夏國(guó)春 程永華 張 宏

(江蘇省水利建設(shè)工程有限公司 揚(yáng)州 225002)

1 工程概況

泰州口岸船塢瀕臨長(zhǎng)江，廠區(qū)位于長(zhǎng)江大堤外側(cè)，原為堤外灘涂，經(jīng)吹填砂后廠區(qū)高程為5.0～6.0m，塢口處高程約為3.5m。船塢有效尺寸為:350m×55m×13.50m，塢室頂高程6.0m，塢口段縱向長(zhǎng)度28m(門(mén)座段長(zhǎng)度8.5m、門(mén)檻段4.0m、門(mén)內(nèi)段15.5m)，總寬度為81.5m(北塢墩為獨(dú)立塢墩，寬度7m;南塢墩為船塢的水泵房，寬19.5m)。塢口段底板底標(biāo)高均為-10.2m，水泵房底板底標(biāo)高-13.2m。塢口深基坑支護(hù)剖面見(jiàn)圖1。

圖1 塢口深基坑支護(hù)剖面

2 塢口工程的施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

a.塢口瀕臨長(zhǎng)江，塢口段臨江側(cè)岸坡較陡，坡比約1∶1.5，由于吹填砂后堆載較大，施工初期岸坡土體發(fā)生淺層滑動(dòng)，基坑外側(cè)土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，給支護(hù)體系的實(shí)施帶來(lái)了不可預(yù)見(jiàn)的難題。

b.塢口處的泵房、塢墩由多層組成，最深處達(dá)16.5m，進(jìn)行大開(kāi)挖施工不具備條件，采用了深基坑施工技術(shù)，建筑物采用逆作法施工。深基坑長(zhǎng)81.5m，寬28m，最深處達(dá)16.5m，面積為2282m2，基坑面積大，對(duì)支護(hù)體系的強(qiáng)度、剛度要求高，施工難度大。

c.從揭示的土層來(lái)看，多為粉砂、粉細(xì)砂層，局部為粉質(zhì)黏土，地下水承壓水頭較高，地下水補(bǔ)給豐富，且受長(zhǎng)江潮汐影響，地下水位變化復(fù)雜，因此做好基坑的防滲，降低地下水位是本工程的施工關(guān)鍵。

d.在考慮支護(hù)體系安全的同時(shí)還需考慮拆除的方便，便于后續(xù)工序的施工。

3 施工方案的設(shè)計(jì)

3.1 臨江側(cè)岸坡土體加固

原設(shè)計(jì)在長(zhǎng)江側(cè)的圍護(hù)樁外側(cè)5m打一排鋼板樁，在板樁與圍護(hù)板之間用黃砂回填，以保證沿江側(cè)塢口外土體的整體穩(wěn)定，但由于長(zhǎng)江邊坡坡度較陡且塢口部分位置處于岸坡上，而江灘經(jīng)吹填土后，堆載較大，發(fā)生了滑動(dòng)，后改為采用編織帶沖填土筑寬5m的護(hù)岸，并采用拋石護(hù)坡防護(hù)，以便于圍護(hù)樁的施工及基坑的穩(wěn)定。在塢口臨長(zhǎng)江側(cè)及兩側(cè)高程3.50m圍護(hù)灌注樁頂圈梁上設(shè)置混凝土擋水墻，并與兩側(cè)的護(hù)岸土體組成施工期的防汛圍堤。

3.2 圍護(hù)體系設(shè)計(jì)

經(jīng)多種方案比較，基坑支護(hù)采用φ1000@1150鉆孔混凝土灌注樁，樁長(zhǎng)25m、樁底標(biāo)高-23.85m，鉆孔灌注樁擋土側(cè)采用一排φ1000@800的擺噴止水帷幕組成船塢封閉的止水體系，考慮到塢口止水帷幕在工程實(shí)施中的重要性，加之土體二次滑坡的不確定因素，在塢口前沿及兩側(cè)增加一排規(guī)格為φ1000@800的高壓旋噴樁，即增加一道止水帷幕，既作為施工期臨時(shí)止水帷幕，同時(shí)在船塢完建期也兼作塢口底板的一道永久止水帷幕，對(duì)塢口區(qū)的防滲起到“雙保險(xiǎn)”的作用，止水帷幕底標(biāo)高為-26.0m。圍護(hù)體系及支撐平面見(jiàn)圖2。

