隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，土地資源越來越緊張，城市建筑以及交通設(shè)施的深度紀(jì)錄不斷被刷新。逆作法作為一種利用主體地下結(jié)構(gòu)全部或部分作為內(nèi)支撐的深基坑施工工法，在巖層地區(qū)的深基坑工程中也得到了越來越多的運(yùn)用。
隨著基坑深度的增加，逆作法的施工精度要求與巖層地區(qū)的中風(fēng)化巖之間的問題也日益顯現(xiàn)，因此，探討并分析巖層地區(qū)逆作法施工控制措施是十分必要的，可為長三角地區(qū)以后的工程提供技術(shù)指導(dǎo)，提高施工水平，推廣巖層區(qū)域逆作法技術(shù)，并給此類工程提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
1 巖層對逆作法影響
以南京地區(qū)為例，該地區(qū)⑤2層、⑤3層存在中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，平均強(qiáng)度在4 mpa左右，逆作法施工對地下連續(xù)墻質(zhì)量、一柱一樁施工垂直度、挖土機(jī)械均有一定的要求。巖層的存在，在一定程度上對逆作法各項(xiàng)施工工序的精度均帶來影響。
根據(jù)規(guī)范要求，一般地下連續(xù)墻成槽施工采用具有糾偏功能的成槽設(shè)備，槽壁的垂直度偏差不大于1／300。在巖層地區(qū)進(jìn)行的成槽施工，由于巖層的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通土體，僅靠成槽機(jī)設(shè)備自身難以達(dá)到要求。同時(shí)一柱一樁的垂直度控制對于逆作法來說至關(guān)重要，成孔垂直度精度要求必須得到保證，而巖層的存在導(dǎo)致普通鉆孔樁機(jī)施工效率極其低下，且容易產(chǎn)生偏差，難以達(dá)到成孔垂直度偏差不大于1／150、立柱樁范圍成孔垂直度偏差不大于1／200的精度要求。
另外，在基坑開挖進(jìn)入中風(fēng)化巖層以后，采用普通挖機(jī)進(jìn)行土方作業(yè)的挖土效率大大降低，施工進(jìn)度也難以得到保證。為此，對于成槽、鉆孔、取土機(jī)械的選型及后續(xù)措施需進(jìn)一步進(jìn)行研究。
以下以南京財(cái)政廳車庫項(xiàng)目為例，介紹了巖層地區(qū)逆作法的實(shí)施要點(diǎn)。
2 工程背景
江蘇省財(cái)政廳院落改造項(xiàng)目位于南京市北京玨路與西康路交會處東南隅，北鄰北京西路(路中地下為在建地鐵4號線)，南鄰天目路，西側(cè)為天目大廈，基坑面積約1100 m2，周長約150 rn，地下8層，挖土深度27.65 m。該項(xiàng)目地處南京市繁華的市中心區(qū)域，地理位置優(yōu)越，社會影響廣泛。
2.1 地質(zhì)概況
該工程根據(jù)巖土體巖性、結(jié)構(gòu)、成因類型、埋藏分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的異同性，可將勘察深度范圍內(nèi)巖土體劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層、11個(gè)亞層，其中⑤2、⑤3層為泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)，對逆作法施工影響較大。工程所處區(qū)域地層從上至下依次為①1雜填土、①2素填土、②l黏土、粉質(zhì)黏土、②2黏土、淤泥、②3粉質(zhì)黏土、③粉質(zhì)黏土、③e含卵礫石粉黏土、⑤1強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、⑤2中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、⑤3中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。
2.2 圍護(hù)概況
基坑周邊普遍采用厚1000mm “兩墻合一”地下連續(xù)墻(圖1)，普遍深度為38 m，地下連續(xù)墻底部進(jìn)入⑤2、⑤3層7～15 m，最大單軸抗壓強(qiáng)度為36.1 mpa。支撐系統(tǒng)的豎向支承構(gòu)件采用鋼立柱及柱下鉆孔灌注樁，立柱樁為西1 200 mm旋挖灌注樁，立柱為φ500 mm×25 mm圓管鋼柱，柱內(nèi)混凝土灌實(shí)，樁基底標(biāo)高為-46.45 m，凈深為45.70 m。立柱的垂直度不大于基坑開挖深度1／600。立柱樁要求垂直度為1／500，精度要求極高。
3 入巖逆作成套施工技術(shù)
3.1 深嵌巖地下連續(xù)墻快速成形技術(shù)
該工程地下連續(xù)墻槽段進(jìn)入⑤2、⑤3層泥質(zhì)砂巖7 m以上(中風(fēng)化)，槽段垂直度設(shè)計(jì)要求1／500，較常規(guī)1／300的精度大大提升。若僅靠成槽機(jī)挖至⑤2層有一定的難度，為此，對成槽機(jī)進(jìn)行技術(shù)更新，調(diào)整成槽機(jī)的抓斗質(zhì)量、提升力、咬合力等技術(shù)參數(shù)，同時(shí)為確保地下連續(xù)墻嵌入巖層7 m以上的施工精度，保證進(jìn)度，采用“抓、鉆、沖融合”的施工工藝，即采用1臺旋挖機(jī)及1臺砸錘配合成槽機(jī)施工。
