高水位狹小空間內(nèi)深基坑支護施工技術(shù)

肖瓏

達濠市政建設(shè)有限公司贛州分公司 江西 贛州 341000

1 工程概況

擬建基坑處于電站引水渠上游江邊空地，距章江邊約30米，周邊無建筑物。庫區(qū)內(nèi)河水深約7.5m，河床主要為飽和淤泥質(zhì)粉細砂層覆蓋，基坑的凈空尺寸為17.5m×12.8m，深度為18.2m。

該施工區(qū)域空間狹小，無法采用大型設(shè)備進行基坑支護結(jié)構(gòu)的施工。考慮地質(zhì)條件及經(jīng)濟性等方面因素，基坑支護結(jié)構(gòu)采用止水帷幕+護壁的結(jié)構(gòu)形式，止水帷幕采用在基坑外圍施工三排φ500@350高壓旋噴樁，護壁則采用倒掛井形式的混凝土結(jié)構(gòu)。

2 水文地質(zhì)情況

2.1 地質(zhì)情況

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，勘探深度內(nèi)巖土層為：第四系人工堆積層⑴雜填土；第四系人工耕作土層⑵耕植土；第四系靜水環(huán)境沉積層⑶淤泥質(zhì)粘土；第四系全新統(tǒng)沖積層⑷粉土；⑸中砂（松散）；⑹粗砂（松散）；⑺圓礫（松散）；下伏基巖為白堊系紅色碎屑積巖層⑻強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖；⑼中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層(K)。

2.2 水文地質(zhì)

擬建基坑附近的江中水位，在勘察期間河水深度約7.50m。

勘察期間地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水～微承壓水，隔水層為粘性土及強-中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，水量一般較??；孔隙水主要賦存于中砂、粗砂、圓礫層中，水量豐富；主要接受大氣降水垂直滲透補給及周邊含水層、地表水的側(cè)向滲透補給。

據(jù)場區(qū)鉆孔取芯揭露，擬建工程場地雜填土、中砂、粗砂、圓礫滲透系數(shù)屬10-1-10-3cm/s量級，為強透水性地層；其它巖土層主要表現(xiàn)為弱透水性。

3 基坑支護施工技術(shù)

基坑位于電站引水渠上游100m左右的江邊一空地，距江邊約30m，周邊無建筑物，庫區(qū)內(nèi)河水深約7.5m，基坑地質(zhì)主要含有中粗砂及圓礫等強透水性地質(zhì)，為了保證基坑開挖安全，則基坑支護采用三排φ500@350高壓旋噴樁和護壁的支護形式[1]。

3.1 基坑支護基本準則

（1）滿足邊坡和支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求：不應(yīng)產(chǎn)生傾覆、滑移和整體或局部失穩(wěn)；基坑底部不應(yīng)產(chǎn)生隆起、管涌等現(xiàn)象；（2）滿足支護結(jié)構(gòu)構(gòu)件受荷后不應(yīng)發(fā)生強度破壞；（3）止水設(shè)計應(yīng)控制因滲漏而引起的水土流失；（4）土方開挖應(yīng)做到分區(qū)、分層、分段開挖進行開挖；（5）距離基坑邊2m范圍內(nèi)不得超載，基坑邊超載限20KPa，平臺不得堆載。

3.2 旋噴樁施工

基坑止水帷幕采用三排φ500@350雙管高壓旋噴樁。旋噴樁施工前，宜做工藝性試樁，以確定各項施工技術(shù)參數(shù)。

3.2.1 施工工藝流程圖

場地平整→測量定位→旋噴機就位→設(shè)備調(diào)試→下旋噴管→旋噴提升（配送泥漿）→清洗機具、鉆機移位。

3.2.2 工藝技術(shù)要求

施工前先做1～2根試驗樁，以確定旋噴樁有關(guān)的施工參數(shù)。（1）旋噴作業(yè)時應(yīng)檢查注漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等。高壓泥漿射流的壓力宜大于20MPa。（2）水泥漿液的水灰比為0.8～1.0，宜為1.0。漿液宜在旋噴前1小時攪拌，攪拌后不得超過4小時。（3）旋噴樁采用42.5R早強硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于土體重量的35%。（4）注漿管進入預(yù)定深度后，應(yīng)先進行試噴。在樁底部邊旋轉(zhuǎn)邊噴射1min后，再進行邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴射，由下而上噴射注漿。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100mm。噴射注漿完成后通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。旋噴樁的施工順序為先噴漿后旋轉(zhuǎn)再提升。（5）旋噴作業(yè)前先檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)。注漿管和噴嘴內(nèi)不得有任何雜物。注漿管接頭的密封圈必須良好。噴射孔與高壓泵的距離不得小于50m。（6）發(fā)生故障時立即停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查排除故障。（7）旋噴過程中，鉆孔中的冒漿量應(yīng)控制在10%～25%之間，冒漿量大于25%或完全不冒漿時，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施。（8）旋噴樁應(yīng)隔孔施工。（9）高壓旋噴注漿過程中若發(fā)現(xiàn)地下有塊石等障礙物時，可采用放慢或停止提升、定位注噴等方法。（10）每次注漿后，應(yīng)將泵體和管道清洗干凈。

