昆山市周市镇养老院地下工程施工技术

丁建成，蒋凤昌，周桂香，奚晟翔，吉盛凯

(1.江苏永泰建造工程有限公司，江苏 泰州 225300；2.泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300)

1 工程背景

昆山市周市镇养老院项目(图1)位于昆山市周市镇周新公路以南，海鹏路以北，总建筑面积为37199.86 m2，包括1#养老楼、2#养老楼、3#养老楼、医养楼、医护楼、配套用房和地下车库等子项目。其中最大单体建筑面积为8749.50 m2，人防建筑面积为2266.70 m2，最高层数为6层，局部地下一层，最高建筑高度为21.96 m，最大跨度为9.4 m。

图1 建筑效果

由于该项目场地内有较厚的淤泥质粘土，地下工程为施工的重难点内容之一。基坑开挖面积约为8725 m2，支护长度约为422 m，基坑挖深为5.75～7.35 m。地下工程的主要施工工程量包括：D850型钢水泥土搅拌桩(SMW)394根、搅拌桩插入型钢H700×300×13×24共计524根、挂网喷浆护坡内配Ø6.5@250钢筋为2081 m2、注浆钢管Ø48×3.0钢管为2508 m、深井降水(井深25m)共计4口、土方开挖约5.2万m3。地下工程施工平面布置如图2所示。

图2 地下工程平面布置

2 地下施工的重难点分析

2.1 现场施工安排及管理难度大

由于场地东、西侧均为老旧居民区，南北侧为市政道路，而且施工交叉作业多，对施工组织要求较高。

针对本工程施工的特点，结合周边实际情况和业主意图，对围护工程进行了精密筹划，缩短各工序搭接时间，合理布设各工序的工作面，认真、细致落实现场平面布置图。在SMW工法桩施工、挂网喷浆、土方开挖等阶段都制定详尽的进度控制计划，通过统一协调各工序的进度过程控制，确保达到关键节点和总工期要求。

2.2 保证基坑周边管线与建筑物安全

本工程基坑西侧、北侧外有高压管线、东西侧均为住宅，尤其东侧校区距离基坑较近，且挖土施工过程中基坑外便道土方车辆要正常通行，因此确保基坑稳定是本工程安全工作的一个重点。

确保围护结构的质量和安全是一项重要保证措施。围护结构的抗侧压能力、抗渗能力、插入比是基坑稳定的关键，施工过程中对SMW工法桩的垂直度、水灰比、桩底标高、接缝质量等进行严格的控制。对搅拌桩桩的连续性和均匀性进行严格地控制。

2.3 安全生产和文明施工要求高

本工程基坑北侧为东辉广场，南侧为已有建筑，西侧为嘉裕国际商务广场，施工中必须达到文明施工标化工地标准。同时也应重点注意对周边居民的扰民的防治措施，这对安全生产、文明施工提出了较高的要求。

采取绿色施工相关技术措施，控制噪声、控制扬尘，做好垃圾清理及物品堆放管理等相关工作。

3 SMW工法桩施工技术

3.1 施工工艺流程

施工方案编制和论证→施工准备，开挖导槽→设置导向定位型钢→三轴搅拌机就位→配制水泥浆液→搅拌造墙→精确定位H型钢，插入搅拌墙→型钢顶部废渣清理→浇筑钢筋混凝土冠梁→基坑开挖阶段的渗漏水处理→拔出H型钢→H型钢拔除后孔隙填充。

3.2 受力原理

如图3所示，H型钢主要承受基坑的侧向压力，水泥土墙主要起止水帷幕的作用，二者共同构成挡土止水的支护体系。通过密插H型钢，一方面，增强承载力，尽量减少内支撑或斜锚拉体系；另一方面，也增大了墙体的刚度和防渗漏性能[1]。计算抗侧向承载力时主要考虑型钢的承载力，水泥土墙的协同作用作为承载力储备考虑；在H型钢的顶部设置钢筋混凝土冠梁，增加搅拌墙体的整体性，起到协同承载的作用。型钢在基础回填后拔出回收再利用[2]。

图3 SMW工法桩受力原理

3.3 搅拌造墙

3.3.1 三轴搅拌桩施工顺序的确定

针对昆山地区淤泥质软土的环境特点，通过试验研究分析，三轴搅拌桩施工采用跳槽式双孔全套复搅式连接(图4)，其中阴影部分为重复套钻，保证搅拌桩的连续性和接头的施工质量，施工顺序为1→2→3→4→5，实践证明，该施工顺序适用地质较差的淤泥质软土地基，能够保证桩与桩之间充分搭接，避免发生“千层饼”、“鸡蛋芯”、“桩间细腰”等现象，以达到止水的作用。

图4 跳槽式双孔全套复搅式连接

对于围墙转角处或有施工间断情况，可采用单侧挤压式连接(图5)，施工顺序为1→2→3→4→5，充分保证桩与桩之间搭接可靠。

图5 单侧挤压式连接

3.3.2 搅拌速度及注浆控制

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉速度0.6 m/min，提升速度0.8 m/min；在桩底部分适当持续搅拌注浆(图6)，做好每次成桩的原始记录。注浆压力为1.5～2.5 MPa，以浆液输送能力控制；水泥用量控制由桩机集成后台电子秤装置控制重量，具体水泥用量控制为：首开大幅三轴搅拌桩水泥用量6.56 t，每米桩水泥用量=6.56/12.2=538 kg；中幅三轴搅拌桩水泥用量4.53 t，每米桩水泥用量=4.53/12.2=371 kg。

