论文部分内容阅读
[作者简介]李东，男，1971年生，广东省廉江市第一建筑工程有限公司建筑施工工程师，研究方向为建筑工程施工及管理。
[摘要]本文介绍了在城市闹市区深基坑施工中，采用人工成孔地下连续墙逆作法施工技术，并附工程实例。
[关键词]人工成孔 地下连续墙 施工技术 逆作法
一、前言
广东省湛江市沿海软土地基，深基坑施工中常常遇到地下水位高、淤泥软土处理等问题。近些年来，采用逆作法或半逆作法施工技术，如城市广场、国贸新天地深基坑，都取得了不错的效果。
传统的地下连续墙施工，成槽的稳定性控制，成槽的垂直度控制，钢筋笼吊装，地下连续墙接头的选择，在软土地基都是十分难以施工的工况节点；本文以湛江××工程深基坑为例，介绍人工成孔地下连续墙逆作法施工技术。
二、工程实例
（一）工程概况
××深基坑，地面标高12.5～16.0m，建筑物±0.00m相当于绝对标高12.7m。基坑南北长243m，东西宽103m，基坑周长692m，平面面积25000㎡。广场设3层地下室，主体结构采用人工挖孔桩基础，基坑开挖深度13.2～16.8m，四周煤气、电力、通信管道密布。基坑开挖范围内的东西向振中路横穿基坑，将基坑分为南、北两个区，振中路亦为商业区的主要通道（图一）。据有关部门要求，必须保证基坑开挖期间振中路畅通。经多种基坑支护方案比较，基坑南、北两共采用复合土钉墙支护（钻孔小桩+深层搅拌桩止水帷幕+土钉+预应力锚索+挂网喷射混凝土）。振中路段宽施工地区属闹市区，施工场地狭小，对环境（泥浆污染、噪声等）要求高，桩身工程量较小等特点，地下连续墙采用人工成孔灌注施工技术。
（二）地质条件
场地原始地貌属低缓剥蚀台地，与基坑开挖相关的主要地层有人工填土、第四系坡积层残积土和燕山期岗岩等。素填土（Qml）主要为砂粉质黏土，层厚0.7～1.8m，稍实，半干状，粘聚力c=10kpa，内摩擦角=15？；第四系坡积层（Qdl）含砾黏土，可塑～硬塑，层厚1.4～3.9m，c=35 kpa，=30？；第四系残积（Qel）砂质黏性土，可塑～硬塑，层厚15.8～19.2m，c=28？。
场地地下水类型为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水，主要储存于砂层有强～中风化岩裂隙中，地下水稳定水位埋深3.8～6.6m。
（三）逆作法施工工艺
为确保商业中心主要东西向通道振中路在基坑开挖期间的畅通，同时又尽量缩短基坑开挖时间，采用基坑南、北两区及振中路段（区）同时施工的方法，具体施工流程如下：
1）南、北两区第1层土方开挖，振中路向北区改道（临时路），振中路南侧及临时路北侧按1：1放坡。
2）南、北两区按设计土钉及锚索开挖步长顺序施工，同时进行振中路段（区）地下连续墙和桩基础施工。
3）振中路段（区）地下连续墙及桩基础施工完毕后进行地下一层顶板施工，同时进行南、北区复合土钉墙分层开挖支护施工。
4）振中路段道路施工，同时进行南、北区复合土钉墙施工。
5）恢复振中路通车，进行振中路段（区）地下宏观世界分层开挖和放坡段复合土钉墙施工，同时进行南、北两区复合土钉墙施工。
6）基坑开挖支护及振中路段（区）地下室施工至设计标高，开始南、北两区桩基础和地下室施工。
结构计算
（1）振中路南、北两侧放坡稳定性计算
振中路南侧及临时路北侧按1：1放坡，使用瑞典条分法（总应力）计算参数及结果，见表一。
由表一可知，振中路及临时路两侧按1：1放坡，边坡整体稳定安全系数均大于1.3，边坡处于稳定状态。