3.2.3 旋噴樁質(zhì)量要求

表1 旋噴樁成樁質(zhì)量要求

3.2.4 旋噴樁施工質(zhì)量檢測

（1）成樁7天后，檢查樁旋噴的均勻性，量測成樁直徑，檢查數(shù)量為總樁數(shù)的5%。（2）進行抽芯試驗時，抽檢樁數(shù)應(yīng)不少于總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。（3）考慮到旋噴樁在砂層或圓礫層成樁困難，則在旋噴樁施工時，對于砂層或者圓礫層應(yīng)放緩提升速度、提高噴漿壓力和注漿量[2]。

3.3 基坑護壁施工

基坑護壁結(jié)構(gòu)采用倒掛井的施工工藝進行施工，護壁結(jié)構(gòu)類型為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚為700cm，倒掛井采用2m一道的形式往下施工，直到施工至井底。

基坑井壁施工前應(yīng)使止水帷幕的旋噴樁樁體的無側(cè)限抗壓強度達到設(shè)計要求且不小于1.0MPa。達到強度后方可進行泵站井的基坑開挖。

3.3.1 施工工藝流程

施工準備—測量放線、定出井位—鎖口圈梁施工—倒掛井開挖—鋼筋綁扎—固定模板—混凝土澆筑—拆除模板—安裝鋼支撐。

3.3.2 施工準備

在施工前認真熟悉圖紙、做好施工安全技術(shù)交底等工作，檢測止水帷幕樁體的無側(cè)限抗壓強度達是否達到設(shè)計要求。

3.3.3 測量放線

在開工前由測量人員定出基坑位置，根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進行測量放線作業(yè)。

3.3.4 鎖口圈梁施工

根據(jù)已放好的基坑邊線，鎖口圈土方采用機械開挖，到達梁底標高采用人工修整后綁扎鋼筋、立模、灌注混凝土。待混凝土強度達到要求時安裝鋼支撐。

3.3.5 倒掛井基坑開挖施工

根據(jù)已施工完成的鎖口圈梁位置，繼續(xù)往下進行基坑開挖，基坑開挖時應(yīng)掌握好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分區(qū)分段、先支后挖”的施工原則。

由于基坑護壁是以倒掛井的形式開挖，則分層開挖時，深度以每道護壁高度為一層，在基坑開挖中要充分利用“時空效應(yīng)”，并進行護壁結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎和側(cè)模板安裝施工。

3.3.6 護壁鋼筋綁扎

護壁鋼筋采用常規(guī)綁扎鋼筋施工。鋼筋在現(xiàn)場集中加工，加工前對鋼筋原材進行檢驗，檢驗合格后方可使用。

每道護壁之間的鋼筋連接采用焊接，護壁與底板采用錨固連接，鋼筋安裝應(yīng)滿足以下幾點要求：（1）井壁中的預(yù)埋鋼筋與相應(yīng)受力鋼筋必須焊接，焊接形式為單面焊，焊縫長度不小于10d。（2）底板、井壁中的預(yù)埋鋼筋的錨固長度應(yīng)不小于35 d，且不小于250mm。（3）鋼筋接頭位置應(yīng)相互錯開，在一個截面內(nèi)接頭數(shù)目不得大于 50%。（4）對于D≥300孔洞處必須截斷時，應(yīng)從孔洞中心處截斷，將截斷的鋼筋垂直于板面沿洞壁彎入，并焊在洞邊加強鋼筋或者加強環(huán)筋上。

3.3.7 護壁模板安裝

基坑模板采用鋼模板，模板在安裝前清理干凈并涂抹脫模劑，在涂抹時不得沾污鋼筋。側(cè)模安裝時根據(jù)測量已放好的邊線，把模板釘好，臨時用支撐撐住，調(diào)整好模板之后直接采用鋼管斜撐于井底的原狀土層上[3]。

為了防止混凝土模板的接縫漏漿，則接縫處采用泡沫膠封閉。

3.3.8 混凝土澆筑及養(yǎng)護

混凝土澆筑前，應(yīng)對模板、鋼筋、預(yù)埋件進行檢查，模板內(nèi)的雜物、積水和鋼筋上的污垢應(yīng)清理干凈。

鋼筋、模板經(jīng)驗收合格后，方可進行混凝土澆筑?；炷翝仓皺z查混凝土的質(zhì)量?；炷翍?yīng)分層、對稱澆筑，且應(yīng)分層振搗，每層澆筑厚度約為30cm。在每層混凝土澆筑過程中，隨混凝土的灌入及時振搗密實。

混凝土澆筑完成后，及時進行養(yǎng)護，待強度達到一定值后方可拆除側(cè)模板。拆模時應(yīng)避免損壞結(jié)構(gòu)的棱角，拆除的模板及時進行清理和修整，并妥善存放。

