǎng)16、16.5 m，南側(cè)樁長(zhǎng)18.5 m；φ850 mm三軸攪拌樁西側(cè)樁長(zhǎng)12.35、12.65 m，北側(cè)樁長(zhǎng)12.35 m。鉆孔灌注樁西側(cè)選用φ800 mm@950 mm形式，樁長(zhǎng)16.5、15.7 m，北側(cè)亦選用φ800 mm@950 mm形式，樁長(zhǎng)17.2 m。各圍護(hù)形式的水泥摻量為20%，采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0。

預(yù)制混凝土構(gòu)件截面為矩形（圖2），尺寸為750 mm×300 mm，間距750 mm，長(zhǎng)度為15.5、16.0、18.0 m。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30（水下混凝土提高一級(jí)）。

圖1 建工醫(yī)院基坑圍護(hù)體系平面

圖2 預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件

本工程為在運(yùn)營(yíng)中醫(yī)院的改建項(xiàng)目，既要保證醫(yī)院的正常運(yùn)營(yíng)，不影響院內(nèi)的正常工作和休息，又要順利完成施工。在如此復(fù)雜的環(huán)境條件下，為合理、安全地進(jìn)行施工，基坑?xùn)|、南兩側(cè)采取預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件復(fù)合水泥土墻，保證圍護(hù)施工的順利實(shí)施。

2 圍護(hù)施工難點(diǎn)和特點(diǎn)

2.1 緊鄰建筑、管線，保護(hù)要求高

基坑南側(cè)1 m范圍內(nèi)有院內(nèi)排水管道以及數(shù)棵幾十年樹齡的高大喬木，基坑?xùn)|側(cè)1.8 m外為醫(yī)院南北主干道及主要地下管線，且施工操作空間有限。為此在設(shè)計(jì)之初就考慮到這一特殊的周邊環(huán)境保護(hù)因素，結(jié)合實(shí)際工程情況，將鋼筋混凝土板樁與SMW工法樁墻相結(jié)合，即在水泥土攪拌樁內(nèi)插入剛度較大的預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件，兩者結(jié)合形成復(fù)合水泥土墻體，類似攪拌樁板樁復(fù)合結(jié)構(gòu)。既彌補(bǔ)了水泥土攪拌樁剛度較其他圍護(hù)形式小的缺陷，又加強(qiáng)了SMW工法樁施工工藝的經(jīng)濟(jì)性和便捷性，是一種安全、高效和經(jīng)濟(jì)的圍護(hù)型式。

2.2 院內(nèi)施工“聲、光、塵”控制要求高

醫(yī)院內(nèi)新型圍護(hù)樁由于不需對(duì)預(yù)制板樁進(jìn)行拔除，且占用空間小，可以有效避免對(duì)周邊環(huán)境如樹木以及地下管線的損害，同時(shí)對(duì)病人及周邊居民的影響程度也降到了最小。

3 主要施工技術(shù)

3.1 三軸攪拌樁施工方案

1）施工工藝流程：清除地下障礙物、平整場(chǎng)地→測(cè)量、放線→開挖溝槽→設(shè)置導(dǎo)架、定位→機(jī)械設(shè)備就位→噴漿下鉆與提升→預(yù)制樁插入。

2）三軸攪拌樁止水帷幕施工采用重復(fù)套鉆，以確保墻體連續(xù)性、保證接頭的施工質(zhì)量。三軸攪拌樁的搭接施工，以及施工機(jī)械的垂直度補(bǔ)救都是依靠重復(fù)套鉆來保證的，從而確保止水效果（圖3）。

圖3 三軸攪拌樁止水帷幕的施工順序（套打連接）

3.2 預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件吊裝施工方案

預(yù)制樁750 mm×300 mm為專業(yè)廠家定制，并分段分次先后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。預(yù)制樁的構(gòu)件尺寸、規(guī)格要求、配筋率均嚴(yán)格滿足設(shè)計(jì)要求。樁體表面外觀平面密實(shí)，局部蜂窩的缺損面積不得超過樁身表面總面積的0.5%，并應(yīng)不過分集中。由于混凝土收縮而產(chǎn)生的裂縫寬度≤20 mm，寬度≤0.5 mm。樁頂、樁尖處嚴(yán)禁有蜂窩、麻面、裂縫和掉角。