（2）地下连续墙结构分析 据地质钻孔资料、地面超载、3层地下室结构主梁支撑截面尺寸及标高等数据，地下连续墙厚度1000mm（考虑到人工成孔施工的最小孔径要求），墙身嵌固深度4.0m，用弹性支点法计算，计算主要结果：
1）最大位移3.37mm。
2）最大弯矩315.16Kn·m（基坑底）。
3）支撑最大轴力（负三层顶）1079.8kN。
4）整体稳定系数1.631。
5）墙身配筋。基坑内侧纵筋φ25@200，基坑外侧纵筋φ25@200，水平钢筋φ12@200，拉结筋φ8@200。
（四）人工成孔地下连续墙施工技术
地下连续墙由两部分组成，φ1400mm圆形人工挖孔桩（兼做主体结构承重桩）和弧形人工挖孔桩（墙）（图二）。
施工的技术关键点：人工成孔护壁的稳定性；预埋钢筋的准确性；圆形桩和弧形墙新老混凝土的黏接和止水；弧形桩（墙）内侧直立面孔内直立模板支护的安全性和稳定性；墙身混凝土的灌注质量。
（1）施工流程
1）施工总流程。分为两序施工，先施工圆形桩，后施工弧形桩（墙）。
2）圆形桩施工流程。定位放线→成孔→护壁钢筋制作、安装→护壁模板安装→护壁混凝土灌注→重复前述工序直至终孔→封底→混凝土护壁钻预埋筋孔→预埋筋安装→钢筋笼安装→快易网安装→隐蔽验收→桩芯混凝土浇捣→养护。
3）弧形桩（墙）施工流程。定位放线→成孔（凿除与圆形桩交接处的护壁）→护壁钢筋制作、安装→护壁模板安装→護壁混凝土灌注→重复前述工序直至终孔→封底→圆桩壁开止水条槽→混凝土护壁钻预埋筋孔→孔内直立墙模板安装→模板面放线钻预埋筋孔→预埋筋安装→钢筋笼安装→止水条安装→隐蔽验收→墙芯混凝土浇捣→养护。
（2）孔壁支护 人工挖孔灌注桩（墙）工艺简单、无噪声、无振动、无污染、质量易保证，适合于对施工环境要求高的工程，但是对人工挖孔桩（墙）而言，护壁的稳定性极为重要。经计算并结合中实际经验，本工程采用的钢筋混凝土护壁如图三所示，每段护壁长0.9～1.0m，护壁混凝土搭接10cm，护壁φ10纵筋搭接250mm。 实际施工中，由于残积土顶部局部土质含水量大，挖孔时土体向孔内涌入，采用了沿孔周预先打入φ18@150、L=1.0m的鋼筋，并将单节护壁长度减为0.5m的加固措施，顺利成孔。
（3）钢筋预埋与连接 由于逆作法施工工艺的特殊性，地下的各层梁、板则随挖土进展自上而下逐层浇筑，造成整体结构分开施工，因此地下结构的梁、板与地下连续墙的钢筋连接节点是混凝土结构施工的难点。逆作法的钢筋连接通常有：预埋筋法、预埋件焊接法、预埋筋机械连接法、钻孔植筋法等方法。
本工程人工成孔地下连续桩（墙）与地下室梁、板均采用预埋筋法，直径较大的钢筋（φ20以上）采用套筒连接。按前述施工程序成孔封底并支模后，放出预埋筋位置，在模板或孔护壁上用电钻钻孔，将预埋筋按设计长度穿过模板和护壁，并与桩（墙）主筋焊牢。
（4）墙身支模与混凝土灌注 由于本工程地下连续墙也是地下室的外墙，为永久使用结构，因此对地下连续墙的设计要求必须满足地下室的要求，基坑内侧的地下连续墙墙面必须是平直的。浇筑混凝土前必须安装模板，该模板在孔内施工，高度>13.0m，随水平荷载的最大值>300kpa，施工技术难度大。经分析计算，采用膨胀螺栓固定于护壁上的水平木方支撑和纵、横向木方+面板综合支护方法。
对于弧形地下连续墙混凝土灌注，关键问题是在浇筑过程的速度控制，防止因混凝土灌注速度过大产生较大水平力而导致胀模。在本工程中，采用分两次灌注混凝土，即先灌注一半，观测灌注量和计算方量的差异，无异常时，在混凝土初凝之前再继续灌注，直至灌注完毕。为防止墙身混凝土灌注过程中出现离析，采用串筒法，混凝土坍落度为120～140mm，串筒出口距混凝土面距离为0.8～1.0m。