4 基坑監(jiān)測

根據(jù)基坑開挖范圍和深度，應(yīng)對基坑本身及周圍環(huán)境的位移、沉降等內(nèi)容進行監(jiān)測。在進場施工前做好以下三方面的準備工作：（1）對周圍原有的建筑物進行仔細調(diào)查、檢測和技術(shù)鑒定，并做好記錄。（2）詳細了解周圍地下管線的情況，并做好記錄。（3）本基坑周邊環(huán)境較為空曠，周邊建筑物較少，則主要對基坑結(jié)構(gòu)本身進行監(jiān)測。

4.1 監(jiān)測報警值

本基坑開挖深度為18.2m。則按照《建筑基坑監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)要求，本基坑應(yīng)采用一級基坑的要求進行監(jiān)測，各監(jiān)測項目監(jiān)測報警值見下表：

表2 基坑監(jiān)測報警值表

當出現(xiàn)下列情況之一時必須立即進行危險報警，并應(yīng)對基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護對象采取應(yīng)急措施：（1）監(jiān)測數(shù)據(jù)達到監(jiān)測報警值的累計值。（2）基坑支護結(jié)構(gòu)或周邊土體的位移值突然明顯增大或基坑出現(xiàn)流沙等較為嚴重的滲漏。（3）基坑支護體系支撐出現(xiàn)過大變形、壓曲、斷裂、松弛的跡象。（4）周邊建筑出現(xiàn)較為嚴重的突發(fā)裂縫或危害結(jié)構(gòu)的變形裂縫。

4.2 監(jiān)測頻率

本工程監(jiān)測以基坑施工開始至基坑回填為止，進行全過程基坑監(jiān)測，基坑監(jiān)測的監(jiān)測頻率為如下：

表3 基坑監(jiān)測監(jiān)測頻率表

4.3 監(jiān)測點位布置

本基坑監(jiān)測點位布置在基坑四周，每側(cè)中心點布置一個水平位移和垂直位移監(jiān)測點。

5 效益分析比較

5.1 適用性比較

根據(jù)國內(nèi)基坑支護施工經(jīng)驗，對于一級深基坑且臨近高水位庫區(qū)時的支護結(jié)構(gòu)大部分采用地下連續(xù)墻支護體系，而本工程位于岸坡且為一級階地，施工場地狹小。由于地下連續(xù)墻施工時需要提供較大的工作場地作為鋼筋籠加工和吊裝使用，而現(xiàn)場情況是無法滿足地下連續(xù)墻鋼筋籠加工及吊裝所需要的工作場地。

而采用止水帷幕和護壁的施工技術(shù)不需要提供較大的工作場地，在狹小場地內(nèi)就能滿足止水帷幕和護壁的施工要求，由于止水帷幕能滿足止水要求且適用于高水位場地，能足基坑支護的要求。

5.2 安全比較

由于該場地為岸坡的一級階地，施工場地狹小，河水位高且為飲水源保護區(qū)，且該場地含有圓礫砂層等強透水性地層。如果采用地下連續(xù)墻進行基坑支護時，在地下連續(xù)墻成槽過程中很有可能會出現(xiàn)塌孔等施工現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地下連續(xù)墻出現(xiàn)質(zhì)量問題，在基坑開挖時有可能出現(xiàn)涌水涌沙，從而發(fā)生安全事故。

如果采用止水帷幕和鉆孔樁相結(jié)合基坑支護技術(shù)時，由于止水帷幕的抗剪強度較低，而且本基坑較深。在基坑開挖過程中很有可能由于樁間土長時間暴露而導(dǎo)致止水帷幕剪切破壞，從而產(chǎn)生基坑坍塌的風(fēng)險。

而采用止水帷幕和護壁相結(jié)合的基坑支護技術(shù)時，由于止水帷幕采用三排φ500@350雙管高壓旋噴樁能有效的達到止水效果，還能加固土體，使土體具有一定的強度，在基坑開挖一節(jié)時利用土體的強度在短時間內(nèi)完成護壁施工，從而保證基坑開挖的安全。且止水帷幕和護壁相結(jié)合的基坑支護技術(shù)相對于地連墻及止水帷幕和鉆孔樁相結(jié)合的基坑支護技術(shù)具有更高的經(jīng)濟效益，而對于狹小空間內(nèi)具有更強的操作性。

5.3 環(huán)境保護

由于該場地位于自來水廠的上游，為飲水源一級保護區(qū)，如果采用地下連續(xù)墻或者鉆孔樁和止水帷幕相結(jié)合的基坑支護方式時，在進行成槽或者鉆孔過程中產(chǎn)生的泥漿有可能會對飲用水源造成污染，從而對居民生活造成危害。而止水帷幕和護壁基坑支護技術(shù)則很好的避免此類問題，且止水帷幕的施工機械小也不會對周邊產(chǎn)生噪聲污染。

6 結(jié)束語

本文以實際的案例闡述高水位狹小空間內(nèi)深基坑支護施工技術(shù)，采取用止水帷幕和護壁相結(jié)合的施工技術(shù)進行深基坑支護，該技術(shù)滿足狹小空間范圍內(nèi)深基坑支護的施工要求，并以提高施工效率、滿足施工安全、減少環(huán)境污染為宗旨，并獲得了良好的社會和經(jīng)濟效益，該基坑支護技術(shù)對同類施工條件和地質(zhì)情況時具有一定的參考意義。