長(zhǎng)江下游北岸深基坑施工方案比較

肖強(qiáng)

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225000）

長(zhǎng)江下游北岸深基坑施工方案比較

肖強(qiáng)

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州225000）

深基坑施工是工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)，直接決定著整個(gè)工程施工的成敗。長(zhǎng)江下游北岸土質(zhì)是非常特別的夾心狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，對(duì)深基坑施工提出了更高的要求。就目前常用的放坡開(kāi)挖、混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)、沉井3種施工工藝的適用性進(jìn)行了比較。

深基坑；長(zhǎng)江下游北岸；施工工藝；比較

長(zhǎng)江下游地區(qū)北岸為長(zhǎng)江常年淤積層，土質(zhì)非常特別，是夾心狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。除去1～2m地表土，向下開(kāi)挖十幾米，土方斷面顯示淤泥質(zhì)黏土和粉土間隔分層分布。由于淤泥質(zhì)黏土基本不透水，勘探結(jié)果往往滲透系數(shù)非常低；粉土層含水率非常高，但上下均為淤泥質(zhì)黏土，水分不能縱向排出，只能橫向排出，大大降低了降水效率，從而形成了整個(gè)土壤含水率高但又不易降水。另外，長(zhǎng)江邊地下水十分豐富，在該地區(qū)進(jìn)行深基坑施工難度非常大。近年來(lái)，筆者一直從事長(zhǎng)江邊工程施工，經(jīng)歷了各種深基坑的施工工藝。現(xiàn)選出放坡開(kāi)挖、混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)和沉井3種比較常用的施工工藝，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)及局限性進(jìn)行說(shuō)明。

1 放坡開(kāi)挖

放坡開(kāi)挖即大開(kāi)挖。在土質(zhì)較好的內(nèi)陸地區(qū)，放坡開(kāi)挖是最經(jīng)濟(jì)最便捷的深基坑施工工藝，但長(zhǎng)江下游北岸的土質(zhì)以及豐富的地下水給這種施工工藝帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。江蘇東方重工海洋鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)工程塢首部位，基坑底部尺寸230m×50 m、深15 m，采用放坡開(kāi)挖方案，成功地進(jìn)行了塢首位置基礎(chǔ)和建筑物施工。

1.1 放坡開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)

放坡開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)建筑物的質(zhì)量有保證。首先，長(zhǎng)江邊建筑物一般都要對(duì)長(zhǎng)江水進(jìn)行圍封設(shè)計(jì)，挖至基坑底部或者接近底部進(jìn)行圍封施工，圍封施工都是在可見(jiàn)的情況下進(jìn)行的，質(zhì)量有保證，消除了將來(lái)運(yùn)行中可能會(huì)發(fā)生透水事故的隱患。另外，放坡開(kāi)挖可以對(duì)護(hù)坦進(jìn)行干法施工，避免了水下施工護(hù)坦的弊端，護(hù)坦可以優(yōu)質(zhì)完成，達(dá)到良好的防沖防滲效果。特別是施工的建筑物若需精確定位，則放坡開(kāi)挖避免了沉井等其他方案不精確的缺陷。

放坡開(kāi)挖進(jìn)行深基坑施工，工程完成后只需要拆除臨時(shí)圍堰，施工簡(jiǎn)單，進(jìn)度可控，避免了潛水員水下作業(yè)。

1.2 放坡開(kāi)挖的局限性

長(zhǎng)江邊放坡開(kāi)挖有著很大的自身局限性。首先必須要有足夠的開(kāi)挖放坡的位置，長(zhǎng)江下游地區(qū)岸線上的建筑物緊緊相連，具備放坡開(kāi)挖的條件很少。另外放坡開(kāi)挖要進(jìn)行大范圍的降水，降水影響半徑內(nèi)最好沒(méi)有重要建筑物，否則容易造成建筑物的下沉或傾斜。由于緊鄰長(zhǎng)江，開(kāi)挖深度大，臨江側(cè)圍堰等級(jí)必須要提高，從而帶來(lái)了圍堰成本的加大，一般都要采用鋼板樁圍堰，且要求盡量安排枯水季節(jié)施工。放坡開(kāi)挖對(duì)降水的要求非常高，但本區(qū)土質(zhì)給降水帶來(lái)了很大的難度，往往降水井抽不到水，但開(kāi)挖后整個(gè)坡面上不斷地有細(xì)小的流沙流出，邊坡非常不穩(wěn)定，需要用草包或者土工布對(duì)坡面進(jìn)行處理，以提高坡面的穩(wěn)定性。

