晉豐二期造氣循環水基坑支護及地基處理方案

李高懷

1 工程概況

晉豐二期造氣循環水工程位于廠區中部主馬路東側，東鄰一期造氣沉淀池，西鄰一期管架，北側為一期氣柜，南側為備件庫，工程包括北沉淀池、南沉淀池、水池、泵房和冷卻塔;北沉淀池基坑擬挖9 m，在二期造氣沉淀池基坑開挖前未進行有效的支護，直接開挖，致使在基坑開挖至7 m深時發生嚴重垮塌;南沉淀池、水池、泵房和冷卻塔基坑擬挖5 m;為保證基坑安全開挖和造氣循環水工程的安全施工及后期正常使用，保障既有構筑物的正常使用，對造氣循環水基坑支護及地基處理工程進行施工圖設計。

2 地質條件

根據二期勘察報告及現場踏勘可知，擬建造氣循環水工程地基坐落在一期填方區上，0 m～-8.5 m為雜填土，夾含大量石渣，-6.5 m～-8 m全部為石渣，推薦承載力標準值為50 kPa;-8.5 m～-11.8 m為回填強夯土，推薦承載力標準值為160 kPa;-11.8 m以下為風化砂巖，推薦承載力標準值為200 kPa。

3 邊坡穩定性及地基承載力分析

根據現場踏勘，北沉淀池基坑由于人工切方，坡體內巖土體初始應力狀態改變，在坡腳附近出現剪應力集中區，坡頂和坡面出現張應力區，坡體應力的變化直接引起邊坡的變形破壞，開挖過程中振動影響，使坡面巖土體產生松動滑塌，導致無法進行進一步深挖，也影響到既有構筑物的安全;南沉淀池、水池、泵房和冷卻塔基礎坐落于回填區，原地基承載力及變形量不能滿足要求;綜上需對基坑和回填地基進行支護和處理。

4 設計依據

1)JGJ 79-2002，J 220-2002建筑地基處理技術規范;2)GBJ 86-85錨桿噴射混凝土支護技術規范;3)JBJ 120-99建筑基坑支護技術規程;4)GB 50330-2002建筑邊坡工程技術規范;5)CECS 22∶90土層錨桿設計與施工規程。

5 設計原則

設計原則是安全可靠，經濟合理。

6 主要工程措施

1)東側、北側、西側支護用旋噴樁樁徑600 mm，樁距 0.5 m，東坡局部采用雙排樁，排距0.5 m，梅花形布置，樁體固化材料采用普通硅酸鹽32.5級水泥，灌灰量要求不得小于250 kg/m，樁底坐落于穩定巖石上。2)南沉淀池、水池、泵房及冷卻塔地基處理用旋噴樁樁徑700 mm，樁距1.5 m，排距1.3 m，梅花形布置，樁體固化材料采用普通硅酸鹽32.5級水泥，灌灰量要求不得小于260 kg/m，樁底位于穩定巖石上。3)錨桿鉆孔孔徑150 mm，傾角為15°～20°，東側考慮避讓一期沉淀池，傾角可取大值;鉆孔采用0.5水灰比水泥漿灌注，錨桿孔兼作周圍松散回填巖土體的固結灌漿孔。4)噴射混凝土面層厚度為10 cm，配合比采用水泥∶碎石∶砂子=1∶2∶2，水泥采用普通硅酸鹽 32.5級水泥，鋼筋網采用φ 6.5 mm，鋼筋按200 mm×200 mm綁扎制作，掛1層網，坡頂做0.5 m護頂，網片在坡頂上翻0.5 m，頂部以通長φ 12 mm螺紋鋼做主筋并用1 m間距0.5 m長的短土釘固定;錨桿墊板規格為250 mm×250 mm×8 mm，錨桿加強筋為雙向φ 12 mm螺紋鋼，橫向為通筋，縱向長0.5 m。

7 施工順序

東坡旋噴樁→西坡錨噴→北坡旋噴樁→東坡錨噴→南沉淀池旋噴樁→水池旋噴樁→泵房旋噴樁→冷卻塔旋噴樁，現場在保證基坑邊坡穩定的情況下根據施工總體安排進行支護施工及樁基施工。1)邊坡錨固工程施工原則要求按照錨孔鉆造、錨桿制安、錨孔灌漿、網片制安、噴射混凝土和錨桿張拉鎖定等工序依次進行，各工序在保證主要施工順序和工藝要求條件下，可以統籌安排，以加快施工進度。2)旋噴樁主要施工工序為機具就位、貫入噴射管、噴射注漿、拔管和沖洗。

