预制装配基坑围护施工监理管控要点

纪添成（上海市工程建设咨询监理有限公司， 上海 200433）

0 引 言

目前，国家正大力提倡建筑工业化，即采用装配化的建造模式改变传统的建造模式，从而达到减少现场湿作业、降低环境污染、提高施工效率的目的。基坑工程中，新型装配化围护结构层出不穷，比如预制混凝土支护管桩[1]、预制地下连续墙[2]、预制混凝土异形构件水泥土搅拌桩墙[3]等。上海建工医院 3 号病房楼改建项目基坑工程采用了预制装配基坑围护。

1 工艺原理

1.1 工法简介

预制装配基坑围护结构是一种半预制装配围护结构，即利用传统的水泥搅拌桩松动土体形成流动状水泥土，在水泥土凝结前，插入钢筋混凝土预制构件，凝结形成复合挡土止水帷幕墙体，并结合支撑和锚杆，形成完整的支护体系。

图 1 预制装配基坑围护结构示意图

1.2 工艺特点

预制装配基坑围护特点如下。

1.2.1 截面受力特性较好

目前开挖深度在 10 m 以上的基坑围护结构多使用钻孔灌注桩，钻孔灌注桩围护为圆形截面，考虑到施工的可操作性，纵向受力钢筋一般沿圆周均匀布置，使得一部分钢筋的力学特性没有得到充分发挥，并且圆形截面抗侧作用较差。预制构件借鉴了混凝土构件中矩形截面梁的受力特点，截面型式高效、可靠，最大化发挥了钢筋与混凝土的受力性能。

1.2.2 开挖深度变化范围大

由于受到 H 型钢截面的影响，SMW 工法桩的开挖深度最大在 12 m 左右，而本施工工法由于采用预制混凝土结构，可以根据不同的开挖深度进行配筋，开挖深度适用范围更广。

1.2.3 围护墙的刚度比较大

原 SMW 工法桩刚度主要由内插 H 型钢提供，截面型式受国内 H 型钢规格限制，预制构件复合水泥土墙中的构件截面型式灵活，可根据不同开挖深度对围护结构刚度的要求进行设计，可以为圆形、矩形或工字形。

1.2.4 成本完全不受工期影响

原 SMW 工法桩围护内插型钢常常是租赁的，当工期超过期限时造价将大幅提高，因此 SMW 工法桩围护适用范围常常是面积较小的基坑。本新型围护结构由于采用混凝土构件作为抗弯构件，造价较低，无需回收，因此成本完全不受工期的影响，可以适用于大面积的基坑围护。

1.3 工艺流程

预制装配基坑围护施工流程如图 2 所示。

图 2 预制装配基坑围护施工流程

1.3.1 第一工序：施工准备

地质及地下水环境勘查、障碍物情况及周边环境调查、测量基准线（标高、定位等）、施工总体方案编制及总平面布置图、各类施工设备及材料准备。

1.3.2 第二工序：预制构件制作

场地平整、钢筋骨架绑扎、模板安装、混凝土浇筑及养护。

1.3.3 第三工序：预制构件复合水泥土桩墙施工

桩机就位、预制构件吊装、钻孔搅拌、预制构件插入。

完成一根预制构件的施工后，根据第二、第三工序循环施工，依次完成本新型围护结构施工。

2 管控要点

2.1 预制混凝土构件制作质量

相较目前装配整体式混凝土结构中的预制构件工厂预制成本高、成品保护和运输要求高、驻厂监管难的行业现状，预制装配围护结构中的预制构件生产通常为现场加工，因此，构件生产质量现场监管更加可控。预制混凝土构件制作质量管控要点主要包含：截面尺寸、构件长度、外观质量以及钢筋质量和混凝土强度。

