光明水廠凈水處理綜合體基坑支護施工技術研究

林 威

（深圳市路橋建設集團有限公司，廣東深圳）

引言

在水廠凈水處理綜合體建設中，基坑支護施工技術的研究有重要意義。首先，水廠凈水處理綜合體建設往往涉及深基坑的開挖與支護，如地下水處理設施、污水處理設施等[1]。因此研究基坑支護施工技術有助于確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。其次，水廠凈水處理綜合體建設通常需在復雜地質(zhì)條件下進行。這些地質(zhì)條件對基坑支護施工提出更高要求，需研究和探索適合不同地質(zhì)條件的基坑支護施工技術[2]。研究水廠凈水處理綜合體基坑支護施工技術，可提高工程的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益，為水廠凈水處理綜合體的建設貢獻技術創(chuàng)新和進步。本文將以光明水廠凈水處理綜合體基坑支護施工項目為例，開展對其基坑支護施工技術的研究。

1 基坑土方開挖施工

采用土方分層分段的方式開挖基坑，以加固帶與后澆帶為分界，將施工區(qū)分成若干施工區(qū)。開挖深度和分段長度為土釘(錨桿)以下0.50 m 和50 m。在完成對其中一個區(qū)域兩邊開挖取土后，進行護坡支護，再對中間區(qū)域開挖取土[3]。針對一個斷面擬布設3 臺大型挖掘機，兩側(cè)可同時選用小型挖掘機進行對邊坡的修整和對基坑底部的整平處理。第一層的土方開挖必須趕在基坑工程圍護樁施工前完成，施工準備工作要有序到位[4]。在預挖階段，必須在支護結(jié)構(gòu)的剛性達到設計剛性后，方可進行預挖[5]。如果選擇土釘墻為支護系統(tǒng)，對水泥基材料的養(yǎng)護年齡應該超過2 天，才能進行開挖。圖1 為基坑兩端取土方法平面示意。

圖1 基坑兩端取土方法平面示意

基坑內(nèi)土方的高差應當控制在1.5 m 以下，且坡度不大于45°。在挖土時，避免挖掘機與支撐樁相撞，在坡頂2 m 以內(nèi)，不允許堆放其他材料。當基坑達到坑底后，在機械作業(yè)的同時，還需人工修整基坑底部，并逐漸縮小挖掘孔。在距離基坑平面20 cm處，為防止受到土體干擾，必須用手挖。

2 基坑支護用泥漿制備

將光明水廠凈水處理綜合體項目的基坑支護結(jié)構(gòu)選為鋼筋混凝土灌注樁+高壓旋噴樁與攪拌樁的咬合樁。結(jié)合該類型支護結(jié)構(gòu)的特點，采用攪拌樁-灌注樁-高壓旋噴樁的順序進行施工。通過勘查發(fā)現(xiàn)該工程場地為粉質(zhì)黏土，旋挖成孔速率過快，需單獨配制一種新的護壁泥漿。制備泥漿材料的性能指標見表1。

表1 制備泥漿材料性能指標

按照表1 完成對泥漿材料的制備，要求循環(huán)泥漿中黏性土比控制在1.1～1.2 范圍內(nèi)；砂土比控制在1.1～1.3 范圍內(nèi)；砂夾卵石比控制在1.2～1.5 范圍內(nèi)。黏性土黏度控制在16 s～25 s 范圍內(nèi)；砂土黏度控制在24 s～34 s 范圍內(nèi)，含砂率應小于6%，膠體率應超過95%。

3 護筒埋設與旋挖成孔灌注樁施工

光明水廠凈水處理綜合體項目淤泥質(zhì)土厚度為14～26 m，為確保施工作業(yè)的安全，需將鋼制護筒的長度增加到5.5 m，護筒應當超出地面250 mm，將內(nèi)徑設置為大于樁徑120 mm。在旋挖成孔施工時應當注意在成孔之前，或者在提起鉆斗時，都要檢查鉆頭的防護裝置，并且要檢查鉆頭的磨損狀況、直徑，并且清除鉆斗中的廢土。在鉆成孔的過程中，需要檢查鉆桿的垂直度。成孔時樁距應控制在樁徑4 倍以內(nèi)，及時清除殘渣，并使殘渣距樁孔至少6 m。當砂巖地層較厚時，應更換砂巖地層中的鉆頭，并減小旋轉(zhuǎn)鉆頭的進尺。在旋轉(zhuǎn)開挖的過程中，當形成的孔洞滿足了設計要求后，就必須清除孔洞中的虛土。