待攪拌樁施工完畢后0.5 h，將預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件插入攪拌樁內(nèi)，施工前需確保垂直度。構(gòu)件插入依靠自重插入，嚴(yán)禁采用多次重復(fù)起吊并松鉤下落的插入方法。

采用50 t汽車吊，起吊用鋼絲繩為φ28 mm的鋼絲繩2根，起吊用卸扣為10 t節(jié)的卸扣2只。

預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件的吊裝，采用兩點(diǎn)起吊法；矩形構(gòu)件插入攪拌樁內(nèi)時(shí)，采用單點(diǎn)起吊法。吊裝過程中，在構(gòu)件下處設(shè)置一個(gè)樁端保護(hù)器，以防構(gòu)件端部受撞擊損壞。樁端保護(hù)器隨著矩形構(gòu)件逐步垂直過程中，自由轉(zhuǎn)動(dòng)承托矩形構(gòu)件的端部，直到矩形構(gòu)件垂直起吊，并懸空離地。現(xiàn)場(chǎng)采用50 t吊機(jī)吊裝預(yù)制矩形構(gòu)件，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，插入規(guī)定位置。

吊裝過程中，先依靠構(gòu)件自重往下插到一定深度，而后采用吊機(jī)懸掛振動(dòng)錘，鉗制矩形構(gòu)件頂?shù)倪B接鋼板，將矩形構(gòu)件緩慢插入（圖4）。

圖4 預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件起吊示意

在三軸攪拌樁溝槽上方架設(shè)好定位用型鋼及定位卡，固定插入預(yù)制矩形構(gòu)件的平面位置，確保定位卡牢固、水平。之后將預(yù)制矩形構(gòu)件中心對(duì)準(zhǔn)樁位中心，并沿著定位卡緩慢且垂直地插入攪拌樁內(nèi)[1-4]。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高控制點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀將其引到定位用型鋼上。根據(jù)定位用型鋼與預(yù)制矩形構(gòu)件頂標(biāo)高的高差，采用焊接φ25 mm吊筋或8#槽鋼用以控制矩形構(gòu)件的頂標(biāo)高，誤差控制在3 cm以內(nèi)。

待攪拌樁達(dá)到一定的硬化強(qiáng)度后，再撤除φ25 mm吊筋及相應(yīng)型鋼。

若預(yù)制矩形構(gòu)件下插達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)高，則提升預(yù)制構(gòu)件，重復(fù)下插施工，并使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，結(jié)合采用振動(dòng)錘送入的方法，下插過程中始終跟蹤控制預(yù)制構(gòu)件垂直度。

4 實(shí)施效果

4.1 現(xiàn)場(chǎng)施工成果

根據(jù)圍護(hù)設(shè)計(jì)圖紙，順利完成了預(yù)制樁的全部吊裝施工。

4.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告

4.2.1 ?圍護(hù)頂部垂直位移和水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

在深基坑施工過程中，基坑圍護(hù)頂布設(shè)WD01～WD08共10個(gè)垂直位移及水平位移測(cè)點(diǎn)，錄得各測(cè)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)工作結(jié)束時(shí)的變形數(shù)據(jù)（圖5、圖6），預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件涉及點(diǎn)為WD03～WD06。

從圖5、圖6可以看出，圍護(hù)頂部總體變化不大，在垂直方向上位移最大值為－19.5 mm；在水平方向上位移最大值為＋29.0 mm。

圖5 圍護(hù)頂水平位移變化曲線

圖6 圍護(hù)頂垂直位移變化曲線

4.2.2 ?圍護(hù)體系測(cè)斜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

在圍護(hù)體系布設(shè)CX01～CX05共5個(gè)測(cè)斜孔，預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件涉及點(diǎn)為CX03、CX04，錄得相應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（圖7、圖8）。

圖7 CX03孔變形曲線

圖8 CX04孔變形曲線

從基坑樁基施工開始，到基坑回填完畢，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)趨于收斂。本工程的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受了開挖等外力的考驗(yàn)，確保了基坑的穩(wěn)定，保障了周邊復(fù)雜環(huán)境的安全。

5 結(jié)語

本工程的圍護(hù)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工及基坑監(jiān)測(cè)的應(yīng)用表明，預(yù)制混凝土矩形構(gòu)件復(fù)合水泥土墻在復(fù)雜環(huán)境條件下具有安全方便、施工效率高、基坑變形小、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，在越來越多的市區(qū)復(fù)雜環(huán)境工程中具有良好的推廣前景。