談地下水豐富的深基坑開挖施工技術

陳云東

(中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原 030024)

1 概述

1.1 地質情況

地質情況從上至下為:耕植土、可塑粉質粘土、軟塑粉質粘土、粉土、細砂、稍密圓礫、松散圓礫等。地下水十分豐富，地下水位為地面以下2.0 m(148.5 m)。場地內地層結構較復雜，土層類型較多且厚度變化較大，局部地段巖面起伏較大，巖土層均勻性較差，屬于不均勻地基，存在地基土強度變形和不均勻沉降問題。場地內土的類型劃分見表1。

表1 場地內土的類型劃分

1.2 周邊情況

肖家船閘位于桃花江右側江岸上，船閘左側為桃花江，江面寬80 m左右，正常水位147.2 m，洪水水位150.7 m，船閘右側為農田。

1.3 設計標準

桃花江肖家船閘主體建筑長70 m，寬20.8 m，基坑開挖留0.5 m工作面，開挖邊坡為1∶1，開挖深度為7.0 m，開挖采用分層開挖，設2.0 m平臺，在第一層開挖(深2.0 m)后沿基坑邊緣四周打高壓旋噴樁止水帷幕進行止水，在基坑內采用井點降水方式進行基坑內降水至基礎地面以下0.5 m，確保基坑基本處于無水狀態，再開挖至基底標高。

2 基坑施工方法對比分析及選擇

2.1 采用高壓旋噴樁止水帷幕施工方案

分層開挖第一層支護完畢，在平臺上沿基坑周圍打高壓旋噴樁進行止水，樁底標高打至基巖面或相對不透水層，將基坑四周地下水封住。樁徑1.0 m，樁間距0.7 m，雙排交叉相互咬合(見圖1，圖2)。

圖1 基坑高壓旋噴樁止水帷幕平面布置示意圖

止水帷幕施工完畢后，在基坑范圍內布置降水井點，采用能夠滿足抽水要求的抽水設備進行基坑降水，將基坑內水位降至基坑底以下后，基坑土體增強了自穩能力，再進行開挖，此時，邊坡穩定性好，能夠順利、快速地開挖至設計基坑底面標高。

圖2 基坑開挖剖面示意圖

2.2 邊坡噴錨支護方案

根據地質報告，地層地質為砂礫層，邊坡支護需采用鋼管注漿加固土體，提高土體穩定性，且由于桂林市地形為喀斯特地形，地下暗河和溶洞極多，對邊坡的注漿量難以預算。分層開挖，需采取邊開挖邊支護的方式，第一層開挖完畢時，對邊坡噴射混凝土5 cm～10 cm，需待噴射混凝土達到一定強度，邊坡相對穩定時，方能進行下一層開挖，這樣將會產生一些停滯時間，對施工的流水作業有一定的影響。從可行性、安全性、技術經濟合理性等方面考慮，經過分析研究，采用高壓旋噴樁止水帷幕施工最為合理。故選擇高壓旋噴樁止水帷幕進行本船閘施工，結果驗證此方案切實可行。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

深基坑開挖工藝流程圖見圖3。

3.2 施工方法

1)土方開挖前，首先對場地進行清理。用挖掘機配合推土機將開挖范圍內的表層耕作雜物、樹木、樹根及建筑物予以清除，集中堆放，裝載機裝車，自卸汽車外運至棄土區堆放清理。對于開挖范圍內的樹木、電力及通訊設施，配合業主將其遷移出開挖范圍之外。2)基坑土方開挖至148.5 m標高處，地下水十分豐富，在此標高處開始做基坑止水帷幕，同時進行地基處理高壓旋噴樁施工，預留2.0 m平臺。

圖3 深基坑開挖工藝流程圖

3.2.1 高壓旋噴樁止水帷幕施工前準備工作

1)認真研究施工工點地質報告，進一步了解施工工點地基土的性質、埋藏條件。2)準備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規格、出廠時間經試驗室檢驗符合國家規范及設計要求，并有質量合格證方可使用。嚴禁使用過期、受潮、結板、變質的加固料。一般水泥為425號普通硅酸鹽水泥。水要干凈，酸堿度適中，pH值在5～10之間。3)配合比選擇。一般水灰比可取1.0～1.5。為改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高強度，可適當摻入木質素磺硫鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑。若試驗之前土樣的含水量發生了變化，應調整為天然含水量。4)試樁試驗。根據試驗確定的施工噴漿量、水灰比制備水泥漿液在工點打設數根試樁，并根據試樁結果，調整加固料的噴漿量，確定攪拌樁攪拌機提升速度、攪拌軸回轉速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數。5)根據施工現場實際情況，施作臨時排、截水設施，并在施工范圍以外開挖廢泥漿池以及施工孔位至泥漿池間的排漿溝。6)按要求完成施工放樣，用木樁定出樁位，用白石灰作出明顯標識。

3.2.2 高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝

1)鉆機定位。移動旋噴樁機到指定樁位，將鉆頭對準孔位中心，同時整平鉆機，放置平穩，鉆桿的垂直度偏差不大于1% ～1.5%。2)制備水泥漿。樁機移位時，即開始按試驗確定的配合比拌制水泥漿。3)插管。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業時，鉆孔和插管兩道工序可合二為一。4)提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達設計深度后，停止鉆進，旋轉不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設計值(20 MPa～40 MPa)，坐底噴漿30 s后，邊噴漿，邊旋轉，同時嚴格按照設計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。5)樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時，應從樁頂以下1.0 m開始，慢速提升旋噴，旋噴數秒，再向上慢速提升0.5 m，直至樁頂停漿面。6)若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復噴漿、攪拌，按上述4)步驟重復噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關閉高壓泥漿泵(清水泵、空壓機)，停止水泥漿(水、風)的輸送，將旋噴漿管旋轉提升出地面，關閉鉆機。7)清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈，并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。8)移位。移動樁機進行下一根樁的施工。9)補漿。噴射注漿作業完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結體頂部出現凹穴，要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。10)高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖4。11)待止水帷幕及地基處理高壓旋噴樁初凝后再繼續開挖到標高144.0(設計高程143.5 m)處，預留0.5 m采用人工開挖，確保樁基不受擾動。開挖邊坡坡率以1∶1控制。為保證基坑底部始終處于無水狀態，在基坑四周布設集水井至基礎底標高以下4 m處，用水泵抽水排至基坑外側。12)0.5 m厚淤泥采用人工開挖，避免地基發生擾動，開挖工作在下道工序準備工作完畢后突擊進行，采用人工開挖成堆，吊籃清土，自卸汽車運輸的方法進行。開挖完成后，按照規范對地基處理樁基進行檢測，合格后按照規范要求對樁基和基坑等隱蔽工程進行聯合驗收，合格后方可進行下道工序施工。

圖4 高壓旋噴樁施工工藝

4 結語

通過對本船閘深基坑開挖的成功，得出以下結論:

對地下水豐富的深基坑開挖，關鍵是止水和降水，將基坑地下水封閉在基坑以外，再在基坑內采取降水措施，使基坑內土體穩定，開挖即能確保安全可行。這在南方雨水豐富的地方施工極為有用。

［1］GB 50007，建筑地基基礎設計規范［S］.