在灌注混凝土的過程中，需將管道嵌入混凝土中并安置到2～6 m 的深度。最后一次灌注混凝土時需要注意灌注量，超灌高度應當高于項目設計樁頂高度為1.2 m 以上，充盈系數(shù)應超過1.0。在灌注混凝土時，管道的埋入深度應控制在2～6 m 間，并不使管道脫離混凝土表面。灌注標高要在設計樁頂標高1.0 m 以上。在挖土時，不要用大型鏟斗撞擊樁頂，以免造成樁身斷裂。在設計樁頂面之上，留出20 cm 的人工破除距離。對旋挖鉆機施工支護樁挖出的土方，用鏟車將其儲存至現(xiàn)場指定的位置，不對成孔、灌注、下籠及其他工序造成影響，再統(tǒng)一運出場地。

4 清孔

為確保樁的質(zhì)量，本工程采取正向循環(huán)的方法。一次清孔是在旋挖完成的孔位就位后進行的，二次清孔是在放下鋼筋籠和混凝土管后進行的。正循環(huán)清孔是將泥漿通過橡膠管道連接到孔口灌水管，并將其輸送到孔底，其中懸浮物通過灌水管回到孔壁間環(huán)填料中，再流入沉淀池、循環(huán)溝，最終再流入泥漿池，使其得到再利用。圖2 為正循環(huán)清孔示意。

圖2 中，A 表示鉆頭；B 表示泥漿循環(huán)方向；C 表示沉淀池；D 表示泥漿池；E 表示泥漿泵；F 表示鉆桿；G 表示鉆機回轉(zhuǎn)裝置。在清孔過程中需注意，對于第一次清孔，可使用鉆機操作。將鉆頭抬離孔底0.2～0.3 m 的位置，并注入符合配制要求的泥漿，進行一次循環(huán)的清孔。對孔深不超過60 m 的樁基，需要在15～30 min 鐘內(nèi)完成清除工作；對于孔深超過60 m 的樁基，則需要花費30～45 min 的時間。第二次清井需要將符合配制條件的泥漿注入導管，并進行循環(huán)清井。在實際施工中，水下灌注混凝土時，導管底部與孔底之間的距離應保持在300～500 mm間。完成管道安裝后，需采用倒循環(huán)或正循環(huán)的方式進行第二次清孔。

5 實例應用分析

光明水廠凈水處理綜合體工程原始場地的地貌單位是一片殘丘斜坡，該區(qū)域是一片天然的山地，坡度為20°，高度大約25 m?？碧姐@孔的洞口平面高度為2.81～27.2 m，洞口的相對高差為25 m。人工填筑層主要為素填土，第四紀淤積層主要為和粉質(zhì)黏土；基巖為泥質(zhì)粉砂巖和細砂巖。通過分析鉆井資料，發(fā)現(xiàn)某些鉆孔的初始水位埋藏深度僅為0.0～5.6 m。同時，根據(jù)現(xiàn)場各鉆孔終孔24 小時后的水位測定結(jié)果，現(xiàn)場地下水的穩(wěn)定水位在0.20～10.70 m 之間，標高在3.08～16.58 m 之間，且地下水的水位受地形的影響，其高低與地下水的高低呈比例關系。該地區(qū)的地下水年際變化受其水位、季節(jié)等因素的影響，年際變化幅度在1～3 m 之間。基坑支護施工監(jiān)測頻率如表2。

表2 基坑支護施工監(jiān)測頻率

在明確監(jiān)測的基本頻率后，在基坑支護施工位置上任意選擇3 個位置，并分別布置測點，編號為G1、G2、G3，對三個測點在7 d 時間內(nèi)的累計沉降變化值進行記錄，并將結(jié)果繪制成圖3。

圖3 基坑支護施工測點7 d 累計沉降變化曲線

圖3 看出，三個測點的累計沉降變化值均沒有超過-5 mm～+5 mm 的范圍。根據(jù)該光明水廠凈水處理綜合體項目的建設要求，在進行基坑支護施工時，累計沉降變化值不超過-10 mm～+10 mm，不會影響施工以及后續(xù)綜合體的正常運行。另一方面，累計沉降變化值的有效控制也說明在應用本文提出的基坑支護施工技術后，基坑整體的穩(wěn)定性和安全性也得到提升。實例結(jié)果證明，本文設計的基坑支護施工技術具備極高的應用可行性。

結(jié)束語

本文以光明水廠凈水處理綜合體基坑支護設計與施工為例，為避免地面沉降以及實現(xiàn)對周圍建筑物的保護，設計一種全新的基坑支護施工技術，通過對施工中的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對該技術應用可行性的驗證。在實際基坑動力開挖過程中，由于位移場的改變，會引起周圍地面的不均勻沉降，如果沉降過大，將會對周圍建筑造成嚴重的影響。為此需在基坑支護過程中，強化對其進行監(jiān)測，并對其安全性進行實時評價，一旦發(fā)現(xiàn)其存在不安全現(xiàn)象，可及時加固。該基坑項目對樁頂水平位移、深層水平位移、基坑外的地表沉降、支撐軸力和管線累積沉降等進行監(jiān)測。