邻近保护建筑物的地下连续墙槽壁加固工艺研究

胡 锦

上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

上海正处于高速发展期，然而高速发展却不能忘记对本土文化的保护，对于文化保护建筑的保护工作已经迫在眉睫。如何在城市发展与文化保护之间取得一个平衡，这是需要去研究和探讨的问题。以上海市董家渡金融城工程项目中保留建筑天主教堂为研究对象，采用不同的槽壁加固施工工艺对天主教堂进行保护。通过方案设计与研究分别采用三轴搅拌桩、TRD工法、MJS工法将3种槽壁加固施工工艺相结合进行施工[1-4]。研究成果为解决地下连续墙槽壁加固提供一种新方案，可为类似工程及施工设备提供理论和实践指导。

1 工程概况

本项目位于上海市黄浦区董家渡地区，北至王家码头路、东至中山南路、南至董家渡路、西至外仓桥街。项目总建筑面积约1 137 000 m2，涵盖办公、酒店、商业、公寓等功能。地上建筑面积约702 000 m2，地下建筑面积约435 000 m2，基坑总面积为141 000 m2，其中北块基坑总面积为74 089 m2。

本工程采取分坑施工方式，北块共分10个分区，即A1、F1、G、L、T1、G2、A2、F2、J1、J2（图1）。

图1 加固区域布置

2 工程地质

2.1 土质构成与特征

根据勘察报告，场地地基土勘察深度范围内均为第四系松散沉积物，主要由饱和黏性土、粉土和砂土组成，场地揭示土层主要为13个主要层次及分属不同层次的亚层。

2.2 水文地质条件

1）潜水主要赋存于浅层土中，其补给来源主要为大气降水，排泄方式主要为蒸发。勘探期实测地下水初见水位埋深为2.0～3.0 m，稳定水位埋深为1.0～2.0 m（绝对标高1.52～2.81 m）。根据上海市工程建设规范DGJ 08-11—2010《地基基础设计规范》有关条款，上海地区水位埋深一般在0.3～1.5 m，年平均水位埋深为0.5～0.7 m。

2）场地内承压水主要为第⑦、⑨层（承压水），且⑦、⑨层中间无第⑧层黏性土相隔，水力联系贯通，本工程基坑开挖深度为12.3～19.0 m，三轴施工深度29.4 m，需施工至⑦1层。

3 三轴搅拌桩施工工艺

三轴搅拌桩工艺用于一般区域地下连续墙两侧槽壁加固。外围地下连续墙槽壁加固外侧采用套接一孔法跳打工艺施工。外围地下连续墙槽壁加固内侧及内分隔地下连续墙两侧加固采用标准连续方式施工，每幅搭接250 mm。三轴搅拌桩加固深度24.1～29.4 m，水泥掺量20%，水灰比1.5。本项目采用JB160步履式三轴搅拌桩桩机，共进场5台。

4 TRD工法施工工艺

槽壁加固外边线距离天主教堂保护建筑围墙仅4.5 m，采用常规的三轴搅拌桩必然会因土体扰动而导致围墙产生不均匀沉降，继而引发裂纹。因此，教堂东西两侧采取低扰动的TRD工法施工。

4.1 主要技术参数

本工程教堂周边地下连续墙外侧采用单排厚800 mm的TRD工法，采用三循环水泥土搅拌墙建造工序连续成墙，TRD工法墙顶标高为＋4 m，加固长度约为215.6 m，桩深为50 m，水泥掺量25%，桩身垂直度偏差不超过1/250，槽壁加固后土体28 d无侧限抗压强度≥0.8 MPa。采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，TRD工法固化液水灰比1.2，水泥掺量25%（450 kg/m3），挖掘液水灰比为5～10。

4.2 施工工艺

等厚度水泥土搅拌墙建造工序采用三循环的方式，即切割箱钻至设计深度后，首先通过切割箱底端注入高浓度的膨润土浆液（挖掘液）先行挖掘地层一段距离（8～12 m）并与原位土体进行初次混合搅拌，再回撤挖掘至起始点后，拌浆后台更换水泥浆液（固化液），通过压浆泵注入切割箱底端并与挖掘液混合泥浆进行混合搅拌、固化成墙。TRD工法3循环建造工序流程如下：

1）测量放线。施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出TRD工法止水帷幕中心线角点坐标，利用测量仪器进行放样，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，通知相关单位进行放线复核。

2）开挖沟槽。根据TRD工法设备质量，TRD工法止水帷幕中心线放样后，对施工场地进行铺设钢板等加固处理措施，确保施工场地满足机械设备对地基承载力的要求，确保桩机的稳定性。用挖掘机沿试成墙中心线平行方向开挖工作沟槽，槽宽约1.4 m，沟槽深度约1.0 m。

