東坑水綜合整治工程調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)與開挖施工方案探討

◎ 唐國偉 中國水利水電第十二工程局有限公司

東坑水綜合整治工程位于光明區(qū)鳳凰街道，是茅洲河右岸一級(jí)支流，其流域面積10平方公里，河道全長5.2公里。該工程主要治理內(nèi)容主要包含河道防洪整治、水質(zhì)改善、生態(tài)覆綠與服務(wù)設(shè)施建設(shè)等項(xiàng)目。本文以此工程為研究對象，針對調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)與開挖工藝展開相關(guān)研究。

1.工程概況

調(diào)節(jié)池工程場地位于東坑水河口，占地面積4.16萬m2，調(diào)蓄規(guī)模13.5萬m3，施工結(jié)構(gòu)采用全地下式結(jié)構(gòu)，并由底板、底板下設(shè)抗浮灌注樁、四周側(cè)墻、池內(nèi)框架柱及頂部梁、板組成。關(guān)于調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)與開挖施工方案，經(jīng)過科學(xué)勘探設(shè)計(jì)后定為灌注樁+錨索支護(hù)、放坡開挖兩種支護(hù)方式。經(jīng)過實(shí)地勘察可知，該工程項(xiàng)目地理位置較為特殊，周邊多為高填方區(qū)及菜地，單總體地勢走向較為平整，其中底層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在大面積雜填土，且存在20%～30%建筑垃圾，這為施工進(jìn)度以及施工工藝應(yīng)用效果造成一定的影響。

2.基坑支護(hù)及開挖特點(diǎn)

該調(diào)節(jié)池整體結(jié)構(gòu)為長方形鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)四側(cè)的基坑深度數(shù)據(jù)不同，東側(cè)開挖深度12.4～12.9m，南側(cè)開挖深度13.9m，西側(cè)開挖深度14.4～15.4m，北側(cè)開挖深度11.9m，從整體來看，地下是為凈深6.7～10.7m的空腔結(jié)構(gòu)基坑總面積約3.2 萬m2，外圍周長790m。要想對該調(diào)節(jié)池展開基坑支護(hù)及開挖工序，需先明確施工特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新施工工藝，科學(xué)有序地完成施工任務(wù)。

2.1 場地土層特點(diǎn)

通過現(xiàn)場勘察可知，東坑水綜合整治工程調(diào)節(jié)池場地分布的地層從上到下主要有：人工填土層、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂、殘積土和花崗巖風(fēng)化土層，零星分布淤泥質(zhì)砂和淤泥質(zhì)土層，而基坑開挖工程涉及范圍，主要涵蓋層粘性素填土層、粉質(zhì)粘土層、中粗砂、礫砂、殘積土層、全風(fēng)化花崗巖層。該類土質(zhì)均具有壓縮性，不存在軟弱下臥層，這為后期施工工序的展開打下了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，調(diào)節(jié)池周邊不存在其他建筑物，且地勢平緩，具備極高的施工空間優(yōu)勢。

2.2 基坑特點(diǎn)

通過實(shí)地勘察東坑水綜合整治工程調(diào)節(jié)池施工場地可知，該調(diào)節(jié)池基坑存在以下特點(diǎn)[1]：

第一，規(guī)模大。調(diào)節(jié)池規(guī)劃為283.6m×111.6m的長方形鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)，而政工基坑面積達(dá)286.6×126.4m，約3.6萬m2，這就會(huì)導(dǎo)致整體工期較長，且存在變形風(fēng)險(xiǎn)，所以在支護(hù)過程中需要充分考慮變形風(fēng)險(xiǎn)，合理展開施工流程；

第二，開挖較深，通過工程概況可知，調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)四側(cè)的基坑深度數(shù)據(jù)不同，且最深處長達(dá)15.4m，這就會(huì)導(dǎo)致施工周邊土層會(huì)受到施工的影響而發(fā)生位移或變形。

第三，受到調(diào)節(jié)池自身結(jié)構(gòu)、地理位置、設(shè)計(jì)需求等因素的影響，基坑底部被劃分為不同高程區(qū)域，呈現(xiàn)中間淺、四周深，南側(cè)基坑淺、北側(cè)基坑深的狀態(tài)。

第四，完工形態(tài)的調(diào)節(jié)池呈現(xiàn)“三面高、一面平”的形態(tài)，除了與調(diào)蓄湖側(cè)壁高程保持相同高度以外，其他三面?zhèn)缺诰c相鄰工程高度存在差距。

在基坑支護(hù)與開挖施工工序開展之前，需結(jié)合工程實(shí)例特點(diǎn)以及施工要點(diǎn)，先對調(diào)節(jié)池基坑進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)域劃分，并針對不同區(qū)域進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，確保最終施工方案能夠滿足不同區(qū)域的施工需求，為東坑水綜合整治工程施工質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.基坑支護(hù)與開挖施工方案

