昆山市周市鎮養老院地下工程施工技術

丁建成，蔣鳳昌，周桂香，奚晟翔，吉盛凱

(1.江蘇永泰建造工程有限公司，江蘇 泰州 225300；2.泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300)

1 工程背景

昆山市周市鎮養老院項目(圖1)位于昆山市周市鎮周新公路以南，海鵬路以北，總建筑面積為37199.86 m2，包括1#養老樓、2#養老樓、3#養老樓、醫養樓、醫護樓、配套用房和地下車庫等子項目。其中最大單體建筑面積為8749.50 m2，人防建筑面積為2266.70 m2，最高層數為6層，局部地下一層，最高建筑高度為21.96 m，最大跨度為9.4 m。

圖1 建筑效果

由于該項目場地內有較厚的淤泥質粘土，地下工程為施工的重難點內容之一。基坑開挖面積約為8725 m2，支護長度約為422 m，基坑挖深為5.75～7.35 m。地下工程的主要施工工程量包括：D850型鋼水泥土攪拌樁(SMW)394根、攪拌樁插入型鋼H700×300×13×24共計524根、掛網噴漿護坡內配?6.5@250鋼筋為2081 m2、注漿鋼管?48×3.0鋼管為2508 m、深井降水(井深25m)共計4口、土方開挖約5.2萬m3。地下工程施工平面布置如圖2所示。

圖2 地下工程平面布置

2 地下施工的重難點分析

2.1 現場施工安排及管理難度大

由于場地東、西側均為老舊居民區，南北側為市政道路，而且施工交叉作業多，對施工組織要求較高。

針對本工程施工的特點，結合周邊實際情況和業主意圖，對圍護工程進行了精密籌劃，縮短各工序搭接時間，合理布設各工序的工作面，認真、細致落實現場平面布置圖。在SMW工法樁施工、掛網噴漿、土方開挖等階段都制定詳盡的進度控制計劃，通過統一協調各工序的進度過程控制，確保達到關鍵節點和總工期要求。

2.2 保證基坑周邊管線與建筑物安全

本工程基坑西側、北側外有高壓管線、東西側均為住宅，尤其東側校區距離基坑較近，且挖土施工過程中基坑外便道土方車輛要正常通行，因此確保基坑穩定是本工程安全工作的一個重點。

確保圍護結構的質量和安全是一項重要保證措施。圍護結構的抗側壓能力、抗滲能力、插入比是基坑穩定的關鍵，施工過程中對SMW工法樁的垂直度、水灰比、樁底標高、接縫質量等進行嚴格的控制。對攪拌樁樁的連續性和均勻性進行嚴格地控制。

2.3 安全生產和文明施工要求高

本工程基坑北側為東輝廣場，南側為已有建筑，西側為嘉裕國際商務廣場，施工中必須達到文明施工標化工地標準。同時也應重點注意對周邊居民的擾民的防治措施，這對安全生產、文明施工提出了較高的要求。

采取綠色施工相關技術措施，控制噪聲、控制揚塵，做好垃圾清理及物品堆放管理等相關工作。

3 SMW工法樁施工技術

3.1 施工工藝流程

施工方案編制和論證→施工準備，開挖導槽→設置導向定位型鋼→三軸攪拌機就位→配制水泥漿液→攪拌造墻→精確定位H型鋼，插入攪拌墻→型鋼頂部廢渣清理→澆筑鋼筋混凝土冠梁→基坑開挖階段的滲漏水處理→拔出H型鋼→H型鋼拔除后孔隙填充。

3.2 受力原理

如圖3所示，H型鋼主要承受基坑的側向壓力，水泥土墻主要起止水帷幕的作用，二者共同構成擋土止水的支護體系。通過密插H型鋼，一方面，增強承載力，盡量減少內支撐或斜錨拉體系；另一方面，也增大了墻體的剛度和防滲漏性能[1]。計算抗側向承載力時主要考慮型鋼的承載力，水泥土墻的協同作用作為承載力儲備考慮；在H型鋼的頂部設置鋼筋混凝土冠梁，增加攪拌墻體的整體性，起到協同承載的作用。型鋼在基礎回填后拔出回收再利用[2]。