放坡開(kāi)挖施工方法土方回填工作量巨大，由于挖方的含水率非常高，所以用于回填的土方必須有足夠場(chǎng)地進(jìn)行降低含水率的處理，加大了土方調(diào)配的難度。對(duì)于不適合回填的土壤，還必須用符合要求的黏性土代替，可能需要外購(gòu)?fù)练剑瑢?dǎo)致施工成本增加。

采用放坡開(kāi)挖的方法進(jìn)行施工，一旦基坑形成，必須集中優(yōu)勢(shì)力量進(jìn)行搶工，讓建筑物迅速上升，從而減少深基坑裸露風(fēng)險(xiǎn)；加快施工進(jìn)度也可以減少圍堰使用周期，縮短鋼板樁租賃時(shí)間。

2 混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)

灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)工藝是長(zhǎng)江沿線深基坑施工使用比較多的工藝之一。主要做法是：先在深基坑內(nèi)側(cè)設(shè)置直徑0.6～1.0m的混凝土灌注樁，間距1.2～1.5m；然后在緊靠混凝土灌注樁的外側(cè)，與外徑相切設(shè)置0.8～1.5m的高壓噴射注漿樁，組成防滲帷幕，開(kāi)挖時(shí)進(jìn)行逐層內(nèi)支撐，直至基坑底部高層。該支護(hù)既可起抵抗土壓力、水壓力作用，又起擋水抗?jié)B作用，使基坑處于無(wú)水施工狀態(tài)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展，也可用鋼板樁或地連墻代替混凝土灌注樁加旋噴樁組合。

2.1 灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

在長(zhǎng)江邊使用灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)進(jìn)行深基坑施工的優(yōu)點(diǎn)很多。此方案可以在比較狹小的空間進(jìn)行施工，克服了施工場(chǎng)地小的困難，且基坑外可不進(jìn)行降水或只進(jìn)行淺表降水，對(duì)周邊建筑物影響甚微。

由于施工時(shí)灌注樁和旋噴樁頂高程一般都是在地表左右或地表向下不深處，則沿江側(cè)的圍堰等級(jí)不需要太高，一般只需要沙袋圍堰覆蓋防滲土工膜即可，相比較放坡開(kāi)挖采用鋼板樁圍堰，若施工周期長(zhǎng)，則本方案的綜合效益就能有所體現(xiàn)。

2.2 灌注樁加旋噴樁組合支護(hù)的局限性

采用該方案，基坑開(kāi)挖時(shí)必須要撐一層開(kāi)挖一層，直至基坑底部，超過(guò)15m深的基坑一般都要支撐4層以上，支撐施工和等強(qiáng)占用了大量的時(shí)間；建筑物上升的同時(shí)又需要相應(yīng)地進(jìn)行支撐拆除，同樣需要占用時(shí)間，這樣可以看出此方案的工期比其他方案要長(zhǎng)。

長(zhǎng)江下游地區(qū)特有的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土對(duì)灌注樁和旋噴樁的施工質(zhì)量提出了很高的要求，施工往往達(dá)不到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，筆者考察過(guò)周邊地區(qū)采用該方案的幾個(gè)深基坑工程，發(fā)現(xiàn)開(kāi)挖后有的灌注樁和旋噴樁施工質(zhì)量不盡理想。長(zhǎng)江邊地下水十分豐富，由于灌注樁和旋噴樁之間是剛性連接，開(kāi)挖時(shí)若內(nèi)支撐稍不到位，導(dǎo)致灌注樁產(chǎn)生位移，則灌注樁和旋噴樁之間肯定會(huì)產(chǎn)生縫隙，進(jìn)而形成滲漏，影響到整個(gè)建筑物施工。考慮到經(jīng)濟(jì)成本，一般情況下建筑物長(zhǎng)江圍封部分包含支護(hù)用的灌注樁加旋噴樁組合，則建筑物跟灌注樁之間需要進(jìn)行止水施工，由于灌注樁之間間隔部分只是旋噴樁填充，建筑物跟支護(hù)組合之間的止水十分難處理，加上灌注樁與旋噴樁在開(kāi)挖過(guò)程中可能產(chǎn)生的縫隙，往往該段的圍封效果不是很好，甚至?xí)l(fā)生穿孔現(xiàn)象。2006年，江陰靖江園區(qū)內(nèi)某企業(yè)新建的干船塢工程就是由于圍封不理想產(chǎn)生了穿孔現(xiàn)象，江水直接填滿了整個(gè)船塢，造成生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，最后耗費(fèi)大量的人力物力才得以處理完成。現(xiàn)在很多灌注樁加旋噴樁的方案被鋼筋混凝土地連墻所代替，有效地降低了滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，但同時(shí)增加了成本。