（5）新老混凝土粘结和止水 本工程中的圆形桩与弧形桩（墙）分两序施工，在新旧混凝土界面采用快易网作为圆形桩与弧形桩（墙）混凝土界面的处理方法。施工中，在一序圆形桩成孔封底后，将快易网安装在与弧形墙连接侧的混凝土护壁上。快易网由薄形热浸镀锌钢板加工而成，类似加筋土工程中的土工格栅，其力学性能优良，自重轻，适合用于分段浇筑混凝土的界面处理，具有施工简便、实用、混凝土凝固后不需剔凿等优点。
圆形桩和弧形桩（墙）的新旧混凝土界面必须采取止水措施。具体做法为：在弧形墙成孔封底后凿除圆形桩的外露桩体，找出沿墙的中心线，用1：1水泥砂浆沿中心线找平桩体凹坎面，并在找平面上做出25mm×25mm的凹槽口。在浇捣弧形桩（墙）混凝土前将止水条（BW-91/96型，规格30mm×20mm）嵌入预留的凹槽内，止水条面上封透明胶带以防止水过早溅入凹槽，待浇灌混凝土时随混凝土浇捣进度将封面的胶带逐步扯开露出止水条。
（6）现场监测结果 受振中路通车影响，无法观测墙顶水平位移，仅在地下连续墙两侧复合土钉墙顶设置了位移观测点，相邻复合土钉墙墙顶水平位移仅为4.0cm。开挖结果表明，墙身及支撑梁板无裂缝，满足设计要求。
三、结束语
本基坑工程采用了分区开挖支护、修设临时道路、恢复正常通车、地下结构逆作法综合支护技术、确保了商业中心交通要道的通畅。人工成孔地下连续墙虽然有一定的施工安全风险，但只要控制好施工中各关键性工序如成孔护壁、孔内混凝土支模、钢筋预埋、新老混凝土的黏接和止水、墙身混凝土的浇灌速度等，就可以满足设计及安全施工的要求。
参考文献
1、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；
2、《逆做复合桩基技术规程》JGJ/T186-09；
3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；
[摘要]本文介绍了在城市闹市区深基坑施工中，采用人工成孔地下连续墙逆作法施工技术，并附工程实例。
[关键词]人工成孔 地下连续墙 施工技术 逆作法
一、前言
广东省湛江市沿海软土地基，深基坑施工中常常遇到地下水位高、淤泥软土处理等问题。近些年来，采用逆作法或半逆作法施工技术，如城市广场、国贸新天地深基坑，都取得了不错的效果。
传统的地下连续墙施工，成槽的稳定性控制，成槽的垂直度控制，钢筋笼吊装，地下连续墙接头的选择，在软土地基都是十分难以施工的工况节点；本文以湛江××工程深基坑为例，介绍人工成孔地下连续墙逆作法施工技术。
二、工程实例
（一）工程概况
××深基坑，地面标高12.5～16.0m，建筑物±0.00m相当于绝对标高12.7m。基坑南北长243m，东西宽103m，基坑周长692m，平面面积25000㎡。广场设3层地下室，主体结构采用人工挖孔桩基础，基坑开挖深度13.2～16.8m，四周煤气、电力、通信管道密布。基坑开挖范围内的东西向振中路横穿基坑，将基坑分为南、北两个区，振中路亦为商业区的主要通道（图一）。据有关部门要求，必须保证基坑开挖期间振中路畅通。经多种基坑支护方案比较，基坑南、北两共采用复合土钉墙支护（钻孔小桩+深层搅拌桩止水帷幕+土钉+预应力锚索+挂网喷射混凝土）。振中路段宽施工地区属闹市区，施工场地狭小，对环境（泥浆污染、噪声等）要求高，桩身工程量较小等特点，地下连续墙采用人工成孔灌注施工技术。
（二）地质条件
场地原始地貌属低缓剥蚀台地，与基坑开挖相关的主要地层有人工填土、第四系坡积层残积土和燕山期岗岩等。素填土（Qml）主要为砂粉质黏土，层厚0.7～1.8m，稍实，半干状，粘聚力c=10kpa，内摩擦角=15？；第四系坡积层（Qdl）含砾黏土，可塑～硬塑，层厚1.4～3.9m，c=35 kpa，=30？；第四系残积（Qel）砂质黏性土，可塑～硬塑，层厚15.8～19.2m，c=28？。