圖2 第一道支撐平面

3.3 支撐體系的設(shè)計(jì)

塢口段內(nèi)設(shè)三道支撐體系，泵房段內(nèi)設(shè)四道支撐體系，第一道支撐在灌注樁頂澆混凝土圈梁，采用鋼筋混凝土支撐梁結(jié)構(gòu)，第二、三、四道采用角支撐和對(duì)支撐相結(jié)合的鋼管支撐體系。

3.4 基坑底的加固設(shè)計(jì)

基坑開(kāi)挖土深度最深處達(dá)16.5m，開(kāi)挖區(qū)卸土較多，在灌注樁墻后土的土體在重力及地面荷載作用下易引起坑底隆起。同時(shí)由于地基為砂土，地下水較高，水頭差較大，防滲帷幕一旦不封閉或受到破壞，在動(dòng)水壓力作用下，地下水會(huì)繞過(guò)支護(hù)墻連砂土一同涌入基坑，發(fā)生管涌，所以在基坑內(nèi)開(kāi)挖面以下沿圍護(hù)墻設(shè)計(jì)寬度、深度均為4m的高壓旋噴樁進(jìn)行坑內(nèi)被動(dòng)土壓力區(qū)加固。

3.5 基坑的降水設(shè)計(jì)

塢口處于長(zhǎng)江邊，地下水位高，且補(bǔ)給水源很近，地下承壓水位較高(高程5.50m)。坑支護(hù)設(shè)計(jì)采用了鉆孔灌注樁排樁圍護(hù)墻，排樁之間的外側(cè)用止水帷幕封閉，以隔斷基坑周?chē)难a(bǔ)給水，設(shè)計(jì)無(wú)降水要求。但結(jié)合此類(lèi)條件工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為保證工程安全順利施工，確定在塢口基坑內(nèi)布設(shè)8口深井，深井底高程為-26.0m。深井布置圖見(jiàn)圖3。

圖3 塢口降水井布置 單位:m

4 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

4.1 圍護(hù)灌注樁施工

塢口基坑圍護(hù)采用φ1000@1150鉆孔灌注排樁，樁長(zhǎng)25m。施工采用GPS—20回旋鉆機(jī)成孔，泥漿護(hù)壁，混凝土采用預(yù)拌混凝土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)管法水下混凝土澆筑。灌注樁采用連續(xù)施打的方法，即在前一根灌注樁混凝土澆筑后6～8h，繼續(xù)施工緊鄰的下一根樁，不采用跳打的工藝，突破了常規(guī)施工相鄰樁需間隔36h的規(guī)定，在基坑開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)樁體很好，沒(méi)有擾動(dòng)鄰樁，效果很好。

4.2 止水帷幕施工

在圍護(hù)灌注樁施工完后進(jìn)行灌注樁間高壓擺噴(間距為1150mm)止水帷幕的施工，隨后進(jìn)行塢口及泵房底板前沿及兩側(cè)一排規(guī)格為φ1000@800mm的高壓旋噴樁止水帷幕施工。

止水帷幕均采用三重管高壓旋噴的方法，即使用分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管，在高壓泵等發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周?chē)h(huán)繞一股圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低的壓力注入到被切割、破壞的地基中，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成大的固結(jié)體。當(dāng)噴嘴一面提升一面旋轉(zhuǎn)，則形成一個(gè)個(gè)旋噴樁;當(dāng)噴嘴一面提升一面擺動(dòng)，則形成啞鈴狀的凝結(jié)體，即擺噴墻。

在施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)漿液的初凝時(shí)間、注漿流量、風(fēng)量、壓力、提升速度等參數(shù)嚴(yán)格的控制，無(wú)論是擺噴樁，還是旋噴樁成樁效果都很好，在塢口基坑土方開(kāi)挖過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生漏水現(xiàn)象，僅發(fā)現(xiàn)幾處有滲漏點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)小滲漏點(diǎn)時(shí)，用快干水泥進(jìn)行了封堵，說(shuō)明防滲墻防滲效果較好。

5 基坑施工措施及土方開(kāi)挖

5.1 施工降排水

塢口基坑中布設(shè)了8口深井用來(lái)降低地下水，深井施工采用回旋鉆機(jī)成孔，孔徑為800mm，管井采用鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)井管，每節(jié)4m長(zhǎng)，內(nèi)徑為300mm。其施工工序?yàn)?井位放樣→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、鉆孔→回填底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的濾層→安放水泵、試抽→正常運(yùn)行。

