高地下水砂土地基深基坑支護技術

劉 寧

（山東魯泰建筑工程集團有限公司，山東 肥城271608）

1 工程概況

泰山鋁業有限公司五萬噸鋁板帶技改工程冷軋車間為主廠房，地上一層，地下局部有地下室，總高度14m，采用鋼筋混凝土獨立基礎，地下室為鋼筋混凝土結構，地上主體工程為鋼結構，總軸線尺寸為99m×246m，四跨廠房，最大跨度為30m，每跨均設吊車，最大噸位為50 噸。地下水為弱承壓水，穩定水位1.8-2.90m，地下水對混凝土無侵蝕性，Kcp=59.6m/晝夜、Qcp=654.0/晝夜。

該工程有以下特點：1）基礎埋深較深，達到8.5～9m。2）自然條件復雜，地下水位較淺，1.9-2.9m 即為穩定水位。地質條件差，平均4.0m 以下為沙層，中密沙土基礎開挖深度在5m內的基坑最陡坡度當坡頂有動荷載時為1：1.5，按此推算基坑開挖每邊的邊坡長度為13.5m，既影響場地降水井的設置，又影響上部主體的施工。

2 方案確定

通過方案論證采用采用大孔徑管井降水，鋼微型樁鋼支撐支護的施工方案。第一步開挖，自地表按1：0.67 下挖4m，周邊各留3m 的工作面，然后自基礎邊緣留出0.5m，采用鋼微型樁內支撐支護方案，支護樁，采用130 巖芯管成孔，然后插入89 厚壁鋼管，用泥漿將管芯及空壁間的空隙低壓注漿，待水泥強度達到70%后，對基坑進行第二步開挖，開挖自一端開始一次性挖至基礎底標高，內支撐隨挖隨支，該方案的優點是：土方量最少；施工方便；避免了重復開挖；縮短了綜合施工工期，綜合施工費用低。

3 降水設計方案

3.1 布井

根據場地實際情況及設計要求，沿基坑上邊線外側1.50米布設降水井40 眼，井深22m，井距10m。

3.2 降水井結構

所有水井成孔直徑為Φ800mm，濾水管采用內徑Φ500mm，外徑Φ600mm 的無砂水泥濾管，濾料選用Φ5mm 干凈石子，以保證降水井內不會產生大量涌砂，確保降水效果。

3.3 各區域降水方案

①B 軸C 軸降水方案，采用管井降水，￠700 井孔，濾水管￠600，單井涌水量1000m3/d，井深12m，水位降低3m。

②D、E 軸基坑開挖5.5-7 m 降水方案采用管井降水￠700井孔，濾水管￠600，單井涌水量600-800m3/d，井深18m，水位降低6.5m。

4 深基坑支護結構設計方案

采用多支點支撐支護，設第一道支撐支點在-5.000m 處，第二道支撐支點在-7.000m 處，基坑設計深度9.000m。經計算認證，選擇每米寬度內布置兩根89 厚壁鋼管。

5 基坑降水施工方法

5.1 工藝特點

沿建筑基礎或在地下水位以下的構筑物基坑的四周采用泥漿護壁成孔，然后埋設一個無砂大孔混凝土管井，以單孔管井用潛水泵抽水至連續總管內，然后排至沉淀池內，再排送至下水道。

5.2 材料機械準備

濾水井管、回旋式成孔鉆機、潛水泵、吸水管、空壓機、排水管、 水泵控制自動系統、8～5mm 豆石、 木底座或混凝土底座、瀝青、麻布等。

5.3 施工準備

首先了解地質勘探資料、 掌握地下土質和水位變化情況，特別是地下流砂情況，流砂層厚度，以便確定鉆孔工藝和準備必要材料。根據總的平面布置和所開挖地下工程的面積，確定正式管井和觀測管井的數量、位置，排水管位置、流向，沉淀池位置以及與污水管道聯接地點。對設置井點位置進行平整、放線，用白灰標明其位置。