场地地下水类型为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水，主要储存于砂层有强～中风化岩裂隙中，地下水稳定水位埋深3.8～6.6m。
（三）逆作法施工工艺
为确保商业中心主要东西向通道振中路在基坑开挖期间的畅通，同时又尽量缩短基坑开挖时间，采用基坑南、北两区及振中路段（区）同时施工的方法，具体施工流程如下：
1）南、北两区第1层土方开挖，振中路向北区改道（临时路），振中路南侧及临时路北侧按1：1放坡。
2）南、北两区按设计土钉及锚索开挖步长顺序施工，同时进行振中路段（区）地下连续墙和桩基础施工。
3）振中路段（区）地下连续墙及桩基础施工完毕后进行地下一层顶板施工，同时进行南、北区复合土钉墙分层开挖支护施工。
4）振中路段道路施工，同时进行南、北区复合土钉墙施工。
5）恢复振中路通车，进行振中路段（区）地下宏观世界分层开挖和放坡段复合土钉墙施工，同时进行南、北两区复合土钉墙施工。
6）基坑开挖支护及振中路段（区）地下室施工至设计标高，开始南、北两区桩基础和地下室施工。
结构计算
（1）振中路南、北两侧放坡稳定性计算
振中路南侧及临时路北侧按1：1放坡，使用瑞典条分法（总应力）计算参数及结果，见表一。
由表一可知，振中路及临时路两侧按1：1放坡，边坡整体稳定安全系数均大于1.3，边坡处于稳定状态。
（2）地下连续墙结构分析 据地质钻孔资料、地面超载、3层地下室结构主梁支撑截面尺寸及标高等数据，地下连续墙厚度1000mm（考虑到人工成孔施工的最小孔径要求），墙身嵌固深度4.0m，用弹性支点法计算，计算主要结果：
1）最大位移3.37mm。
2）最大弯矩315.16Kn·m（基坑底）。
3）支撑最大轴力（负三层顶）1079.8kN。
4）整体稳定系数1.631。
5）墙身配筋。基坑内侧纵筋φ25@200，基坑外侧纵筋φ25@200，水平钢筋φ12@200，拉结筋φ8@200。
（四）人工成孔地下连续墙施工技术
地下连续墙由两部分组成，φ1400mm圆形人工挖孔桩（兼做主体结构承重桩）和弧形人工挖孔桩（墙）（图二）。
施工的技术关键点：人工成孔护壁的稳定性；预埋钢筋的准确性；圆形桩和弧形墙新老混凝土的黏接和止水；弧形桩（墙）内侧直立面孔内直立模板支护的安全性和稳定性；墙身混凝土的灌注质量。
（1）施工流程
1）施工总流程。分为两序施工，先施工圆形桩，后施工弧形桩（墙）。
2）圆形桩施工流程。定位放线→成孔→护壁钢筋制作、安装→护壁模板安装→护壁混凝土灌注→重复前述工序直至终孔→封底→混凝土护壁钻预埋筋孔→预埋筋安装→钢筋笼安装→快易网安装→隐蔽验收→桩芯混凝土浇捣→养护。
3）弧形桩（墙）施工流程。定位放线→成孔（凿除与圆形桩交接处的护壁）→护壁钢筋制作、安装→护壁模板安装→護壁混凝土灌注→重复前述工序直至终孔→封底→圆桩壁开止水条槽→混凝土护壁钻预埋筋孔→孔内直立墙模板安装→模板面放线钻预埋筋孔→预埋筋安装→钢筋笼安装→止水条安装→隐蔽验收→墙芯混凝土浇捣→养护。
（2）孔壁支护 人工挖孔灌注桩（墙）工艺简单、无噪声、无振动、无污染、质量易保证，适合于对施工环境要求高的工程，但是对人工挖孔桩（墙）而言，护壁的稳定性极为重要。经计算并结合中实际经验，本工程采用的钢筋混凝土护壁如图三所示，每段护壁长0.9～1.0m，护壁混凝土搭接10cm，护壁φ10纵筋搭接250mm。 实际施工中，由于残积土顶部局部土质含水量大，挖孔时土体向孔内涌入，采用了沿孔周预先打入φ18@150、L=1.0m的鋼筋，并将单节护壁长度减为0.5m的加固措施，顺利成孔。
