深基坑圍護(hù)灌注樁加高壓旋噴止水帷幕方案設(shè)計(jì)

任艷艷

（福陸（中國(guó)）工程建設(shè)有限公司，上海 201103）

基坑施工是一項(xiàng)目綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，支護(hù)體系在基坑施工中需要承受土壓力，具有很強(qiáng)的時(shí)空效益。

深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式眾多，建筑基坑開挖受到地下水位影響，通過(guò)采用高壓旋噴樁與灌注樁相結(jié)合的方式作為止水帷幕施工可提高止水效果，預(yù)防滲漏，確?；A(chǔ)開挖安全。在施工現(xiàn)場(chǎng)，高壓旋噴樁在樁間止水帷幕項(xiàng)目中大范圍應(yīng)用，可最大限度地展開施工作業(yè)面，大大提高止水效果，并對(duì)土體擾動(dòng)小，確保周圍建筑沉降面不會(huì)過(guò)大，加快工程進(jìn)度，達(dá)到生產(chǎn)安全。

1 單體概況

本單體緊鄰海邊，地上部分為泵房，地下部分為16 m深的水池。對(duì)于水池部分開挖屬于深基坑開挖，基坑安全等級(jí)為一級(jí)（開挖深度>10 m），故必須選用合理的基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)與支撐方案，加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)，促進(jìn)基坑圍護(hù)方案優(yōu)化，從而為基坑開挖提供可靠安全保障。筆者參考了一些相似地區(qū)的工程經(jīng)驗(yàn)并查閱了相關(guān)資料做出了初步設(shè)計(jì)階段的方案，更詳細(xì)準(zhǔn)確的方案會(huì)由具有基坑支護(hù)資質(zhì)的公司來(lái)深化。下面僅談一下在這個(gè)初步方案確定過(guò)程中的一些理解和收獲。

2 場(chǎng)地現(xiàn)狀

2.1 水文地質(zhì)

本工程地質(zhì)報(bào)告的形成以場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)調(diào)查情況為依據(jù)，按照地質(zhì)年代和成因類型對(duì)巖土層進(jìn)行劃分。根據(jù)現(xiàn)有資料，在勘察揭露100.20 m深度范圍內(nèi)地基土屬第四紀(jì)下更新統(tǒng)及全新統(tǒng)沉積物，主要由粘性土和砂土組成，分布較穩(wěn)定，一般具有成層分布的特點(diǎn)；其次，根據(jù)當(dāng)?shù)貛r土勘察報(bào)告對(duì)地下水文進(jìn)行了解，勘察期間測(cè)得鉆孔的地下水穩(wěn)定水位埋深為0.30~4.30 m（相應(yīng)標(biāo)高0.15~5.10 m）。地下水位埋深隨地形及季節(jié)變化而異，在擬建場(chǎng)地整平后地下水補(bǔ)給、滲流條件等也將發(fā)生變化。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，沿海建設(shè)場(chǎng)地當(dāng)?shù)貏?shì)增高后（與周邊地勢(shì)持平），其地下水位也將逐步提升，最終高水位一般可至地表下0.5~1.0 m。本工程以地質(zhì)報(bào)告為依據(jù)，結(jié)合工程實(shí)際情況，確定本單體的工程樁與圍護(hù)樁。水池下工程樁采用?500管樁，36 m長(zhǎng)，單樁承載力1 700 KN，滿足水池基礎(chǔ)受力計(jì)算；灌注樁適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū)，此水池的基坑圍護(hù)樁持力層是⑤1層粘土層，所以灌注樁適合用于圍護(hù)樁。

2.2 不良地質(zhì)條件

本項(xiàng)目涉及的不良地質(zhì)主要是淺部砂土流砂、液化問(wèn)題。擬建場(chǎng)地淺部分布的第①0-3層吹填含礫中粗砂、第②1層中粗砂夾粘性土及第④層中粗砂夾粘性土，上述土層在水動(dòng)力作用下易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，在反復(fù)震動(dòng)荷載作用下易產(chǎn)生砂土液化現(xiàn)象，在基坑開挖時(shí)，易產(chǎn)生滲流液化，設(shè)計(jì)及施工時(shí)需引起注意。