由于長(zhǎng)江邊建筑物一般都有利用長(zhǎng)江水的功能，建成后長(zhǎng)江側(cè)的支護(hù)必須要拆除，且以水下拆除為主。由于混凝土灌注樁和旋噴樁的剛度不一樣，必須先拆除旋噴樁后再拆除灌注樁。由于土質(zhì)的特定性，旋噴樁成樁形狀極不規(guī)整，支護(hù)是圍封的一部分，為了保證圍封的效果，不能采取大功率的破碎機(jī)械，且旋噴樁成分偏軟，繩鋸等水下拆除施工效率比較高的施工工藝往往不適用，水下拆除增加了施工的難度和進(jìn)度。另外，水下拆除需要使用大量的潛水員，有很高的危險(xiǎn)性和不可預(yù)見(jiàn)性，拆除高程不易控制，這是施工中的一大難點(diǎn)。

3 沉井工藝

沉井是長(zhǎng)江沿線修建深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物常用的施工方法。施工時(shí)先在地面或地坑內(nèi)制作開(kāi)口鋼筋混凝土井身，待其達(dá)到要求的強(qiáng)度后在井身內(nèi)分層挖土運(yùn)出，井身克服與土壁之間的摩阻力和刀刃反力不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高就位、封底。若建筑物為獨(dú)立建筑物（如電廠取水泵房、橋墩、頂管基坑等），不需要對(duì)江水形成圍封，則采用沉井作為深基坑的施工方案比較合理、經(jīng)濟(jì)。

3.1 沉井工藝的優(yōu)點(diǎn)

沉井施工適用于超深基礎(chǔ)的施工，深度可以超過(guò)50m以上。如，江陰長(zhǎng)江大橋北錨錠基礎(chǔ)特大沉井，下沉深度為58m。

長(zhǎng)江邊由于特有的土質(zhì)和位置，地下水難以排干，地下經(jīng)常會(huì)有流沙出現(xiàn)。沉井在排水和不排水的情況下均能施工，可以很好地應(yīng)對(duì)長(zhǎng)江邊復(fù)雜的土層。沉井對(duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物影響甚微，可以用于各種復(fù)雜地形、地質(zhì)和場(chǎng)地狹窄條件下施工。

沉井施工不需要使用如灌注樁、旋噴樁復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備，在地面以上制作，相比較灌注樁加旋噴樁組合，對(duì)剛度、承載力、抗?jié)B性及耐久性有保證。

3.2 長(zhǎng)江邊使用沉井工藝的局限性

由于沉井下沉過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生偏位等現(xiàn)象，則對(duì)建筑物的精度有高要求的工程盡量不要采用沉井工藝。長(zhǎng)江邊淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土土質(zhì)，在井身施工前需要對(duì)地基進(jìn)行置換或打砂樁處理，使刃角地基承載力達(dá)到要求。

沉井一般只使用于獨(dú)立的建筑物施工的深基坑，若是復(fù)雜結(jié)構(gòu)相互連接的建筑物，則沉井并不適用。另外，長(zhǎng)江邊工程大多數(shù)需要對(duì)江水進(jìn)行圍封，一般采用防滲墻結(jié)構(gòu)，則沉井與圍封結(jié)構(gòu)之間的連接相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較困難。

另外，沉井施工工序較多，施工工藝較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，質(zhì)量控制要求嚴(yán)。特別在井身下沉的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到如下沉困難、下沉過(guò)快、突沉、沉井傾斜或偏移以及遇障礙物等問(wèn)題，處理起來(lái)相對(duì)比較麻煩。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)江下游地區(qū)臨江深基坑施工的工藝還很多，以上3種只是其中的代表。總的看來(lái)，長(zhǎng)江下游地區(qū)臨江進(jìn)行深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)非常大，任何一種施工工藝都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行對(duì)比分析，尋找最合理的方案，或者可以兩種或兩種以上的方案同時(shí)采用，比如開(kāi)挖一定的深度再采用灌注樁或地連墻支護(hù)，既縮小了開(kāi)挖范圍又減少了內(nèi)支撐次數(shù)。隨著科學(xué)的發(fā)展和施工工藝水平的不斷提高，定會(huì)產(chǎn)生更經(jīng)濟(jì)更安全更便捷的深基坑施工方法。

[1]汪正榮.建筑地基與基礎(chǔ)施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]徐偉，郭曉明.建筑地基基礎(chǔ)工程施工與驗(yàn)收手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

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1004-7328（2014）03-0035-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.03.013

2014-01-10

肖強(qiáng)（1981-），男，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。