預制混凝土矩形構件復合水泥土墻在復雜環(huán)境條件下的施工技術

金森平

上海建工七建集團有限公司 上海 200050

1 工程概況

上海建工醫(yī)院病房樓改建項目位于上海市虹口區(qū)中山北一路666號，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?；用娣e約2 670 m2，周長約212 m。東側與南側采用單排φ1 000 mm@1 500 mm三軸水泥土攪拌樁內(nèi)插預制混凝土矩形構件750 mm×300 mm@750 mm，西側和北側采用雙排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樁長16、16.5 m，南側樁長18.5 m；φ850 mm三軸攪拌樁西側樁長12.35、12.65 m，北側樁長12.35 m。鉆孔灌注樁西側選用φ800 mm@950 mm形式，樁長16.5、15.7 m，北側亦選用φ800 mm@950 mm形式，樁長17.2 m。各圍護形式的水泥摻量為20%，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1.5～2.0。

預制混凝土構件截面為矩形（圖2），尺寸為750 mm×300 mm，間距750 mm，長度為15.5、16.0、18.0 m。混凝土設計強度為C30（水下混凝土提高一級）。

圖1 建工醫(yī)院基坑圍護體系平面

圖2 預制混凝土矩形構件

本工程為在運營中醫(yī)院的改建項目，既要保證醫(yī)院的正常運營，不影響院內(nèi)的正常工作和休息，又要順利完成施工。在如此復雜的環(huán)境條件下，為合理、安全地進行施工，基坑東、南兩側采取預制混凝土矩形構件復合水泥土墻，保證圍護施工的順利實施。

2 圍護施工難點和特點

2.1 緊鄰建筑、管線，保護要求高

基坑南側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，基坑東側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。為此在設計之初就考慮到這一特殊的周邊環(huán)境保護因素，結合實際工程情況，將鋼筋混凝土板樁與SMW工法樁墻相結合，即在水泥土攪拌樁內(nèi)插入剛度較大的預制混凝土矩形構件，兩者結合形成復合水泥土墻體，類似攪拌樁板樁復合結構。既彌補了水泥土攪拌樁剛度較其他圍護形式小的缺陷，又加強了SMW工法樁施工工藝的經(jīng)濟性和便捷性，是一種安全、高效和經(jīng)濟的圍護型式。

2.2 院內(nèi)施工“聲、光、塵”控制要求高

醫(yī)院內(nèi)新型圍護樁由于不需對預制板樁進行拔除，且占用空間小，可以有效避免對周邊環(huán)境如樹木以及地下管線的損害，同時對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

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、平整場地→測量、放線→開挖溝槽→設置導架、定位→機械設備就位→噴漿下鉆與提升→預制樁插入。

2）三軸攪拌樁止水帷幕施工采用重復套鉆，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，以及施工機械的垂直度補救都是依靠重復套鉆來保證的，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 預制混凝土矩形構件吊裝施工方案

預制樁750 mm×300 mm為專業(yè)廠家定制，并分段分次先后運輸?shù)浆F(xiàn)場。預制樁的構件尺寸、規(guī)格要求、配筋率均嚴格滿足設計要求。樁體表面外觀平面密實，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，將預制混凝土矩形構件插入攪拌樁內(nèi)，施工前需確保垂直度。構件插入依靠自重插入，嚴禁采用多次重復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。

預制混凝土矩形構件的吊裝，采用兩點起吊法；矩形構件插入攪拌樁內(nèi)時，采用單點起吊法。吊裝過程中，在構件下處設置一個樁端保護器，以防構件端部受撞擊損壞。樁端保護器隨著矩形構件逐步垂直過程中，自由轉動承托矩形構件的端部，直到矩形構件垂直起吊，并懸空離地?，F(xiàn)場采用50 t吊機吊裝預制矩形構件，根據(jù)設計圖紙，插入規(guī)定位置。

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

圖4 預制混凝土矩形構件起吊示意

在三軸攪拌樁溝槽上方架設好定位用型鋼及定位卡，固定插入預制矩形構件的平面位置，確保定位卡牢固、水平。之后將預制矩形構件中心對準樁位中心，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)場標高控制點，利用水準儀將其引到定位用型鋼上。根據(jù)定位用型鋼與預制矩形構件頂標高的高差，采用焊接φ25 mm吊筋或8#槽鋼用以控制矩形構件的頂標高，誤差控制在3 cm以內(nèi)。

待攪拌樁達到一定的硬化強度后，再撤除φ25 mm吊筋及相應型鋼。

若預制矩形構件下插達不到設計標高，則提升預制構件，重復下插施工，并使其達到設計標高，結合采用振動錘送入的方法，下插過程中始終跟蹤控制預制構件垂直度。

4 實施效果

4.1 現(xiàn)場施工成果

根據(jù)圍護設計圖紙，順利完成了預制樁的全部吊裝施工。

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)報告

4.2.1 ?圍護頂部垂直位移和水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

在深基坑施工過程中，基坑圍護頂布設WD01～WD08共10個垂直位移及水平位移測點，錄得各測點在監(jiān)測工作結束時的變形數(shù)據(jù)（圖5、圖6），預制混凝土矩形構件涉及點為WD03～WD06。

從圖5、圖6可以看出，圍護頂部總體變化不大，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 圍護頂水平位移變化曲線

圖6 圍護頂垂直位移變化曲線

4.2.2 ?圍護體系測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)

在圍護體系布設CX01～CX05共5個測斜孔，預制混凝土矩形構件涉及點為CX03、CX04，錄得相應監(jiān)測數(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)測的數(shù)據(jù)趨于收斂。本工程的基坑圍護結構承受了開挖等外力的考驗，確保了基坑的穩(wěn)定，保障了周邊復雜環(huán)境的安全。

5 結語

本工程的圍護設計、現(xiàn)場施工及基坑監(jiān)測的應用表明，預制混凝土矩形構件復合水泥土墻在復雜環(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，在越來越多的市區(qū)復雜環(huán)境工程中具有良好的推廣前景。