本項(xiàng)目的首期階段野外施工期間，局部區(qū)域有個(gè)別勘探孔揭示有沼氣溢出，不排除本項(xiàng)目現(xiàn)階段場(chǎng)地亦有沼氣分布，建議詳勘階段對(duì)沼氣分布情況作進(jìn)一步查明。

根據(jù)地質(zhì)勘察揭示情況，在場(chǎng)地局部區(qū)域，分布有填石（粒徑10 cm左右），填石為地下障礙物，對(duì)地基處理、樁基施工均構(gòu)成一定的不良影響，建議在場(chǎng)地回填整平前應(yīng)予以重視。

對(duì)此，綜合上述，必須經(jīng)過(guò)多方面論證確定最終基礎(chǔ)圍護(hù)方案，以確?；娱_挖安全。

3 基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 圍護(hù)方案比較

（1）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)由垂直擋土結(jié)構(gòu)和水平支撐結(jié)構(gòu)組成，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式主要包括板式支護(hù)體系、鋼板樁支護(hù)、型鋼水泥土攪拌墻、鉆孔灌注排樁等，不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的施工方法也各不相同。本項(xiàng)目為了滿足基礎(chǔ)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，根據(jù)地塊水文地質(zhì)現(xiàn)狀，在進(jìn)行圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)考慮多個(gè)方案，通過(guò)對(duì)已有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)參考、方案比較后確定最佳方案。

（2）本項(xiàng)目根據(jù)基礎(chǔ)現(xiàn)狀，預(yù)設(shè)三個(gè)方案進(jìn)行比較，以此選定最優(yōu)圍護(hù)方案：①鉆孔灌注樁擋土+三軸攪拌樁阻水；②基坑四周全部采用鋼板樁；③鉆孔灌注樁+高壓旋噴止水帷幕?；訃o(hù)類型中，排樁應(yīng)用較為廣泛，其剛度大、抗彎能力強(qiáng)、變形相對(duì)較小，并對(duì)周圍建筑影響較小，排樁加內(nèi)支撐體系為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型的重點(diǎn)，通常排樁加混凝土支撐體系除了排樁圍護(hù)自身優(yōu)點(diǎn)外，還能充分發(fā)揮混凝土支撐抗壓材料特性，且機(jī)械化程度要求較低、占地少、施工成本低、結(jié)構(gòu)安全，便于施工管理，排樁-內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)尤其多用于深大基坑工程。經(jīng)過(guò)比較和評(píng)估，雖然方案①基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展成熟，且安全可靠，但本工程基坑現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，該方案只適合局部基坑挖深，被動(dòng)圍護(hù)情況；方案②水池完成后可拔出鋼板樁，便于施工，但鋼板樁剛度相對(duì)較小，還需要多增加一道水平支撐，進(jìn)而造成支撐間凈空高度減小，對(duì)挖土施工不利；方案③安全可靠，高壓旋噴止水將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體，對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土等，并具有施工占地少、振動(dòng)小的特點(diǎn)，但如果單一采用該種方案又具有片面性：比如會(huì)形成很厚的旋噴墻體，從而加大了工程量，延長(zhǎng)了工期且不經(jīng)濟(jì)。還有一點(diǎn)是三軸攪拌樁同高壓旋噴樁相比在阻水性方面可靠性略差一點(diǎn)。

（3）本工程鉆孔灌注樁+高壓旋噴止水帷幕具有可行性。經(jīng)過(guò)參考臨近地區(qū)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)的圍護(hù)方案采用灌注樁加冠梁和四道支撐（兩道鋼筋混凝土內(nèi)支撐+2道錨桿支撐）。

3.2 圍護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）本單體開挖深度為16.15 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu) 為Φ800@1200~1300樁 長(zhǎng)26 m灌 注 樁，Φ650@1200~1300樁長(zhǎng)18 m高壓旋噴樁；通過(guò)采用灌注樁與高壓旋噴樁咬合止水帷幕設(shè)計(jì)促進(jìn)支護(hù)施工與提升止水效果（如圖1）。本工程樁基圍護(hù)包含鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁等兩種形式，不同工藝之間的搭接復(fù)雜，故施工中必須實(shí)行總體優(yōu)化措施。