3.1 前期部署

針對調(diào)節(jié)池基坑工程特點(diǎn)，給出以下施工方案：

該調(diào)節(jié)池北靠調(diào)蓄湖，采用放坡開挖工藝，此時(shí)需注意在基坑開挖之前，需將場地清平至9.5m高，在坡與坡之間需設(shè)置卸荷平臺(tái)，坡面需采用1.5m長間距1.5m短釘護(hù)面；該調(diào)節(jié)池西依華星光電人工濕地，采用樁錨型式支護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑支護(hù)工序開始之前，也需將場地清平，高度為16.0m，在施工過程中共需3排預(yù)應(yīng)力錨索以及3～4束7×φ5預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度低松弛鋼絞線；該調(diào)節(jié)池南接?xùn)|明大道，同樣采用樁錨型式支護(hù)結(jié)構(gòu)，場地清平至15.5m，預(yù)應(yīng)力錨索數(shù)量及預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度低松弛鋼絞線規(guī)格同上；該調(diào)節(jié)池東鄰東坑水河道，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用樁錨型式，樁頂以上按1:1放坡至場地清平高程13.3m～14.0m，共設(shè)置2～3排錨索，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度低松弛鋼絞線規(guī)格同上[2]。

3.1.1 基坑支護(hù)要點(diǎn)

針對調(diào)節(jié)池基坑特點(diǎn)，并結(jié)合周邊施工環(huán)境優(yōu)勢，可采用“灌注樁+錨索支護(hù)”以及放坡開挖這兩種支護(hù)型式[3]。與此同時(shí)，需對四側(cè)側(cè)壁基坑支護(hù)具體參數(shù)進(jìn)行測算（詳見表1），以確保各樁錨支護(hù)斷面安全系數(shù)達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，為東坑水綜合整治工程施工質(zhì)量打下基礎(chǔ)。

表1 具體支護(hù)參數(shù)計(jì)算表

根據(jù)《深圳市基坑支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SJG05-2011），樁錨支護(hù)整體穩(wěn)定安全系數(shù)不得小于1.25，通過計(jì)算結(jié)果可知，以上各樁錨支護(hù)斷面安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求；放坡開挖基坑穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于1.2，調(diào)蓄湖側(cè)基坑整體穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求[4]。

3.1.2 基坑土方開挖要點(diǎn)

基坑土方開挖過程中，需遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖等原則，并需要做到分區(qū)、分層、分段、對稱、均衡、適時(shí)，才能夠讓施工工藝流程更加規(guī)范科學(xué)[5]。在施工過程中，需明確劃分出周邊區(qū)及中心區(qū)，做到開挖一層支護(hù)一層，挖掘出來的土石方也需及時(shí)轉(zhuǎn)移至規(guī)定堆放區(qū)域，避免造成施工隱患。在此過程中需要注意的是，在周邊區(qū)向中心區(qū)退挖的過程中，需要注意將出土通道保留在中心區(qū)，并預(yù)留好出土口（如圖1所示）。

圖1 開挖出土示意圖

3.2 灌注樁施工

在施工過程中，該工序采用的是樁徑1.2m、樁距1.6m的鋼筋砼灌注樁，施工流程如下：測放控制點(diǎn)——平整場地——樁位放樣——護(hù)筒埋設(shè)——施工平臺(tái)鋪設(shè)——鉆機(jī)就位——開鉆前準(zhǔn)備——樁孔鉆進(jìn)——測量孔深（位、斜）——終孔、清孔——鋼筋籠吊放——必要時(shí)二次清孔——安設(shè)導(dǎo)管、儲(chǔ)料斗——灌注水下砼——拔出護(hù)筒——孔口回填——自然養(yǎng)護(hù)。

在灌注樁施工過程中，為了確保施工質(zhì)量符合工程需求，施工人員需嚴(yán)格把控各個(gè)環(huán)節(jié)施工要點(diǎn)。例如，成孔工序中需重點(diǎn)關(guān)注樁位、樁徑、成孔深度等問題；鋼筋籠制作過程中，需嚴(yán)格把控鋼筋原材料質(zhì)量以及焊接質(zhì)量，合理設(shè)置主筋間距以及箍筋間距；水下砼灌注過程中，需加強(qiáng)導(dǎo)管試壓，時(shí)刻把控樁頂超灌量等等。

3.3 旋噴樁施工

旋噴樁工藝適用于地基加固環(huán)節(jié)，該工藝能夠直接控制加固范圍，并根據(jù)工程需求旋噴成各種形狀柱體，具有適用性強(qiáng)、操作難度簡單、施工影響小、施工速度快等優(yōu)勢。在調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)及開挖工程中，需先將施工場地清理平整，并通過實(shí)地測量勘探，尋找最佳放樣樁位，在確定好樁位后，瞄準(zhǔn)樁心位置，通過鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行施工，在此過程中，鉆機(jī)設(shè)備需放置平穩(wěn)，確保施工過程中機(jī)械設(shè)備不產(chǎn)生位移、偏斜。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度、噴灌達(dá)到孔底位置進(jìn)行噴射作業(yè)，這就要求施工人員需提前規(guī)劃好排漿孔以及泥漿池，在施工完成后進(jìn)行集中處理。

