胡 錦
上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072
上海正處于高速發(fā)展期,然而高速發(fā)展卻不能忘記對(duì)本土文化的保護(hù),對(duì)于文化保護(hù)建筑的保護(hù)工作已經(jīng)迫在眉睫。如何在城市發(fā)展與文化保護(hù)之間取得一個(gè)平衡,這是需要去研究和探討的問(wèn)題。以上海市董家渡金融城工程項(xiàng)目中保留建筑天主教堂為研究對(duì)象,采用不同的槽壁加固施工工藝對(duì)天主教堂進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)方案設(shè)計(jì)與研究分別采用三軸攪拌樁、TRD工法、MJS工法將3種槽壁加固施工工藝相結(jié)合進(jìn)行施工[1-4]。研究成果為解決地下連續(xù)墻槽壁加固提供一種新方案,可為類似工程及施工設(shè)備提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。
本項(xiàng)目位于上海市黃浦區(qū)董家渡地區(qū),北至王家碼頭路、東至中山南路、南至董家渡路、西至外倉(cāng)橋街。項(xiàng)目總建筑面積約1 137 000 m2,涵蓋辦公、酒店、商業(yè)、公寓等功能。地上建筑面積約702 000 m2,地下建筑面積約435 000 m2,基坑總面積為141 000 m2,其中北塊基坑總面積為74 089 m2。
本工程采取分坑施工方式,北塊共分10個(gè)分區(qū),即A1、F1、G、L、T1、G2、A2、F2、J1、J2(圖1)。
圖1 加固區(qū)域布置
根據(jù)勘察報(bào)告,場(chǎng)地地基土勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物,主要由飽和黏性土、粉土和砂土組成,場(chǎng)地揭示土層主要為13個(gè)主要層次及分屬不同層次的亞層。
1)潛水主要賦存于淺層土中,其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水,排泄方式主要為蒸發(fā)??碧狡趯?shí)測(cè)地下水初見(jiàn)水位埋深為2.0~3.0 m,穩(wěn)定水位埋深為1.0~2.0 m(絕對(duì)標(biāo)高1.52~2.81 m)。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08-11—2010《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條款,上海地區(qū)水位埋深一般在0.3~1.5 m,年平均水位埋深為0.5~0.7 m。
2)場(chǎng)地內(nèi)承壓水主要為第⑦、⑨層(承壓水),且⑦、⑨層中間無(wú)第⑧層黏性土相隔,水力聯(lián)系貫通,本工程基坑開(kāi)挖深度為12.3~19.0 m,三軸施工深度29.4 m,需施工至⑦1層。
三軸攪拌樁工藝用于一般區(qū)域地下連續(xù)墻兩側(cè)槽壁加固。外圍地下連續(xù)墻槽壁加固外側(cè)采用套接一孔法跳打工藝施工。外圍地下連續(xù)墻槽壁加固內(nèi)側(cè)及內(nèi)分隔地下連續(xù)墻兩側(cè)加固采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工,每幅搭接250 mm。三軸攪拌樁加固深度24.1~29.4 m,水泥摻量20%,水灰比1.5。本項(xiàng)目采用JB160步履式三軸攪拌樁樁機(jī),共進(jìn)場(chǎng)5臺(tái)。
槽壁加固外邊線距離天主教堂保護(hù)建筑圍墻僅4.5 m,采用常規(guī)的三軸攪拌樁必然會(huì)因土體擾動(dòng)而導(dǎo)致圍墻產(chǎn)生不均勻沉降,繼而引發(fā)裂紋。因此,教堂東西兩側(cè)采取低擾動(dòng)的TRD工法施工。
本工程教堂周邊地下連續(xù)墻外側(cè)采用單排厚800 mm的TRD工法,采用三循環(huán)水泥土攪拌墻建造工序連續(xù)成墻,TRD工法墻頂標(biāo)高為+4 m,加固長(zhǎng)度約為215.6 m,樁深為50 m,水泥摻量25%,樁身垂直度偏差不超過(guò)1/250,槽壁加固后土體28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.8 MPa。采用P.O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,TRD工法固化液水灰比1.2,水泥摻量25%(450 kg/m3),挖掘液水灰比為5~10。