（1） 构件尺寸误差不得超过 0.1%。

（2） 构件外观检查：构件表面应平整、密实，掉角深度不应超过 10 mm，局部蜂窝和掉角的缺损总面积不得超过构件全部表面积的 0.5%，并不得过度集中。

（3） 混凝土收缩产生的裂缝深度不得大于 20 mm，宽度不得大于 0.5 mm。桩顶和桩尖处不得有蜂窝、麻面、裂缝和掉角。

（4） 预制混凝土构件的钢筋型号、直径、保护层、配置以及构件顶部预留钢筋长度应满足设计要求。

（5） 混凝土强度应满足设计要求。

2.2 水泥土搅拌桩施工质量

水泥土搅拌桩是预制装配基坑围护的重要组成部分，不仅起到止水、承受水土压力在应力补强材料间产生的剪力作用，同时水泥土还能有效地控制应力补强材的侧移和扭转，提高围护的整体稳定性。水泥土搅拌桩施工时水泥掺量、水灰比、搅拌工艺会对水泥土搅拌桩的强度、止水效果和预制构件下沉效果有很大影响。重点管控要点为水灰比的控制。

2.2.1 水泥种类及用量

应根据设计要求选择水泥种类及用量。要按照不同的土质条件、施工效率及预制构件的插入综合考虑，一般三轴搅拌桩多采用 P.O 42.5 级普通硅酸盐水泥，20% 的水泥掺入比。当在较硬土层中施工时，由于施工机械的原因，钻进速度较慢，需要适当提高水泥浆液用量以保证搅拌桩机的正常运作。当水泥浆液注入量较多时，由于水泥土搅拌桩中的含水量增多，会降低水泥土强度和防水性能。

2.2.2 水灰比

本文案例工程—上海建工医院预制装配基坑围护插入水泥土中的是矩形预制混凝土构件，即单排 Φ1 000@1 500 三轴水泥土搅拌桩内插 750×300@750，即满插，其排土效应较H型钢、预制混凝土支护管桩、预制混凝土异形构件水泥土搅拌桩墙强烈，因此要求水泥土必须具有更大的流动性。为了提高水泥土的流动性，改善预制构件的下沉效果，在维持水泥掺量为 20% 的情况下，提高水泥浆液的水灰比，增加水泥土的和易性，水灰比控制在 1.5～2.0之间，宜取上限。

另外，桩与桩的搭接时间不宜大于 24 h。若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度以保证搭接质量；若因时间过长无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并经监理和设计单位认可后，采取在搭接处补做搅拌桩或者旋喷桩等技术措施，确保搅拌桩的施工质量。

2.3 预制混凝土构件吊装、插入质量

预制装配基坑围护中混凝土构件的下沉主要是靠自重，本文案例工程中排土效应强，在控制水灰比的同时，还需控制构件吊装施工和插入质量。

2.3.1 预制构件吊装下沉施工

（1） 构件起吊。预制混凝土运输起吊采用通常的二点起吊法，防止构件的侧向翻转，导致构件产生断裂；构件插入过程中采用单点起吊，确保安全操作。

（2） 插入定位。在三轴搅拌桩沟槽上方架设定位型钢并设定位卡，固定插入预制构件平面位置，定位卡必须牢固、水平，而后将预制构件底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内。

（3） 下沉施工。预制构件吊装插入施工宜在搅拌桩施工结束后 30 min 内进行，插入前必须检查其直线度，确保满足垂直度要求。

构件下沉一般依靠自重插入，过程中随着桩体下沉深度增加，预制桩在搅拌体内受阻力随之增大。若预制混凝土构件插放达不到设计标高，可采用辅助措施下沉，即吊装下个插入构件作为其配重，将其压入至设计标高，严禁采用多次重复起吊并松钩下落的插入方法，下沉过程中始终用线锤跟踪控制箱梁垂直度。

2.3.2 预制构件插入质量

（1） 构件插入方向：为了节约材料，预制构件按照实际受力进行配筋，构件中基坑内外两侧配筋往往不同，因此预制构件插入方向应满足设计要求。

（2） 垂直度≤1/200。

（3） 底标高：—30 mm。

（4） 形心转角≤3°。

（5） 平面位置：50 mm （平行基坑围护方向）、10 mm （垂直基坑围护方向）。

3 结 语

上海建工医院 3 号楼预制装配围护工程取得圆满成功，围护结构平面位置和垂直度控制满足规范要求，止水效果良好，基坑变形较传统围护要小得多，表明采取的监理管控措施具有很强的针对性，通过监理实践，确立了监理要点和质量控制要求，可供同行借鉴。