3.4 土釘掛網(wǎng)噴砼

調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)及開挖過程中，工程需根據(jù)四側(cè)側(cè)壁施工需求來設(shè)計(jì)不同的施工方案。通過實(shí)地勘察可知，調(diào)節(jié)池基坑北側(cè)施工條件較為復(fù)雜，此時(shí)需采用放坡開挖以及土釘掛網(wǎng)噴砼的方式開展支護(hù)工作。在施工過程中，需注意以下兩點(diǎn)：第一，在挖土、修坡的過程中，需重點(diǎn)關(guān)注土方的放坡系數(shù)；第二，在成孔、插筋、注漿的過程中，需嚴(yán)格審核土釘掛網(wǎng)支護(hù)參數(shù)（詳見表2），確保其在符合《深圳市基坑支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SJG05-2011）的同時(shí)，也能夠滿足工程支護(hù)需求[6]。

表2 土釘掛網(wǎng)支護(hù)參數(shù)表

3.5 基坑土方開挖

經(jīng)過實(shí)地勘探，該基坑需采用分層分段開挖的施工方法，確保場地高程最終能與支護(hù)樁樁頂高度保持一致，為后續(xù)的支護(hù)樁施工工序打下基礎(chǔ)。在土方開挖過程中，需注意以下要點(diǎn)：第一，在基坑土方開挖之前，需根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的參數(shù)，明確其具體的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，確保該層已經(jīng)達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度之后才能進(jìn)行下一步驟，例如，支護(hù)樁需養(yǎng)護(hù)七天以上，樁身砼強(qiáng)度需達(dá)到80%以上，再如，冠梁、腰梁砼強(qiáng)度需達(dá)到75%以上；第二，在該工程施工多采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開挖，此時(shí)需要做到人機(jī)協(xié)同，配合開展施工作業(yè)，在此過程中，施工人員需牢記施工安全條例及相關(guān)行為準(zhǔn)則，將生命安全放在第一位；第三，在施工過程中，施工人員需定期或不定期檢查溝壁邊坡的具體情況，并根據(jù)土層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)變化，及時(shí)調(diào)整施工方案；第四，因?yàn)橹苓呁翆映兄亓τ邢?，所以在基坑開挖過程中，需規(guī)劃出施工范圍，并將施工區(qū)域外擴(kuò)10m，嚴(yán)禁重載車輛進(jìn)入施工范圍，施工原材料的堆放場地也需額外規(guī)劃，避免給基坑土層帶來超負(fù)荷壓力。

3.6 預(yù)應(yīng)力錨索施工

預(yù)應(yīng)力錨索施工的優(yōu)勢在于通過錨頭把滑體和穩(wěn)固巖層連接在一起，從而有效加固基坑邊坡，并能夠增強(qiáng)邊坡強(qiáng)度。在調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)及開挖過程中，該工序施工流程如下：鉆機(jī)就位、成孔——錨索制作、存儲(chǔ)——安裝錨筋——壓力注漿——鋼筋砼腰梁施工——預(yù)應(yīng)力鎖定。

在施工過程中，需嚴(yán)格遵守工程原材料質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)。例如，鋼絞線應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224）的規(guī)定；拌合水的水質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63；預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器的性能，均應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T14370的規(guī)定等。

3.7 基坑排水

由于場地周邊水資源豐富，且河道水與地下水具有互通性，所以在調(diào)節(jié)池施工過程中，基坑排水是重中之重，也是確保整體工程施工安全質(zhì)量的關(guān)鍵所在。為了避免地下水滲入基坑，對周邊土層產(chǎn)生負(fù)面影響，需設(shè)置排水溝阻斷周邊水資源的匯入，針對地表滲水問題，需采用掛網(wǎng)噴砼的方式進(jìn)行預(yù)防。與此同時(shí)，需結(jié)合工程需求、地質(zhì)特點(diǎn)等，設(shè)置排水明溝、集水井等設(shè)施，并根據(jù)當(dāng)?shù)赜晁闆r，必要時(shí)需做好臨時(shí)排水方案，為調(diào)節(jié)池基坑支護(hù)及開挖工程安全質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.結(jié)束語

通過考察并分析東坑水綜合整治工程方案可知，基坑支護(hù)及開挖工程方案的具體實(shí)施要做到因地制宜、因時(shí)制宜，結(jié)合工程需求、地質(zhì)情況、周邊施工環(huán)境等多重因素，針對性設(shè)計(jì)施工方案，采用最恰當(dāng)?shù)氖┕し椒?，在施工原材料、施工技術(shù)貼合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，有序開展施工工作，才能為工程總體質(zhì)量以及施工安全工作保駕護(hù)航。