（3）钢筋预埋与连接 由于逆作法施工工艺的特殊性，地下的各层梁、板则随挖土进展自上而下逐层浇筑，造成整体结构分开施工，因此地下结构的梁、板与地下连续墙的钢筋连接节点是混凝土结构施工的难点。逆作法的钢筋连接通常有：预埋筋法、预埋件焊接法、预埋筋机械连接法、钻孔植筋法等方法。
本工程人工成孔地下连续桩（墙）与地下室梁、板均采用预埋筋法，直径较大的钢筋（φ20以上）采用套筒连接。按前述施工程序成孔封底并支模后，放出预埋筋位置，在模板或孔护壁上用电钻钻孔，将预埋筋按设计长度穿过模板和护壁，并与桩（墙）主筋焊牢。
（4）墙身支模与混凝土灌注 由于本工程地下连续墙也是地下室的外墙，为永久使用结构，因此对地下连续墙的设计要求必须满足地下室的要求，基坑内侧的地下连续墙墙面必须是平直的。浇筑混凝土前必须安装模板，该模板在孔内施工，高度>13.0m，随水平荷载的最大值>300kpa，施工技术难度大。经分析计算，采用膨胀螺栓固定于护壁上的水平木方支撑和纵、横向木方+面板综合支护方法。
对于弧形地下连续墙混凝土灌注，关键问题是在浇筑过程的速度控制，防止因混凝土灌注速度过大产生较大水平力而导致胀模。在本工程中，采用分两次灌注混凝土，即先灌注一半，观测灌注量和计算方量的差异，无异常时，在混凝土初凝之前再继续灌注，直至灌注完毕。为防止墙身混凝土灌注过程中出现离析，采用串筒法，混凝土坍落度为120～140mm，串筒出口距混凝土面距离为0.8～1.0m。
（5）新老混凝土粘结和止水 本工程中的圆形桩与弧形桩（墙）分两序施工，在新旧混凝土界面采用快易网作为圆形桩与弧形桩（墙）混凝土界面的处理方法。施工中，在一序圆形桩成孔封底后，将快易网安装在与弧形墙连接侧的混凝土护壁上。快易网由薄形热浸镀锌钢板加工而成，类似加筋土工程中的土工格栅，其力学性能优良，自重轻，适合用于分段浇筑混凝土的界面处理，具有施工简便、实用、混凝土凝固后不需剔凿等优点。
圆形桩和弧形桩（墙）的新旧混凝土界面必须采取止水措施。具体做法为：在弧形墙成孔封底后凿除圆形桩的外露桩体，找出沿墙的中心线，用1：1水泥砂浆沿中心线找平桩体凹坎面，并在找平面上做出25mm×25mm的凹槽口。在浇捣弧形桩（墙）混凝土前将止水条（BW-91/96型，规格30mm×20mm）嵌入预留的凹槽内，止水条面上封透明胶带以防止水过早溅入凹槽，待浇灌混凝土时随混凝土浇捣进度将封面的胶带逐步扯开露出止水条。
（6）现场监测结果 受振中路通车影响，无法观测墙顶水平位移，仅在地下连续墙两侧复合土钉墙顶设置了位移观测点，相邻复合土钉墙墙顶水平位移仅为4.0cm。开挖结果表明，墙身及支撑梁板无裂缝，满足设计要求。
三、结束语
本基坑工程采用了分区开挖支护、修设临时道路、恢复正常通车、地下结构逆作法综合支护技术、确保了商业中心交通要道的通畅。人工成孔地下连续墙虽然有一定的施工安全风险，但只要控制好施工中各关键性工序如成孔护壁、孔内混凝土支模、钢筋预埋、新老混凝土的黏接和止水、墙身混凝土的浇灌速度等，就可以满足设计及安全施工的要求。
参考文献
1、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；
2、《逆做复合桩基技术规程》JGJ/T186-09；
3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；