深井在基坑土方開(kāi)挖前施工完畢，并開(kāi)始降水。基坑降水以保證基坑干施工為目標(biāo)，先期安排了4口井進(jìn)行預(yù)降水，其余4口作為備用井及觀測(cè)井用，為防止基坑內(nèi)外水土壓力差過(guò)大，同時(shí)為了基坑土方的順利開(kāi)挖，水位一直控制在開(kāi)挖面以下0.5～1.0m處，經(jīng)監(jiān)測(cè)降水效果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。隨著土方的開(kāi)挖，將混凝土井管不斷地拆除，直至坑底以上0.5m處。

5.2 土方開(kāi)挖

在塢口圍護(hù)灌注樁及止水帷幕完成后，基坑中部土方采用水力挖泥機(jī)組開(kāi)挖。而沿圍護(hù)灌注樁內(nèi)側(cè)4m周邊范圍內(nèi)土方，由于坑底土體加固過(guò)程中有部分水泥漿殘留在上部土層中，土體強(qiáng)度較高，只得采用1臺(tái)0.35m3挖掘機(jī)開(kāi)挖，通過(guò)一次翻土送至水力挖塘機(jī)組二次開(kāi)挖。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)要求，土方開(kāi)挖分四次到底，預(yù)留50cm厚保護(hù)層土方采用人工開(kāi)挖。

6 基坑支撐體系施工

6.1 支撐施工順序

第一道鋼筋混凝土支撐施工→土方開(kāi)挖至第二道支撐底標(biāo)高→安裝第二道鋼支撐→挖土至第三道支撐底→安裝第三道支撐→挖土→安裝第四道局部支撐→挖土→土建施工

6.2 鋼筋混凝土支撐施工

第一道鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)施工前先對(duì)圍護(hù)灌注樁樁頭進(jìn)行處理，使樁頭頂位于第一道支撐梁底高程，并將樁頭中的主筋整理后伸入梁內(nèi)，同時(shí)對(duì)地基進(jìn)行夯實(shí)，用素混凝土封底，然后進(jìn)行鋼筋的綁扎，最后立模澆筑混凝土，混凝土圈梁及支撐梁澆筑一次成型，從一側(cè)向前推進(jìn)，混凝土采用商品混凝土，成型后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行其下土方開(kāi)挖。

6.3 鋼支撐安裝施工

6.3.1 鋼支撐安裝順序

雙拼鋼圍檁地面拼制→鋼牛腿、支架安裝焊接→鋼圍檁吊裝就位→水平支撐梁安裝→施加軸力→支撐節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)。

6.3.2 鋼支撐安裝施工

土方開(kāi)挖至低于支撐標(biāo)高1m后，將圍護(hù)樁部分鋼筋保護(hù)層剝?nèi)ヂ冻鲋鹘睿谥鹘钌虾附优Ｍ燃爸Ъ埽_保牛腿及支架上表面高程符合安裝要求，鋼圍檁采用2H700×300雙拼型鋼，分段吊裝安裝于牛腿上，鋼圍檁與圍護(hù)灌注樁之間間隙用C40混凝土填實(shí)。鋼圍檁分段安裝好后，再將其焊接連成整體。

支撐采用φ609×16鋼管，安裝用吊車(chē)將預(yù)拼好的對(duì)撐吊擱于牛腿及支架上，臨時(shí)固定好后再施加軸力。利用立柱托架梁作支撐安裝的擱置點(diǎn)，由于基坑跨度較大，選用50t履帶吊停在基坑一側(cè)，將圍檁、鋼支撐吊入坑內(nèi)，坑內(nèi)用200型挖掘機(jī)配合吊運(yùn)。

6.3.3 軸力施加

鋼支撐設(shè)計(jì)要求每根支撐施加應(yīng)力值為500kN，由一臺(tái)QF100—20型液壓油泵站配兩臺(tái)100t分離式千斤頂，在支撐端頭活絡(luò)頭端部施加應(yīng)力。為減少應(yīng)力的擴(kuò)散，分二次施加應(yīng)力，第一次施加預(yù)應(yīng)力50%，并二次收緊螺栓，后開(kāi)始第二次應(yīng)力施加，第二次施加到設(shè)計(jì)值105%，然后下好鍥鐵并點(diǎn)焊封口，并將支撐與牛腿及支架焊好。

