箱型预制构件复合水泥土墙在施工中的应用

陆怡

（上海市浦东新区交通投资发展有限公司）

1 项目概况

1.1 工程概况

上海建工医院病房楼改建项目总建筑面积为8637m2，其中地上6130m2，地下约2507m2。基坑面积约2670m2，周长约212m。基坑开挖深度5.35～6.95m，深坑局部降深2.40m、1.80m。基坑安全等级一级，基坑环境保护等级一级。基坑西侧紧邻医院中心楼、连廊等，基坑边线距离中心楼基础外边线仅2.1m；北侧紧邻医院5号楼，边线距离5号楼地下室筏板外边线仅为1.95m，距离阳台外边线仅为1.15m，施工操作空间极为狭小。

1.2 水文地质条件

根据详勘报告，场内地基土层分布情况：①层杂填土；②层粘质粉土；③层砂质粉土；④淤泥质粘土；⑤、⑥、⑦层粉质粘土；⑧层粉质粘土夹粘质粉土。

1.3 围护结构形式

项目东侧与南侧采用单排φ1000@1500三轴水泥土搅拌桩内插预制箱型构件750×300@750；西侧和北侧采用双排φ850@1200三轴水泥土搅拌桩内套打φ800@950钻孔灌注桩。

2 预制箱型构件复合水泥土墙应用

2.1 箱型预制构件复合水泥土墙定义

箱型预制构件复合水泥土墙是利用传统的水泥搅拌桩搅拌土体形成液水泥土，在其凝结前，插入预制钢筋混凝土箱型构件，凝结后形成复合型挡土止水帷幕墙体，再加上支撑和锚杆，形成完整的支护体系。该形式是集钢筋混凝土板桩与SMW工法桩墙优点于一身，是一种安全、高效和经济的新型围护结构。[1]

2.2 施工工序

测量放线、开挖沟槽→定位型钢→桩机就位→桩机钻进下沉搅拌→桩机提升搅拌→构件起吊→插入并固定构件。

其中，围护止水帷幕采用传统套打施工，必须控制好套打连接质量。

2.3 施工工艺

2.3.1 测量放线

进场后，根据甲方提供的基准坐标，配合施工图纸，计算及使用专业测量仪器放出围护中心线后，复核坐标数据并做好保护桩。根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请总包、监理放线复核。

2.3.2 开沟槽

根据现场的围护中心线，使用挖掘机沿其平行方向挖出工作槽，按照围护结构宽度确定工作槽宽度，槽宽约1.2m，槽深约1.5m。期间，遇到影响后期成桩质量的不良地质情况，采用桩前处理后再施工，并将水泥掺量提高3%。遇地下障碍物时，使用施工机械将障碍物清除干净，并对产生的空洞分层回填压实后，重新开挖沟槽。

2.3.3 定位箱型构件

在工作槽平行方向设置两根型钢用以定位，规格为350×350，长度取6～8m，针对定位箱型构件，采用点焊进行固定连接；箱型构件定位采用槽钢定位卡。

2.3.4 孔位放样及桩机就位

通过工作槽两侧的定位辅助线，标出钻点位置。根据确定的钻点移动桩架到位，位置误差不大于2cm。在开钻前调平桩机平台、调直机架，保证机架垂直度。

2.3.5 定位线

开槽前放出桩机动力头中心线到机前定位线的距离，定位标记每一幅桩。

2.3.6 喷浆、搅拌成桩

水泥用P42.5级普通硅酸盐水泥，搅拌桩水泥掺量取20%，水泥浆液的水灰比 1.5～2.0。

施工中必须保证桩身的强度和均匀性，搅拌过程中确保在初凝前达到水泥浆与土体的充分搅拌均匀。

施工中，控制好钻机提升及下沉速度，控制搅拌时间。采用一喷一搅工艺，在下沉及提升时钻头下沉速度为0.5～0.8m/min，提升速度为1.0m/min，并保持匀速，同时避免提升时孔内负压过大，扰动土体。

按时复核现场实测压浆泵的流量、泥浆比重、浆液配合比，控制成桩质量。

2.3.7 预制箱型构件

预制750×300箱性构件采取场外加工定制，成品分批次运输至施工现场。

2.3.8 箱型构件吊装

（1）箱型构件吊装机具配备

起吊索具的选择必须安全可靠及牢固，根据本工程箱型构件的实际情况，现场拟配备的吊装机具如下：

采用70t履带吊、起吊用钢丝绳为φ28mm的钢丝绳2根、起吊用卸扣，10t节的卸扣2只。

（2）箱型构件吊装方法

箱型构件采取整根吊放，用70T履带吊从箱型构件顶端徐徐吊起，慢慢收缩吊机钢丝绳，让箱型构件慢慢凌空吊直。再将箱型构件慢慢移至已施工完的三轴搅拌桩预插点位，对中准确后均匀缓慢垂直放下，切忌急速抛放，以防箱型构件倾斜插入。