8 施工要求

8.1 總體要求

1)基坑開挖應在上部支護工程達到強度要求后方可進行，并應分層分段開挖，每次開挖深度不得大于4 m，以防支護工程強度未達標準強度前或在零星施工中遭到破壞不便于下一循環施工。2)施工中加強工地巡視，備有應急措施，確保施工安全。3)各項工程必須嚴格按設計要求施工，遵循相應規范，確保施工質量。

8.2 旋噴樁施工

1)施工前應根據現場環境和地下埋設物的位置情況，復核設計孔位，偏差不得超過±5 cm。2)技術參數:旋噴壓力:20 MPa～24 MPa;旋轉速度:20 r/min～22 r/min;提升速度:20 cm/min～30 cm/min;漿液水灰比1∶1。施工時可根據現場情況適當調整工藝參數。3)旋噴樁施工時必須采用間隔跳打的方式施工。4)當噴射管貫入土中，噴嘴達到設計標高時，即可按旋噴工藝要求提升噴射管，旋轉噴射成樁。5)噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm。6)在高壓噴射注漿過程中出現壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應查明原因并及時采取措施。7)旋噴過程中做到“不返漿不提升”，保證將回填土石方固結密實。8)承載樁在成樁后必須進行樁頭回灌。

8.3 預應力錨桿施工

1)錨桿孔位測放應準確，偏差不得超過±5 cm。2)成孔采用干鉆施作，嚴禁用水鉆進，以防錨桿施工導致邊坡工程地質條件惡化。3)自由段抹涂黃油，套聚乙烯管，且端部綁扎。4)錨桿孔設計孔徑150 mm，鉆孔完成后必須用高壓風(風壓大于 0.4 MPa)進行清孔，以免降低水泥砂漿與孔壁的粘結強度。5)錨桿用φ 25 mm螺紋鋼焊接而成，鋼筋必須由正規廠家生產，符合規范要求。6)錨桿注漿采用從孔底到孔口返漿式注漿，注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa，在漿液未完全固化前不得拉拔和移動錨桿。7)錨桿鎖定拉力為50 kN。

8.4 錨桿施工

1)錨桿孔位測放應準確，偏差不得超過±5 cm。當成孔過程中遇有障礙需調整孔位時，不得損害支護原定的安全程度。2)成孔采用干鉆施作，嚴禁用水鉆進，以防錨桿施工導致邊坡工程地質條件惡化。3)錨桿成孔孔徑150 mm，鉆孔完成后必須用高壓風進行清孔，以免降低水泥砂漿與孔壁的粘結強度。4)錨桿用φ 25 mm螺紋鋼焊接而成，鋼筋必須由正規廠家生產，符合規范要求。5)錨桿注漿應采用從孔底到孔口返漿式注漿，注漿壓力0.3 MPa～0.5 MPa，在漿液未完全固化前不得移動錨桿。

8.5 掛網噴漿施工

1)在噴射混凝土前，面層內的鋼筋應牢牢固定在邊壁上，并符合規定的保護層厚度要求。鋼筋網片可用插入土中的錨桿固定，在混凝土噴射下應不出現振動。2)噴射混凝土時，射距宜在0.8 m～1.5 m的范圍內，并從底部逐漸向上部噴射。射流方向應垂直指向噴射面，但在鋼筋部位，應先噴填鋼筋前方，防止在鋼筋背面出現空隙。3)水壓應高于風壓100 kPa～150 kPa，噴射手應根據噴射效果及時調整水灰比，噴射混凝土的粗骨料最大粒徑不宜大于12 mm，噴射混凝土水灰比一般為0.35～0.45。4)噴射機的工作壓力，隨管路長度不同而不同，當管路長 20 m時，壓力控制在150 kPa左右，以后管路每增加1 m，壓力相應增加 20 kPa～30 kPa。5)噴射混凝土厚度要均勻，勿使鋼筋網及錨桿或錨桿頭外露。6)噴射混凝土完成后應至少養護7 d，可根據當地環境條件，采取連續噴水、織物覆蓋澆水或噴涂養護劑等養護方法。

9 其他

1)本設計方案是建立在現場踏勘和二期勘察報告的基礎上，由于地質情況的復雜和資料的局限，因而病害治理設計應是動態設計，在施工過程中視情況實施動態設計是必須的。2)本工程為二期工程，在施工過程中難免受既有建筑物的影響，如遇此類情況可在保證邊坡安全性的前提下作適當的調整。

[1] 李宇升.基坑工程地下水回灌研究[J].山西建筑，2008，34(20):131-132.