等厚度水泥土攪拌墻建造工序采用三循環(huán)的方式,即切割箱鉆至設(shè)計(jì)深度后,首先通過(guò)切割箱底端注入高濃度的膨潤(rùn)土漿液(挖掘液)先行挖掘地層一段距離(8~12 m)并與原位土體進(jìn)行初次混合攪拌,再回撤挖掘至起始點(diǎn)后,拌漿后臺(tái)更換水泥漿液(固化液),通過(guò)壓漿泵注入切割箱底端并與挖掘液混合泥漿進(jìn)行混合攪拌、固化成墻。TRD工法3循環(huán)建造工序流程如下:
1)測(cè)量放線。施工前,先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn),精確計(jì)算出TRD工法止水帷幕中心線角點(diǎn)坐標(biāo),利用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行放樣,并進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)核,同時(shí)做好護(hù)樁,通知相關(guān)單位進(jìn)行放線復(fù)核。
2)開(kāi)挖溝槽。根據(jù)TRD工法設(shè)備質(zhì)量,TRD工法止水帷幕中心線放樣后,對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行鋪設(shè)鋼板等加固處理措施,確保施工場(chǎng)地滿足機(jī)械設(shè)備對(duì)地基承載力的要求,確保樁機(jī)的穩(wěn)定性。用挖掘機(jī)沿試成墻中心線平行方向開(kāi)挖工作溝槽,槽寬約1.4 m,溝槽深度約1.0 m。
3)吊放預(yù)埋箱。用挖掘機(jī)開(kāi)挖深約4.9 m、長(zhǎng)約2 m、寬約1 m的預(yù)埋穴,利用吊車將預(yù)埋箱吊放入預(yù)埋穴內(nèi)。
4)樁機(jī)就位。由當(dāng)班班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮樁機(jī)就位,移動(dòng)前看清上下左右各方向的情況,發(fā)現(xiàn)有障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)清除,移動(dòng)結(jié)束后檢查定位情況,樁機(jī)應(yīng)平穩(wěn)、平正。
5)切割箱與主機(jī)連接。用指定的QUY180T履帶式吊車將切割箱逐段吊入預(yù)埋穴,利用支撐臺(tái)固定;TRD主機(jī)移動(dòng)至預(yù)埋穴位置連接切割箱,主機(jī)再返回預(yù)定施工位置進(jìn)行切割箱自行打入挖掘工序。
6)安裝測(cè)斜儀。切割箱自行打入到設(shè)計(jì)深度后,安裝測(cè)斜儀。通過(guò)安裝在切割箱內(nèi)部的多段式測(cè)斜儀,可進(jìn)行墻體的垂直精度管理,通??纱_保1/250以內(nèi)的精度。
7)TRD工法成墻。測(cè)斜儀安裝完畢后,主機(jī)與切割箱連接。在切割箱底部注入挖掘液,預(yù)先切割土層一段距離,再回撤挖掘至原處,注入固化液使其與挖掘液混合泥漿強(qiáng)制混合攪拌,形成等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻。每天開(kāi)始施工時(shí)需相對(duì)前一天的施工段預(yù)留退避區(qū)域。
8)置換土處理。將等厚度水泥土攪拌連續(xù)墻施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄泥漿統(tǒng)一堆放,集中處理。
9)拔出切割箱。TRD工法止水帷幕各工作段施工結(jié)束后或遇轉(zhuǎn)角處時(shí),利用吊車將切割箱分段拔出,設(shè)備轉(zhuǎn)移至下一工作面準(zhǔn)備施工。
本工程在施工清障過(guò)程中引起了天主堂建筑裂縫開(kāi)展等不利情況,為保護(hù)天主堂建筑,避免在施工過(guò)程中教堂出現(xiàn)進(jìn)一步的開(kāi)裂損壞,結(jié)合專家意見(jiàn),教堂周邊圍護(hù)設(shè)計(jì)做以下修改:
天主堂北側(cè)、J2分區(qū)南側(cè)因存在地下障礙物,TRD工法樁無(wú)法施工,為避免清障引起天主堂建筑的變形,擬采用MJS工法樁替代TRD作為槽壁加固。同時(shí),擬加長(zhǎng)該段地下連續(xù)墻長(zhǎng)度至TRD原埋深,兼作基坑止水帷幕。
本工程教堂北側(cè)地下連續(xù)墻槽壁加固采用直徑2 400 mm的半圓MJS工法樁施工,搭接1 700 mm,共計(jì)29根;其樁頂標(biāo)高為-0.40 m,樁底標(biāo)高為-55.40 m,有效樁長(zhǎng)為55 m;水泥摻量40%,水灰比1.2,采用普通硅酸鹽水泥。
1)預(yù)成孔。先查明施工區(qū)域內(nèi)地下管線埋深位置、水平走向等情況,再根據(jù)施工圖紙開(kāi)挖溝槽,準(zhǔn)確放樣并經(jīng)監(jiān)理復(fù)核后,采用XY-42A型鉆機(jī)配備導(dǎo)向切削鉆頭進(jìn)行預(yù)鉆孔施工,鉆進(jìn)時(shí)采用膨潤(rùn)土作護(hù)壁泥漿。為保證成孔垂直度,成孔完成后采用套筒鉆頭進(jìn)行掃孔,然后清孔。
2)MJS主機(jī)就位。由吊車配合將MJS前臺(tái)主機(jī)吊放至鋼板上,并將主機(jī)調(diào)平,使MJS鉆頭底部中心對(duì)準(zhǔn)孔位中心,利用主機(jī)動(dòng)力頭下放MJS鉆頭和鉆桿。其間吊車配合拼接鉆桿,連接鉆頭和地內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)顯示器,在鉆頭無(wú)荷載時(shí)清零。對(duì)接鉆桿和鉆頭,對(duì)接時(shí)認(rèn)真檢查密封圈情況,看是否缺失或損壞以及地內(nèi)壓力是否顯示正常。
3)MJS鉆具下放。利用主機(jī)動(dòng)力頭將鉆具下放至樁底標(biāo)高。其間吊車配合拼裝鉆桿,并連接地內(nèi)壓力數(shù)據(jù)線。
4)高壓噴漿。鉆頭到達(dá)預(yù)定深度后,先開(kāi)回流氣和回流高壓泵,確認(rèn)排漿正常后,再打開(kāi)排泥閥門,開(kāi)啟高壓水泥泵和主空壓機(jī)。在達(dá)到指定壓力并確認(rèn)地內(nèi)壓力正常后開(kāi)始提升。邊提升邊擺噴,直至噴射至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。
5)施工過(guò)程監(jiān)控。施工時(shí)密切監(jiān)測(cè)地內(nèi)壓力,壓力不正常時(shí),必須及時(shí)調(diào)整。
6)拆卸鉆桿。當(dāng)提升一根鉆桿后,對(duì)鉆桿進(jìn)行拆卸,注意在拆卸鉆桿的過(guò)程中,認(rèn)真檢查密封圈和數(shù)據(jù)線的情況,看是否損壞,地內(nèi)壓力顯示是否正常。如有問(wèn)題及時(shí)排除。拆卸鉆桿后,需及時(shí)對(duì)鉆桿進(jìn)行沖洗及保養(yǎng)。
7)泥漿處理。噴漿過(guò)程中的返漿,利用污水泵送入集土坑,泥漿經(jīng)沉淀挖出晾曬后,達(dá)到運(yùn)送要求即可集中裝車外運(yùn)。
8)移機(jī)就位。合理利用噴漿間期的時(shí)間,進(jìn)行下一樁位的預(yù)成孔、外套管下放及頂升架安放,待噴漿至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高,直接移機(jī)下一孔位,重復(fù)步驟3~8進(jìn)行施工。
9)周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)。采用MJS工法施工時(shí),監(jiān)測(cè)方也須加強(qiáng)天主教堂建筑的沉降和變形監(jiān)測(cè),為施工提供指導(dǎo)。
根據(jù)不同情況采取不同施工工藝,有效地減少了教堂因不均勻沉降及施工擾動(dòng)產(chǎn)生的變形。
開(kāi)挖前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,天主教堂最大累計(jì)垂直位移2 cm,傾斜率小于1%;開(kāi)挖后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,天主教堂最大累計(jì)垂直位移3.5 cm,傾斜率小于2%。施工產(chǎn)生的沉降均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),可為相關(guān)保護(hù)建筑物側(cè)的槽壁加固施工提供參考。