圖3 SMW工法樁受力原理

3.3 攪拌造墻

3.3.1 三軸攪拌樁施工順序的確定

針對昆山地區淤泥質軟土的環境特點，通過試驗研究分析，三軸攪拌樁施工采用跳槽式雙孔全套復攪式連接(圖4)，其中陰影部分為重復套鉆，保證攪拌樁的連續性和接頭的施工質量，施工順序為1→2→3→4→5，實踐證明，該施工順序適用地質較差的淤泥質軟土地基，能夠保證樁與樁之間充分搭接，避免發生“千層餅”、“雞蛋芯”、“樁間細腰”等現象，以達到止水的作用。

圖4 跳槽式雙孔全套復攪式連接

對于圍墻轉角處或有施工間斷情況，可采用單側擠壓式連接(圖5)，施工順序為1→2→3→4→5，充分保證樁與樁之間搭接可靠。

圖5 單側擠壓式連接

3.3.2 攪拌速度及注漿控制

三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度。根據設計要求和有關技術資料規定，下沉速度0.6 m/min，提升速度0.8 m/min；在樁底部分適當持續攪拌注漿(圖6)，做好每次成樁的原始記錄。注漿壓力為1.5～2.5 MPa，以漿液輸送能力控制；水泥用量控制由樁機集成后臺電子秤裝置控制重量，具體水泥用量控制為：首開大幅三軸攪拌樁水泥用量6.56 t，每米樁水泥用量=6.56/12.2=538 kg；中幅三軸攪拌樁水泥用量4.53 t，每米樁水泥用量=4.53/12.2=371 kg。

圖6 攪拌注漿Time-High

4 深井降水施工技術

本工程降水做到“按需降水”，針對工程具體情況，采用4口真空減壓深井，主要在基坑局部電梯井、集水井位置采用真空深井降水施工，成孔700 mm，井管采用混凝土無砂管。利用1臺鉆機施工，共計8 d完成施工。降水之前進行試抽水工作，保證降水效果滿足地下工程施工條件。

4.1 深井降水施工工藝

該項目的深井施工工藝主要流程如圖7所示，采用“回轉鉆機鉆進、自然造漿護壁成孔、泵吸法洗井、潛水泵汲水”的成井工藝，保質高效[3]。

圖7 深井降水施工工藝流程

4.2 關鍵施工工序

深井施工順序須和挖土施工的先后順序相適宜，具體在開工前與有關單位協商確定。根據管井平面圖和基坑圍護平面圖定出孔位，如果在放樣時遇到地下障礙物，應予以清除，如果井位與工程樁、有沖突時，應根據現場情況做適當調整。

4.2.1 鉆機就位與成孔

深井施工的鉆機安裝應保證穩固、平衡，天車中心與鉆機轉盤中心、井位中心三點在同一鉛垂線上。采用回轉鉆鉆孔，開孔孔徑為φ800 mm，一徑到底，成孔時應控制泥漿的比重在1.15～1.25之間，對易塌、易縮徑地層，應靈活掌握泥漿比重，以防塌孔、縮徑現象發生。重點應確保成孔的垂直度，開鉆前應檢查鉆桿的垂直度，確保安裝井管和成孔同心。

4.2.2 安裝井管

應在清孔后立即安裝井管，以防坍孔；下管時在井管上下兩端各設一套直徑小于孔徑50 mm的扶正器(找正器)，以保證濾水管能居中。井管安放時應保持垂直并位于井孔中間；井管頂部比自然地面高500 mm左右。下井管過程應連續進行，不得中途停止，如因機械故障等原因造成孔內坍塌或沉淀過厚，應將井管重新拔出，掃孔、清孔后重新下入，嚴禁將井管強行插入坍塌孔底。