5.4 管井構造

管井的濾管為無砂大孔混凝土，采用粒徑為8～5mm 的豆石加水泥按6：1 左右比例預制而成，強度大于2MPa，每節長1m 左右。最下部一節為有孔濾管，其空隙率為20～25%。管接頭處用兩層麻布澆瀝青包裹，外夾竹片用10 號鉛絲扎牢，以免接縫處擠入泥砂淤塞管井，其內徑為Φ500、Φ600。

5.5 工藝流程

施工準備→放線→回旋式成孔鉆機就位→成孔→泥漿護壁→下管→下濾水層→上部用厚土填實→洗井→下潛水泵→抽水→排水總管→沉淀池→污水管井

5.6 工藝原理

管井采用鉆機成孔，孔的直徑約700mm 左右，泥漿護壁。待鉆孔到設計深度后，用吸管將其中泥漿吸凈，下底座，然后下管，外填塞濾水小豆石，上部用厚土填實，立即用壓縮空氣將泥漿吹出洗井，然后抽水。管井的有效降水深度取決于管井深度、降水面積、含水層滲透系數以及水泵揚程。降水坡度環狀形為1：10。

5.7 應注意的要求

①根據施工場地周圍建（構）筑物結構及水文地質條件，實施合理的降水；

②周圍環境允許降水情況下，施工開挖前應提前降水。當分層開挖時要求水位降低到本開挖層底下0.5m；

③合理配置降水機具，使水位按設計要求連續不間斷下降，防止水位出現大的升降；

④嚴格控制水位，保證地面沉降不超過設計允許值。

6 微型鋼管樁施工方法

6.1 施工工藝流程

施工準備→放線定樁位→樁孔鉆機就位→鉆孔→放鋼管→注水泥漿→樁頭清理→開挖基坑第一步→樁間安裝三合板→加設鋼支撐→開挖基坑第二步→樁間安裝三合板→加設鋼支撐抽水→開挖基坑第三步。

6.2 工藝要點

①定樁位，由測量人員復核；

②鉆機就位，垂直偏差小于1/100，樁位水平偏差小于±80；

③鉆孔時開孔給進要適當緩慢，當鉆孔深度達到1.5～2m后可用正常速度鉆進以確保鉆孔精度，終孔后要排除孔底土渣；

④鋼管制作與安放： 鋼管按設計圖紙現場加工成型，底部設出漿口，經質檢人員檢驗后方可使用；

⑤樁體施工應符合GB2002-83 地基與基礎工程施工及驗收規范規定，樁位水平偏差小于100，垂直偏差小于1/100，標高偏差小于100，樁底沉渣厚度小于300，水泥漿取試件兩組，每組三塊，經養護7 天、28 天強度實驗。

7 工程質量保證措施

（1）施工前做充分的準備工作，配齊設備，備好配件材料，待達到開工要求時方可開工。

（2）特別要重視技術交底工作，不僅包括設計方對施工方的交底，技術部對施工管理技術人員的交底，也包括人員對所有作業工人的交底，并對現場進行檢驗和做好交底記錄。

（3）施工中的各種參數，必須符合規范和經過批準后方可進行施工。

（4）嚴格按設計要求和制定的施工方案施工，嚴格控制各種工作參數，計量工作由專人負責，計量工具必須年檢合格（主要為：水準儀、鋼圈尺）。

（5）認真做好各種原始記錄，保證資料齊全、完整。

（6）施工質量實行一票否決制，先質量，后進度，先質量，后成本。

（7）嚴格執行各道工序驗收制度，每道工序需建設方驗收時，必須以書面形式申請，并經專檢合格后，請建設方及時驗收、簽字，未通過書面驗收、簽字的工序嚴禁進入下一道工序。

8 結語

通過精心施工，并在施工過程中采取動態管理，基坑降水及支護效果良好，監測數據表明未對周圍建筑及土體造成影響，確保了工程的順利開展。