6.3.4 鋼支撐安裝過(guò)程中控制要點(diǎn)

a.所有的焊縫必須按設(shè)計(jì)圖紙要求施工，并不得小于8mm，焊縫應(yīng)滿(mǎn)焊，表面要求焊波均勻，不準(zhǔn)有汽孔、夾渣、裂紋、肉瘤等現(xiàn)象，對(duì)受拉受剪力的焊縫必須敲掉藥皮檢查，防止虛假焊。

b.托架梁標(biāo)高必須嚴(yán)格控制，誤差控制在30mm以?xún)?nèi)，托架橫梁與立柱預(yù)埋件接觸面必須滿(mǎn)焊，并確保強(qiáng)度。

c.鋼管支撐拼接要拉通線校正順直度，螺栓必須穿向一致，兩次旋緊，螺栓外露不得少于二牙，特別要防止支撐底面螺絲不遺漏。

d.每道支撐安裝后，及時(shí)按設(shè)計(jì)要求施加預(yù)應(yīng)力。當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加至設(shè)計(jì)要求并加好鋼鍥鐵頂緊后，方可拆除千斤頂。考慮所加預(yù)應(yīng)力損失10%～15%，在施加時(shí)軸力值應(yīng)達(dá)設(shè)計(jì)值100% ～105%，對(duì)施加預(yù)應(yīng)力的油泵裝置要經(jīng)常檢查，確保施加應(yīng)力的準(zhǔn)確性。

e.當(dāng)預(yù)埋鐵有偏位時(shí)，則將兩個(gè)預(yù)埋鐵中心拉線進(jìn)行調(diào)整，防止施加預(yù)應(yīng)力后由于支撐和預(yù)埋件不均勻接觸而導(dǎo)致偏心受壓;在支撐受力后，必須嚴(yán)格檢查并杜絕因支撐和受壓面不垂直而發(fā)生徐變，從而導(dǎo)致基坑支護(hù)排樁墻水平位移持續(xù)增大乃至支撐失穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。

7 安全監(jiān)測(cè)

深基坑支護(hù)體系的安全監(jiān)測(cè)工作尤為重要，施工中成立了專(zhuān)門(mén)的安全監(jiān)測(cè)工作小組，配備了專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)工作。在內(nèi)支撐梁中埋設(shè)了應(yīng)力計(jì)，用以觀測(cè)應(yīng)力是否在設(shè)計(jì)計(jì)算的范圍內(nèi)，同時(shí)在頂圈梁上埋設(shè)了位移觀測(cè)點(diǎn)，及時(shí)掌控位移的變化情況。根據(jù)計(jì)算，混凝土支撐梁設(shè)定報(bào)警值7000kN，鋼支撐梁設(shè)定報(bào)警值3000kN，通過(guò)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，測(cè)得混凝土梁支撐的最大內(nèi)力為5390kN，第一層鋼支撐最大內(nèi)力為2349kN，第二層鋼支撐最大內(nèi)力為2286kN，第三層鋼支撐最大內(nèi)力為1045kN，均在可控范圍內(nèi)，平面位移觀測(cè)無(wú)明顯變化，保證了基坑支護(hù)體系施工期的安全可靠。

8 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，因場(chǎng)地限制或功能要求，高層建筑的深基坑越來(lái)越多，而本工程不同的是深基坑是在長(zhǎng)江邊，深度較深，面積較大，防滲要求高，一旦失事將是災(zāi)難性的，所以不僅對(duì)基坑設(shè)計(jì)提出了很高的要求，而且要求施工合理組織，圍護(hù)樁必須完整，滿(mǎn)足剛度要求，內(nèi)支撐不能發(fā)生變形，防滲體系要求全封閉，降水系統(tǒng)要求將地下水降至開(kāi)挖面以下，但又不宜降得太深。對(duì)支護(hù)體系應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，并作好分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的組織，工程得到了順利的實(shí)施。

1 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.建筑施工手冊(cè)［M］.第四版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

2 JGJ 120—99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

3 劉建航，候?qū)W淵.基坑工程手冊(cè)［M］.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

4 JTJ 332—98干船塢塢工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.