長江流域大潮汐期間深基坑施工難點及處理措施

劉軍鳴

摘要：潮汐期間深基坑施工，要結合工程特點，制定專項施工方案，對深基坑進行有效的支護、監測等工作，及時開挖，及時施工，保證施工的安全。

關鍵詞：潮汐深基坑支護監測安全

中圖分類號：TU94+2文獻標識碼： A

一、工程概況：

上海崇明燃機電廠工程位于崇明島南側中部偏西的長江口岸邊，西距崇明縣城（城橋鎮）約6km，地屬上海市崇明縣城橋鎮推蝦港村。廠址東靠東平河與推蝦港，北面約1.7km處為崇明縣主干道團城公路，約3.5km處為陳海公路，廠址西側為華潤大東船務公司，南臨長江大堤。

電廠分期建設，本期建設二套400MW的F級高效單軸聯合循環發電機組，其中1#燃機汽機機島混凝土于2012年7月6日澆筑完成;2#燃機汽機機島混凝土于2012年7月7日澆筑完成。

本工程±0.000相當于吳淞高程4.800m。地下構筑物最深點位于主廠房機島東南角的凝泵坑，1#、2#燃機各有一座。坑底設計標高-7.3，開挖深度6.2米。其中1#凝泵坑于2012年8月2日開挖。2#凝泵坑于2012年9月7日開挖。凝泵坑基坑下為23根PHC600B110鋼筋混凝土管樁，樁長為58～60米，樁尖位于持力層內。凝泵坑底板為C30P6鋼筋混凝土大底板結構，厚度1100mm，與樁端通過錨固鋼筋形成整體，將地上荷載傳于管樁。

本工程深基坑作業區域水文、地質條件：

2.1本工程場地地基土構成與特征：

② 灰黃色粉質粘土：很濕，軟塑，夾粘質粉土，層頂30cm為耕土，平均層厚1.19m，場地均有分布。

②3 灰色砂質粉土：飽和，松散~稍密，含云母，夾少量薄層粘性土，層頂標高平均為-2.83m，平均層厚6.27m，屬中等壓縮性土，場地均有分布。該地層中部分布②3夾灰黃色淤泥質粉質粘土，下部夾多量粘性土。

②3夾灰黃色淤泥質粉質粘土：飽和，流塑，夾砂質粉土，場地均有分布。

④ 灰色淤泥質粘土：飽和，流塑~軟塑，夾少量貝殼碎屑，層頂標高平均為-12.71m，平均層厚10.45m。屬高壓縮性土，是場地主要的軟弱土層，場地均有分布。

2.2 水文情況

本工程場地淺層地下水為孔隙潛水，受大氣降水和地表水的補給，與長江水位有一定水力聯系，勘探期地下水位埋深一般為0.15~1.20m，如遇雨季或暴雨，地下水位可能會上升到地面。根據水文資料，長江口是中等強度的潮汐河口，口外為正規半日潮，口內潮波變形，為非正規半日淺海潮，潮波變形程度越向上游越大，導致潮位、潮差和潮時沿程發生變化。一日內兩漲兩落，一漲一落平均歷時約12小時25分，日潮不等現象明顯。最高潮位一般出現在8-9月，往往是天文大潮、臺風兩者組合作用的結果，長江口沿程各站潮位特征值見表2.3-1。

表2.3-1長江口沿程各站潮位特征值表

本工程廠址前沿長江潮位如下：

1#凝泵坑開挖時間為2012年8月中旬，正值主汛期，特別需要說明的是8月7日強臺風“海葵”登陸，給該地區造成大風暴雨天氣，場地積水嚴重；同時，長江處于高潮位，水位標高3.8米，高于場地標高0.3米；地下水活躍，對基坑開挖及邊坡支護存在不利影響。

深基坑開挖施工方案：

1#凝泵坑基礎尺寸為東西長19.95米，南北寬9.42米、11.55米。基坑從西到東共分中、低、高三級，坑底標高分別為-5.7、-7.3、-4.3。其中間基坑最深處標高-7.3米，開挖深度6.2米。為確保開挖施工安全，采取由淺入深的次序即先開挖最上級基坑，然后開挖中級基坑，最后遞次開挖深基坑的施工順序。開挖期間正值長江水位處于高潮位，地質勘查報告顯示，長江水位標高為吳淞高程3.8米，施工場地地面高程實測值為吳淞高程3.5米，地表土層為灰黃色粉質粘土：很濕，軟塑，土體的滲透系數很大.所以，在基坑開挖時存在水位梯度差，加上凝泵坑位于淤泥質粉土層，有可能出現管涌流砂。所以施工難點在于基坑降水及支護。在確保基坑邊坡穩定的同時，及時對已開挖基坑澆筑混凝土墊層封底，也是防止管涌的有效措施。

3.1. 井點降水

地表②3 灰色砂質粉土層及以下土層成飽和狀體，經開挖攪動后坑內出現大量積水并出現流砂現象，故采用4m長輕型井點降水將坑內水位降低。因基坑內地下水位受長江大潮汐影響且②3 灰色砂質粉土層滲透系數大，故#2主廠房凝泵坑基坑施工應避開長江大潮汐期。

基坑開挖深度超過6米，采取二級輕型井點降水。 一級井點降水采用4m長φ40PVC管，沿-7.3m層及-8.0m層基坑四周間隔1m打設，待井點降水出水清澈暢通后，再用4寸潛水泵將基坑內積水抽出排至附近雨下水道。在凝泵坑東側-4.3m層上采用6m長φ40PVC管打設二級井點降水。