旋挖鉆機(jī)針對⑤1及⑤2層中風(fēng)化巖層采用鉆進(jìn)取土的方式成槽，能大大緩解成槽機(jī)的作業(yè)量，減少成槽時(shí)間，提高工作效率，且對環(huán)境影響小。通過施工，對于巖層地區(qū)地下連續(xù)墻成槽積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，在巖石最大強(qiáng)度不大于7 mpa或巖石強(qiáng)度平均值2.0 mpa區(qū)域以內(nèi)，墻體嵌巖深度不大于10 m，采用鉆抓沖結(jié)合方式成槽，同時(shí)在成槽完成后，采用新漿全槽段置換廢漿，以保證槽段混凝土澆筑質(zhì)量。在入巖成槽階段，每下沉2 m，即用超聲波檢測槽壁垂直度及槽段尺寸，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)修復(fù)。
采用以上施工工藝，較銑槽機(jī)成槽工藝，具有操作方便、造價(jià)低(成本降低約10％)等優(yōu)勢。其成槽時(shí)間相對較長(5 d一幅，銑槽機(jī)3 d一幅)，經(jīng)本工程施工驗(yàn)證能取得較好的效果。
3.2 嵌巖立柱樁高效施工技術(shù)
該項(xiàng)目立柱的垂直度不大于基坑開挖深度1／600，樁基底標(biāo)高為-46．45 m，凈深為45.70 m；且立柱不外包，一旦偏差很難補(bǔ)救。在立柱巖層上部及入巖成孔過程中，為保證垂直度及施工工期，采用旋挖成孔、切刀修孔技術(shù)。立柱為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的垂直度，采用“支座調(diào)垂盤”手動調(diào)垂系統(tǒng)對柱四周的垂直度進(jìn)行施工控制，即通過控制鋼立柱頂高低來調(diào)節(jié)樁柱的垂直度。
另外，如出現(xiàn)立柱樁成孔偏差，可通過擴(kuò)孔、回填c20素混凝土后重新擴(kuò)孔糾偏、用砸錘填石塊等方式進(jìn)行糾偏校正，以保證施工質(zhì)量及垂直度要求。
3.3 入巖取土躍層逆作施工技術(shù)
本工程進(jìn)入中風(fēng)化層土方約為3200 m3，配置l臺電吊，2臺200型挖機(jī)，1臺512型挖機(jī)。另外，為了開挖中風(fēng)化巖層，至少需要操作凈高達(dá)到4.3 m。地下結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層(b2～b7)高度為2.8 m，依據(jù)挖土設(shè)備要求，如采用傳統(tǒng)逆作法逐層施工的方式，由于空間上的限制，將對施工工期、取土效率以及周邊環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。
有鑒于此，本工程采用躍層的施工方法，即“挖二做一”，保證巖層位置挖土凈高達(dá)到5.6 m，具體施工流程為：b0、b1板完成后，形成一個(gè)穩(wěn)定的支護(hù)體系，b3～b7采用躍層施工，即先施工b3(b5、b7)板，然后順作b2(b4、b6)板。從而達(dá)到快速、安全形成基坑地下結(jié)構(gòu)的目的。根據(jù)此方案進(jìn)行施工，既提高了挖土效率，又減少了一層結(jié)構(gòu)板混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
因基坑挖土進(jìn)入巖層，在巖層內(nèi)普通的挖土方式難以施工，效率大大降低。為此，選用專用裂土器進(jìn)行施工，同時(shí)更換大功率挖機(jī)?；幼詈笠粚油练接捎跇斗禎{高度己到，且樁密、間距小，挖機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑不夠，故為加快施工進(jìn)度，必須保證專業(yè)破樁隊(duì)伍隨時(shí)待命。同時(shí)，基坑土方施工期間保證水位在開挖面1 m以下，部分明水及時(shí)抽排。對己軟化巖層，采用地下連續(xù)墻鑿毛混凝土塊墊實(shí)、注漿加固。挖土結(jié)束后，立即澆筑墊層。場地內(nèi)需設(shè)置臨時(shí)集土坑，增加白天挖機(jī)工作時(shí)間，加快施工進(jìn)度。
通過具體實(shí)施，對于入巖挖土，應(yīng)根據(jù)巖石強(qiáng)度的不同，選用不同挖機(jī)。根據(jù)本工程施工經(jīng)驗(yàn)，對于平均強(qiáng)度4 mpa以內(nèi)的中風(fēng)化巖層，使用200型挖機(jī)配裂土器的方法滿足施工要求。另外，取土所用電吊型號須謹(jǐn)慎選擇，泥質(zhì)粉砂巖中風(fēng)化層有巖層、巖砂及粉質(zhì)土，土質(zhì)松散、巖塊多，電吊抓斗較常規(guī)抓斗要抓得更深、更牢，防止松土、巖塊墜落。同時(shí)，電吊抓深應(yīng)滿足深基坑施工要求。
通過以上逆作法施工技術(shù)的綜合運(yùn)用，工程得以順利實(shí)施。
4 結(jié)語
隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，深基坑定將向更深的區(qū)域發(fā)展。在周邊環(huán)境復(fù)雜的前提下，逆作法施工越來越多地被運(yùn)用到實(shí)際工程中，而對于巖層地區(qū)而言，逆作法在地下連續(xù)墻、一柱一樁、取土、設(shè)備選型等方面的要求更加嚴(yán)格。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)層高設(shè)計(jì)時(shí)，中風(fēng)化巖層所在樓層的層高要滿足施工要求，同時(shí)要考慮大底板的樁頭超灌量和樁筋錨入底板長度。
為保證逆作法精度、安全、進(jìn)度等條件，根據(jù)巖層的具體情況，成槽機(jī)械、鉆孔、取土設(shè)備的選擇至關(guān)重要。本文依托南京財(cái)政廳項(xiàng)目，通過巖層地區(qū)逆作法的運(yùn)用與研究，取得了較好的施工效果，同時(shí)積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，對同類型的工程具有良好的借鑒意義。