3）吊放预埋箱。用挖掘机开挖深约4.9 m、长约2 m、宽约1 m的预埋穴，利用吊车将预埋箱吊放入预埋穴内。

4）桩机就位。由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上下左右各方向的情况，发现有障碍物时应及时清除，移动结束后检查定位情况，桩机应平稳、平正。

5）切割箱与主机连接。用指定的QUY180T履带式吊车将切割箱逐段吊入预埋穴，利用支撑台固定；TRD主机移动至预埋穴位置连接切割箱，主机再返回预定施工位置进行切割箱自行打入挖掘工序。

6）安装测斜仪。切割箱自行打入到设计深度后，安装测斜仪。通过安装在切割箱内部的多段式测斜仪，可进行墙体的垂直精度管理，通常可确保1/250以内的精度。

7）TRD工法成墙。测斜仪安装完毕后，主机与切割箱连接。在切割箱底部注入挖掘液，预先切割土层一段距离，再回撤挖掘至原处，注入固化液使其与挖掘液混合泥浆强制混合搅拌，形成等厚度水泥土搅拌连续墙。每天开始施工时需相对前一天的施工段预留退避区域。

8）置换土处理。将等厚度水泥土搅拌连续墙施工过程中产生的废弃泥浆统一堆放，集中处理。

9）拔出切割箱。TRD工法止水帷幕各工作段施工结束后或遇转角处时，利用吊车将切割箱分段拔出，设备转移至下一工作面准备施工。

5 MJS施工工艺

本工程在施工清障过程中引起了天主堂建筑裂缝开展等不利情况，为保护天主堂建筑，避免在施工过程中教堂出现进一步的开裂损坏，结合专家意见，教堂周边围护设计做以下修改：

天主堂北侧、J2分区南侧因存在地下障碍物，TRD工法桩无法施工，为避免清障引起天主堂建筑的变形，拟采用MJS工法桩替代TRD作为槽壁加固。同时，拟加长该段地下连续墙长度至TRD原埋深，兼作基坑止水帷幕。

5.1 主要技术参数

本工程教堂北侧地下连续墙槽壁加固采用直径2 400 mm的半圆MJS工法桩施工，搭接1 700 mm，共计29根；其桩顶标高为－0.40 m，桩底标高为－55.40 m，有效桩长为55 m；水泥掺量40%，水灰比1.2，采用普通硅酸盐水泥。

5.2 施工工艺

1）预成孔。先查明施工区域内地下管线埋深位置、水平走向等情况，再根据施工图纸开挖沟槽，准确放样并经监理复核后，采用XY-42A型钻机配备导向切削钻头进行预钻孔施工，钻进时采用膨润土作护壁泥浆。为保证成孔垂直度，成孔完成后采用套筒钻头进行扫孔，然后清孔。

2）MJS主机就位。由吊车配合将MJS前台主机吊放至钢板上，并将主机调平，使MJS钻头底部中心对准孔位中心，利用主机动力头下放MJS钻头和钻杆。其间吊车配合拼接钻杆，连接钻头和地内压力监测显示器，在钻头无荷载时清零。对接钻杆和钻头，对接时认真检查密封圈情况，看是否缺失或损坏以及地内压力是否显示正常。

3）MJS钻具下放。利用主机动力头将钻具下放至桩底标高。其间吊车配合拼装钻杆，并连接地内压力数据线。

4）高压喷浆。钻头到达预定深度后，先开回流气和回流高压泵，确认排浆正常后，再打开排泥阀门，开启高压水泥泵和主空压机。在达到指定压力并确认地内压力正常后开始提升。边提升边摆喷，直至喷射至设计桩顶标高。

5）施工过程监控。施工时密切监测地内压力，压力不正常时，必须及时调整。

6）拆卸钻杆。当提升一根钻杆后，对钻杆进行拆卸，注意在拆卸钻杆的过程中，认真检查密封圈和数据线的情况，看是否损坏，地内压力显示是否正常。如有问题及时排除。拆卸钻杆后，需及时对钻杆进行冲洗及保养。

7）泥浆处理。喷浆过程中的返浆，利用污水泵送入集土坑，泥浆经沉淀挖出晾晒后，达到运送要求即可集中装车外运。

8）移机就位。合理利用喷浆间期的时间，进行下一桩位的预成孔、外套管下放及顶升架安放，待喷浆至设计桩顶标高，直接移机下一孔位，重复步骤3～8进行施工。

9）周边环境监测。采用MJS工法施工时，监测方也须加强天主教堂建筑的沉降和变形监测，为施工提供指导。

6 结语

根据不同情况采取不同施工工艺，有效地减少了教堂因不均匀沉降及施工扰动产生的变形。

开挖前监测数据显示，天主教堂最大累计垂直位移2 cm，倾斜率小于1%；开挖后监测数据显示，天主教堂最大累计垂直位移3.5 cm，倾斜率小于2%。施工产生的沉降均在设计允许范围内，可为相关保护建筑物侧的槽壁加固施工提供参考。