圖1 灌注樁與高壓旋噴樁咬合止水帷幕設(shè)計(jì)

（2）由于基坑的深度16 m，比較深，懸臂式擋墻的強(qiáng)度和變形比較難滿足要求，而鋼筋混凝土內(nèi)支撐剛度大、變形小，能有效控制擋墻和周圍土體的變形；它還可隨挖土逐層就地現(xiàn)澆，形式隨著基坑形狀靈活變化，所以采用兩道水平鋼筋混凝土內(nèi)支撐，支撐系統(tǒng)砼等級(jí)為C40，支撐中心標(biāo)高為±0.0 m（其實(shí)-1.0 m更為合適，會(huì)使邊坡頂部不易被擠塌），-5.3 m；在混凝土支撐下部還有2道錨桿支撐，標(biāo)高為-9.0 m、-13 m，由于這個(gè)水池平面尺寸相比于深度來(lái)說(shuō)不是很大，所以下面2道采用錨桿，可提供更開闊的施工空間，方便了土方開挖和主體結(jié)構(gòu)施工。立柱基礎(chǔ)采用Φ800鉆孔樁，共12根，主受力支撐間用腹桿連接形成平面桁架結(jié)構(gòu)，在水平支撐的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置420×420格構(gòu)立柱，其下錨入鉆孔灌注樁，用以豎直方向支撐水平支撐（如圖2），具體支撐截面尺寸與布置如表1所示。

圖2 支撐系統(tǒng)

表1 支撐截面尺寸及布置

4 基坑監(jiān)測(cè)

以本工程性質(zhì)、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境狀況為依據(jù)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按照監(jiān)測(cè)技術(shù)要求與現(xiàn)場(chǎng)施工具體情況進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)。本工程保護(hù)對(duì)象包括基坑周圍建筑物、地下管線、道路和基坑本身，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置時(shí)必須以工程設(shè)計(jì)要求與相關(guān)規(guī)范為依據(jù)，可對(duì)工程施工過(guò)程周圍環(huán)境及基坑圍護(hù)體系變化予以全面反映，從而使施工時(shí)可對(duì)基坑本身變形情況進(jìn)行及時(shí)了解，方便采取對(duì)策。其次，監(jiān)測(cè)所采用的方法、儀器、頻率等都必須根據(jù)設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提供的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，滿足信息化施工要求。本工程具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括圍護(hù)樁頂?shù)拇怪庇谒轿灰?、圍護(hù)樁身變形、工程樁水平位移、周邊地面沉降、立柱沉降、坑內(nèi)外地下水位、軌交監(jiān)測(cè)、地下管線、住宅居民樓等，其報(bào)警值如表2所示，圍護(hù)施工階段監(jiān)測(cè)頻率為1次/2d，基坑開挖階段為1次/1d，在基坑施工期間的觀測(cè)間隔，可視測(cè)得的位移及內(nèi)力變化情況放長(zhǎng)或減短，異常情況下應(yīng)增加1~2次監(jiān)測(cè)頻率。

表2 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合上述，深基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，土體性質(zhì)多變，圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)重要的組成部分，如何根據(jù)工程性質(zhì)、地質(zhì)特點(diǎn)等進(jìn)行最適宜的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就成為了相關(guān)人員必須要考慮的問(wèn)題。本項(xiàng)目基于建筑整體穩(wěn)固、安全原則，符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)化深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)地塊地質(zhì)情況特點(diǎn)，在基坑開挖前進(jìn)行灌注樁施工（跳打），之后將高壓旋噴樁施加于灌注樁之間，以此對(duì)兩種樁成樁后的材料特性進(jìn)行利用，一方面高壓旋噴樁用作止水帷幕，另一方面灌注樁自身也具有自防水功能，從而通過(guò)將兩者結(jié)合所形成的止水帷幕，使防水、止水與支護(hù)效果事半功倍。本次圍護(hù)設(shè)計(jì)方案在經(jīng)濟(jì)上大大節(jié)省了建設(shè)成本，為以后同類條件下深基礎(chǔ)圍護(hù)的施工提供了經(jīng)驗(yàn)，并且為基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)提供了新思路。