图6 搅拌注浆Time-High

4 深井降水施工技术

本工程降水做到“按需降水”，针对工程具体情况，采用4口真空减压深井，主要在基坑局部电梯井、集水井位置采用真空深井降水施工，成孔700 mm，井管采用混凝土无砂管。利用1台钻机施工，共计8 d完成施工。降水之前进行试抽水工作，保证降水效果满足地下工程施工条件。

4.1 深井降水施工工艺

该项目的深井施工工艺主要流程如图7所示，采用“回转钻机钻进、自然造浆护壁成孔、泵吸法洗井、潜水泵汲水”的成井工艺，保质高效[3]。

图7 深井降水施工工艺流程

4.2 关键施工工序

深井施工顺序须和挖土施工的先后顺序相适宜，具体在开工前与有关单位协商确定。根据管井平面图和基坑围护平面图定出孔位，如果在放样时遇到地下障碍物，应予以清除，如果井位与工程桩、有冲突时，应根据现场情况做适当调整。

4.2.1 钻机就位与成孔

深井施工的钻机安装应保证稳固、平衡，天车中心与钻机转盘中心、井位中心三点在同一铅垂线上。采用回转钻钻孔，开孔孔径为φ800 mm，一径到底，成孔时应控制泥浆的比重在1.15～1.25之间，对易塌、易缩径地层，应灵活掌握泥浆比重，以防塌孔、缩径现象发生。重点应确保成孔的垂直度，开钻前应检查钻杆的垂直度，确保安装井管和成孔同心。

4.2.2 安装井管

应在清孔后立即安装井管，以防坍孔；下管时在井管上下两端各设一套直径小于孔径50 mm的扶正器(找正器)，以保证滤水管能居中。井管安放时应保持垂直并位于井孔中间；井管顶部比自然地面高500 mm左右。下井管过程应连续进行，不得中途停止，如因机械故障等原因造成孔内坍塌或沉淀过厚，应将井管重新拔出，扫孔、清孔后重新下入，严禁将井管强行插入坍塌孔底。

4.2.3 洗井

采用“泵放入井底抽水法”洗井，即成井完毕后立即下入高扬程底吸式潜水泵至井底抽水，如井内有沉淀固体颗粒，可在水泵抽水的同时采用人力使得水泵上下串动，扰动泥水，通过水泵带出井内沉淀固体颗粒，直至水泵能下到井底。当井内水抽干后，可以拔出水泵，以防井外细颗粒进入井内造成埋泵现象，待井内水位上升至井管上口时，重复上述操作，直至无沉淀产生、出水常清为止。在成井质量良好的情况下反复操作5次以内即可。洗井应在下完井管、填好滤料、封口后8 h内进行，一气呵成，以免时间过长，井壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。

4.2.4 封井

封井施工方法如图8所示，可在井管内灌注速凝混凝土，同时在井管外焊接环形止水钢板进行封堵，达到良好的封井效果。

图8 封井施工详图

5 土方开挖施工技术

土方开挖、支撑、底板结构施工的顺序、方法必须与设计工况相一致并遵循“分层、分段、限时开挖，随撑随挖、严禁超挖”的总原则，利用时空效应原理，严格控制基坑变形。稍有不慎，造成应力集中，严重影响到基坑围护体系的稳定性，也可能对周围的建筑及管线产生极大的危害[4～8]。因此对土方施工增加了不少难度，给土方开挖带来难度较大。所以必须精心组织、精心施工，以期达到安全、保质、按时完成施工任务。

5.1 落实开挖条件

在土方开挖前，必须落实的开挖条件下包括：施工道路过养护期并且达到足够强度、SMW工法桩和圈梁达到设计强度、临边围护和排水沟设置完成、弃土地点和渣土运输路线规划好。

5.2 施工段划分

本工程基坑开挖面积约为8725 m2，土方量约为5.2万m3。采用明挖顺筑法分批、分块施工。地下室总体开挖部署：按区分为“东、西、南、北”四个大块施工区段及次出土口收尾区域(图9)，第二、三层按后浇带位置进行分区(图10)。

图9 首层土开挖分层

图10 第二、三层土开挖分层

5.3 土方开挖顺序

基础土方工程施工工艺流程 ：施工测量→降水→机械开挖→边坡护坡及加固→人工挖土→基础垫层→地库结构→四周回土前准备工作→四周回填土。

考虑到现场施工交通组织问题，在基坑中部东西向、南北向各留设一条施工便道。先行开挖南北两侧土方，并及时形成围檩及支撑；再行开挖中部留土(由东西两侧向中部开挖)，并及时形成南北向対撑。采用EX200挖机停靠于基坑边，EX100挖机在坑内驳运。

第一皮土开挖由自然地坪标高(-0.85)开挖至标高(-3.35)，挖土深度约2.50 m。采用EX200挖机进行土方开挖。第二、三皮土开挖考虑到交通组织及控制坑底暴露面积时间问题，采用调仓开挖的施工流程。第二皮土开挖由标高(-3.350)开挖至标高(-5.35)，开挖深度2 m；第三皮土开挖标高(-5.350)开挖至坑底标高(大面-7.600)，开挖深度2.24 m。开挖出工作面(≤300 m2)后24 h内组织垫层施工(不准碰及下部工程桩)，严禁控制坑底暴露面积时间。

6 结语

经过针对性编写该项目的地下工程施工技术方案，保证了深基坑支护、深井降水、土方开挖等分项工程的顺利进行，从而保证了整体工程项目的施工计划顺利完成，获得业主和昆山市建筑行业部门的表彰。该项目已获得“昆山市标准化施工示范工地”、昆山市QC三等奖和江苏省QC三等奖。