淺談鋼管樁與止水帷幕在深基坑支護中的應用

解建軍

深基坑支護方法較為常見的有鋼板樁、水泥土樁墻、地下連續墻、土釘墻、逆作法、內支撐體系等。鋼管樁支護和水泥深層攪拌樁止水帷幕是鋼板樁與水泥土樁墻兩者并用的一種支護形式，適用于地質條件較差的地質結構。鋼板樁(U形、Z形、H形、鋼管和組合型截面)連續樁排，在軟土中打設方便，有一定擋土能力，當基坑深度不太深時往往是考慮的方式之一。深層攪拌水泥土樁墻，是采用水泥作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和水泥強制攪拌形成水泥土，利用水泥和軟土之間所產生的一系列物理—化學反應，使軟土硬化成整體性的并有一定強度的擋土、防滲墻。深層攪拌水泥樁既可擋土又可形成隔水帷幕，對于平面任何形狀開挖深度不很深的基坑皆可用作擋土支護結構，比較經濟。

1 工程概況

山西安泰煉鋼二期工程原料供應設施Z1轉運站工程，設計分兩部分，一部分為地下式鋼筋混凝土箱形結構，另一部分為地上一層鋼筋混凝土框架。地下部分為深基坑施工，其混凝土底板分兩層標高，底板墊層底標高最深處分別為－9.450 m及－5.650 m，長12 m，寬6 m。地坑不同的底板標高連接著兩條皮帶機輸送通廊，一條通廊與原料庫連接，另一條通廊通向煉鋼生產廠房。與原料庫連接的通廊底標高為－5.650 m，與煉鋼廠房連接的通廊，設計為斜通廊，角度為26°，最深處底標高為－8.5 m。此轉運站東邊距馬路約8 m，西邊距受料坑約8.570 m，北邊臨近廠區的樊王河邊，距離約7 m，南面煉鋼異形坯廠房，距離約6 m，而且臨樊王河邊埋設有煉鋼生產的工藝管道。新建Z1轉運站四周距原有建筑物較近，施工場地工作面異常窄小，施工難度大，地下部分施工需采取支護措施。

2 技術問題分析及措施選擇

1)水文地質情況。根據巖土工程勘察報告表明:工程施工區域場地土質自上而下依次為:第一層為雜填土，平均厚度2.150 m;第二層為粉質粘土，平均厚度6.430 m。該層內部包括兩個亞層:①粉土，平均厚度3.920 m;②細砂，平均厚度1.470 m;第三層為粉土，平均厚度5.3 m;其他土層對基坑的止水、降排水及支護影響不大。第一層土質中存在地表水，水量較為豐富，第二層土質為含水層，水位埋深在2.0 m～5.6 m之間。根據其他工程施工時開挖的土方工程情況，該層在3 m左右有1.0 m厚的流砂層。2)深基坑支護降水方案的選擇。根據建筑物周邊的情況，土方工程大開挖不具備施工條件，施工又處于雨季，地下水比較豐富，深井降水很容易引起南側煉鋼連鑄異形坯廠房基礎的沉降，且影響東道路的正常通行。3)圖紙原設計深基坑的支護措施為地下連續墻，考慮到地下連續墻的施工工期較長，無法滿足施工進度要求，針對以上工程特點及要求，經綜合考慮，反復論證，最后決定轉運站地下深基坑四周采取支護樁配以止水帷幕樁的方法施工，降水采取基坑明排水措施施工。支護樁采用φ480×10鋼管支護樁，止水帷幕樁采用深層攪拌水泥土樁，兩噴四攪的施工工藝。

3 施工要點

3.1 鋼管支護樁

支護樁采用鋼管支護樁施工，鋼管采用φ480×10螺旋管。基底標高為－9.450 m，基坑四周鋼管支護樁間距為500 mm，樁底標高控制在－20.000 m;基底標高為－5.650 m，基坑三面鋼管支護樁間距為2 000 mm，樁底標高控制在－12.000 m。鋼管支護樁采用DZ90型柴油打樁機施工。鋼管支護樁施工過程中的控制重點:1)鋼管樁本體鋼管的接口，鋼管樁的接口位置強度一定要等強度對接;2)鋼管支護樁樁體的垂直度嚴格控制;3)鋼管樁施工前一定認真核對樁位與基坑本體的關系，確保土方開挖后基坑本體能夠順利施工。為了加強支護樁的整體剛度，土方開挖過程中，深基坑三面鋼管支護樁部分采用鋼板將深基坑所有鋼管樁焊接成整體，并且在基坑南面鋼管支護的兩個角進行型鋼支撐加固，增強支護樁抗傾倒力。

3.2 粉噴帷幕樁

止水帷幕采用粉噴深層攪拌樁，樁徑500 mm，樁底標高均按－16.000 m施工，縱橫間距均為300 mm，三角形布置，水泥采用礦渣 P.S32.5 水泥，用量 60 kg/m，水灰比 0.6～0.8，采用兩噴四攪的施工工藝(粉噴帷幕樁施工定位及施工順序見圖1)。深層攪拌水泥土樁的施工工藝流程:定位→預攪下沉→噴漿攪拌上升→重復攪拌下沉→重復攪拌上升→完畢。施工過程中關鍵是控制攪拌樁機下沉的深度，提升速度必須均勻且滿足噴粉數量要求，樁體與樁體搭接要符合設計要求，以形成整體。在止水帷幕樁施工開始不得因種種原因停工，施工前必須準備充分。不僅要考慮到施工所必需的材料供應、斷電及設備維修等情況，還要考慮自然條件的影響，比如刮風、下雨等。

4 結語

該轉運站深基坑施工原設計為地下連續墻，但其施工成本高及工期長，無法保證業主工期要求，且施工場地小，施工難度大，危險性高等，也不適合采用地下連續墻施工。為此，業主請求我方采取有效措施，采取切實可行的施工方案，確保工程按期交付。經反復論證，決定采用支護樁配以止水帷幕樁，基坑設置明排水的聯合施工方案，該方案報予業主，業主完全同意，并立刻批準。

本方案在實際工程施工中取得了明顯效果，并且得到建設單位的一致好評。采用此聯合方案實際工期僅僅為27 d(其中鋼管支護樁施工15 d，帷幕止水樁施工12 d)，提前13 d完成施工任務。土方開挖后，帷幕立壁沒有出現滲漏。這說明此深基坑支護降水綜合利用方案可行，根據不同周圍環境采取不同的施工措施，如果考慮到支護樁支護土體側壓力，還可以考慮在止水帷幕樁外側采取挖土卸荷辦法。本工程采用鋼管支護樁主要是為了縮短工期，若工期允許的情況下，支護樁采用鉆孔灌注樁施工成本會大大的降低。此聯合方案適應于基坑深度在10 m左右的深基坑施工。

［1］程海濤，柳學花.灌注樁組合止水帷幕基坑支護施工技術研究［J］.山西建筑，2010，36(13):93-94.