4.2.3 洗井

采用“泵放入井底抽水法”洗井，即成井完畢后立即下入高揚程底吸式潛水泵至井底抽水，如井內有沉淀固體顆粒，可在水泵抽水的同時采用人力使得水泵上下串動，擾動泥水，通過水泵帶出井內沉淀固體顆粒，直至水泵能下到井底。當井內水抽干后，可以拔出水泵，以防井外細顆粒進入井內造成埋泵現象，待井內水位上升至井管上口時，重復上述操作，直至無沉淀產生、出水常清為止。在成井質量良好的情況下反復操作5次以內即可。洗井應在下完井管、填好濾料、封口后8 h內進行，一氣呵成，以免時間過長，井壁泥皮逐漸老化，難以破壞，影響滲水效果。

4.2.4 封井

封井施工方法如圖8所示，可在井管內灌注速凝混凝土，同時在井管外焊接環形止水鋼板進行封堵，達到良好的封井效果。

圖8 封井施工詳圖

5 土方開挖施工技術

土方開挖、支撐、底板結構施工的順序、方法必須與設計工況相一致并遵循“分層、分段、限時開挖，隨撐隨挖、嚴禁超挖”的總原則，利用時空效應原理，嚴格控制基坑變形。稍有不慎，造成應力集中，嚴重影響到基坑圍護體系的穩定性，也可能對周圍的建筑及管線產生極大的危害[4～8]。因此對土方施工增加了不少難度，給土方開挖帶來難度較大。所以必須精心組織、精心施工，以期達到安全、保質、按時完成施工任務。

5.1 落實開挖條件

在土方開挖前，必須落實的開挖條件下包括：施工道路過養護期并且達到足夠強度、SMW工法樁和圈梁達到設計強度、臨邊圍護和排水溝設置完成、棄土地點和渣土運輸路線規劃好。

5.2 施工段劃分

本工程基坑開挖面積約為8725 m2，土方量約為5.2萬m3。采用明挖順筑法分批、分塊施工。地下室總體開挖部署：按區分為“東、西、南、北”四個大塊施工區段及次出土口收尾區域(圖9)，第二、三層按后澆帶位置進行分區(圖10)。

圖9 首層土開挖分層

圖10 第二、三層土開挖分層

5.3 土方開挖順序

基礎土方工程施工工藝流程 ：施工測量→降水→機械開挖→邊坡護坡及加固→人工挖土→基礎墊層→地庫結構→四周回土前準備工作→四周回填土。

考慮到現場施工交通組織問題，在基坑中部東西向、南北向各留設一條施工便道。先行開挖南北兩側土方，并及時形成圍檁及支撐；再行開挖中部留土(由東西兩側向中部開挖)，并及時形成南北向対撐。采用EX200挖機停靠于基坑邊，EX100挖機在坑內駁運。

第一皮土開挖由自然地坪標高(-0.85)開挖至標高(-3.35)，挖土深度約2.50 m。采用EX200挖機進行土方開挖。第二、三皮土開挖考慮到交通組織及控制坑底暴露面積時間問題，采用調倉開挖的施工流程。第二皮土開挖由標高(-3.350)開挖至標高(-5.35)，開挖深度2 m；第三皮土開挖標高(-5.350)開挖至坑底標高(大面-7.600)，開挖深度2.24 m。開挖出工作面(≤300 m2)后24 h內組織墊層施工(不準碰及下部工程樁)，嚴禁控制坑底暴露面積時間。

6 結語

經過針對性編寫該項目的地下工程施工技術方案，保證了深基坑支護、深井降水、土方開挖等分項工程的順利進行，從而保證了整體工程項目的施工計劃順利完成，獲得業主和昆山市建筑行業部門的表彰。該項目已獲得“昆山市標準化施工示范工地”、昆山市QC三等獎和江蘇省QC三等獎。