-7.3m~-8.0m基坑開挖后先對基坑底部流砂進行清理并持續觀察流砂流出情況，若12h后流砂現象持續出現，需立即在基坑外增設井點降水措施以保障基坑底部施工順利進行。

井點管在基坑內擋墻及墊層全部完成后割除露出部分，剩余部分用混凝土填塞密實。

3.2. 基坑開挖

采用220挖掘機先將集水井基坑開挖至-5.7m 層，開挖前-4.3m層支護樁壓施工完成且挖掘機下需鋪設兩塊路基箱，開挖工程中必須排專人指揮，禁止挖機碰撞水泥攪拌樁（支護樁西側留200mm后土層采用人工開挖）。第二階段開挖采用長臂挖掘機對基坑-7.3m層~-8.0m層開挖，待基坑開挖完成后立即放置鋼板沉箱并進行-8.0m層的混凝土墊層施工。-8.0m基坑旁邊開設一個集水坑，采用泥漿泵不間斷排水以保障基坑底部施工順利進行。

3.3.截樁施工

由于基坑內部分PHC樁超高，影響施工。故在基坑開挖-5.7m層后需進行第一次截樁施工，將超高的PHC樁截至-5.6m。當-7.3m~-8.0m基坑開挖完成后應立即對基坑內的PHC樁進行第二次截樁處理，避免影響后續施工。

3.4沉箱施工

為防止流砂對凝泵坑內最深的-8.0層基坑施工影響，采用放置鋼板沉箱的施工方法。先采用10mm厚鋼板制作基礎同等尺寸大小的沉箱，待基坑底部淤泥及流砂清理完畢后將沉箱放至基礎所在位置，并對沉箱進行加固。沉箱放置完成后應立即澆筑混凝土墊層。

深基坑邊坡支護措施

4.1 水泥攪拌樁形成重力式擋土墻：

凝泵坑深基坑開挖前，首先對該區域進行壓密注漿處理地基土。水泥攪拌樁最初是以垂直承載、以復合地基加固工程中。嗣后，由于水泥土本身十分致密，具有良好的抗滲性能，其滲透系數可達107cm/s,數量級，即抗滲標號可達B6級；同時又具有一定的抗彎強度，可以承受一定的水平力。因此，近年來在軟土地區被廣泛用作開挖深度小于等于6米的基坑擋土、止水的圍護措施。本工程采用格柵狀的水泥擋墻形式，水泥土樁的截面積為m2，由水泥土樁體組成的臨坑側和臨土側縱向墻肢的凈距離為1~1.2,基坑壓密注漿施工區域，注漿孔間隔為1~1.2m，總共98個壓密注漿孔，注漿至-9m深度（凝泵坑外注漿深度為6.8米，坑內注漿深度為4.8米，每米水泥用量50kg。泵坑外注漿泥用量50kg。

4.2壓密注漿工藝流程

1）施工順序

注漿施工分為三個階段：第一階段先施工凝泵坑南側部分區域，第二階段施工凝泵坑東側區域，第三階段施工凝泵坑內-4.2m層（具體區域見附圖）。凝泵坑內預埋鋼管作為注漿孔，并在鋼管上焊接止水片（具體樣式見附圖）。

注漿施工工藝流程圖：

3.2施工方法

1）注漿孔距1.20m，線距1.00m,排列方式“梅花”展布，孔位允許偏差5cm。（詳見樁位布置圖），壓密注漿機采用SYB50-45Ⅱ型液壓注漿泵，采用用振動錘對直徑一寸的注漿鋼管壓入土層，當噴頭到達注漿底標高時開始注漿。

2)注漿順序：一般為先外排，再內排；為防止相鄰兩孔竄漿，采用隔孔注漿。

3）注漿方法：先進行上部封漿，即在地面以下1m范圍內低壓注漿，控制注漿壓力為0.1~0.2Mpa，形成頂部封閉漿液；再將鉆頭鉆到樁底標高處，自下而上進行分層注漿，漿體的水灰比為0.6，壓漿壓力控制在0.3～0.6MPa。一次壓漿水泥用量為25kg,每注漿一次，注漿管提升50~60cm，每米42.5級水泥用量為50kg，連續施工至樁頂標高為止。

4）注漿前對注漿孔按順序進行編號施工時要逐孔記錄，完工后檢查對照，防止漏注。

5）注漿注意事項：當注漿孔邊有水泥漿冒出應用水泥袋堵住，冒漿（竄漿）嚴重時應停注，待水泥漿穩定后再注至設計水泥用量。

五、擋土墻施工

5.1 擋土墻施工分為兩個階段：第一個階段——-7.3m~-5.7m；第二階段——-5.7m~-4.3m。

由于坑內土質成流塑狀，需用草包將-8.0m層基坑四周做擋土壩，再在擋土壩內砌筑磚墻（M10水泥砂漿+混凝土標準磚砌筑），磚墻外壁采用M5水泥砂漿抹面。

第一階段磚砌擋墻砌筑至-5.7m施工完后，對磚砌擋墻外采用石屑進行回填處理，回填至-5.7m并澆筑混凝土墊層；第二階段在-5.7m壓頂上砌筑磚墻至-4.3m，擋墻后采用石屑填塞空隙，最后整體澆筑-4.3m層混凝土墊層。

5.2、對樁間土掛鋼絲網粉刷水泥砂漿保護

為防止水泥攪拌樁樁間土體擾動坍塌，在基坑開挖后，及時掛鋼絲網（直徑1MM）粉刷1：2水泥砂漿護壁.