吊运箱型构件时，必须使其呈垂直悬吊状态。箱型构件插到大致标高时，需校核箱型构件的平面位置与高程偏差，并通过调整位置与高程，使箱型构件吊装位置符合设计要求（顶标高误差±100mm）。

（3）吊车配置

本工程箱型构件最长为18.5m，重约10.4t。选用70t履带吊作为起吊机械，该吊车在主臂26.5m时，工作半径7m，最大起重量为20.4t。吊车带载行走安全系数 0.7，20.4T×0.7=14.28T＞10.4T（箱型构件重量），所以吊车配置满足起吊要求。

（4）吊具验算

钢丝绳验算：主吊采用直径为φ28mm、公称抗拉强度1670MPa的6×37钢丝绳，计算破断拉力的总和为492.5kN，安全系数K取6，6×37钢丝绳结构换算系数为0.82。

钢丝绳允许拉力[Fg]=0.82×492.5/6=67.31kN。

箱型构件开始起吊时未离地面，钢丝绳受力较小，其部分重量在地面上，处于垂直状态时，受力最大，即单根钢丝绳所受的最大力为P/2=10.4×9.8/2=50.96kN＜[Fg]=67.31kN，满足要求。

卸扣验算：箱型构件在垂直状态时，其受力最大，故采用2点悬吊及10t的卸扣，按照2个卸扣同时受力，总起重量为10t×2=20t＞10.4t，经计算满足要求。

2.3.9 箱型构件的插入与固定

水泥土搅拌桩施工完毕后即应实施箱体吊装，吊装完成时间控制在搅拌桩施工结束后的30min内。吊机就位后，装好吊具和固定钩，采用70t履带吊机起吊箱型构件，箱型构件必须保持垂直状态。然后将箱型构件底部对准桩位中心沿定位卡缓慢垂直插入搅拌桩体内，同时通过线锤控制构件垂直度。箱型构件插入垂直度偏差控制在1/150以内，长度偏差控制在1cm以内，底标高误差不大于3cm，构件平面位置平行和垂直于基坑边线分别小于5cm和1cm，形心转角控制在3°以内。

当箱型构件插入到设计标高后，及时控制并处理溢出的水泥土，以便进行下道工序施工。

若箱型构件插入深度无法达到设计标高时，采用辅助措施下沉，不得采用多次重复起吊箱型构件并松钩下落的插入方法，下插过程中必须时时控制好箱型构件垂直度。

2.3.10 施工记录

图1

施工过程中，及时填写施工记录表，详细记录搅拌桩桩长、桩号、水灰比、水泥掺量、下沉（提升）搅拌喷浆的时间、下沉深度、截面面积等数据。

2.4 特殊情况处理

（1）发生异常情况无法满足设计图纸要求，及时上报并经各方研究后，采取补救措施，保证成桩质量。

（2）施工过程中，如遇异常突发停电导致的成桩工艺发生中断时，应立即将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，等恢复供浆后再喷浆搅拌，避免不连续墙体的出现；若因故长时间停机，应采用措施防止浆液凝结堵塞管道，及时清洗管路。

（3）如果发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即将钻机提升和下沉1.0m后，完成后继续注浆，等待10～20s后，继续进行提升搅拌，避免发生断桩情况。

（4）搅拌桩发生施工冷缝的处理方式：

①为增加搭接的强度及抗渗能力，将套打1个孔改为套打2个孔。

②为提高搭接质量，严格控制提升和下沉速度，做好全过程轻压慢速。

③如上述方法仍然无法达到设计要求，可在产生冷缝的桩位外侧补打一幅搅拌桩，且其搭接不小于10cm，保证满足止水要求。

3 实施效果

采用预制箱型构件复合水泥土墙技术，将钢筋混凝土板桩与SMW工法桩优点融合在了一起，形成的围护结构稳定，且防渗止水效果良好，具有安全、高效和经济的特点，适合在今后的围护设计中推广应用。

[1]林巧，苗延飞，等.预制箱型构件复合水泥土墙设计与施工[J].建筑施工，2012（09）：897～899.

[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.中国建筑工业出版社，中华人民共和国住房和城乡建设部编.