長江下游北岸深基坑施工方案比較

肖強

（江蘇省水利建設工程有限公司，江蘇揚州225000）

長江下游北岸深基坑施工方案比較

肖強

（江蘇省水利建設工程有限公司，江蘇揚州225000）

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

深基坑；長江下游北岸；施工工藝；比較

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

1 放坡開挖

放坡開挖即大開挖。在土質較好的內陸地區(qū)，放坡開挖是最經濟最便捷的深基坑施工工藝，但長江下游北岸的土質以及豐富的地下水給這種施工工藝帶來了巨大的挑戰(zhàn)。江蘇東方重工海洋鋼結構平臺工程塢首部位，基坑底部尺寸230m×50 m、深15 m，采用放坡開挖方案，成功地進行了塢首位置基礎和建筑物施工。

1.1 放坡開挖的優(yōu)點

放坡開挖的優(yōu)點是對建筑物的質量有保證。首先，長江邊建筑物一般都要對長江水進行圍封設計，挖至基坑底部或者接近底部進行圍封施工，圍封施工都是在可見的情況下進行的，質量有保證，消除了將來運行中可能會發(fā)生透水事故的隱患。另外，放坡開挖可以對護坦進行干法施工，避免了水下施工護坦的弊端，護坦可以優(yōu)質完成，達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，則放坡開挖避免了沉井等其他方案不精確的缺陷。

放坡開挖進行深基坑施工，工程完成后只需要拆除臨時圍堰，施工簡單，進度可控，避免了潛水員水下作業(yè)。

1.2 放坡開挖的局限性

長江邊放坡開挖有著很大的自身局限性。首先必須要有足夠的開挖放坡的位置，長江下游地區(qū)岸線上的建筑物緊緊相連，具備放坡開挖的條件很少。另外放坡開挖要進行大范圍的降水，降水影響半徑內最好沒有重要建筑物，否則容易造成建筑物的下沉或傾斜。由于緊鄰長江，開挖深度大，臨江側圍堰等級必須要提高，從而帶來了圍堰成本的加大，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。放坡開挖對降水的要求非常高，但本區(qū)土質給降水帶來了很大的難度，往往降水井抽不到水，但開挖后整個坡面上不斷地有細小的流沙流出，邊坡非常不穩(wěn)定，需要用草包或者土工布對坡面進行處理，以提高坡面的穩(wěn)定性。

放坡開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地進行降低含水率的處理，加大了土方調配的難度。對于不適合回填的土壤，還必須用符合要求的黏性土代替，可能需要外購土方，導致施工成本增加。

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

2 混凝土灌注樁加旋噴樁組合支護

灌注樁加旋噴樁組合支護工藝是長江沿線深基坑施工使用比較多的工藝之一。主要做法是：先在深基坑內側設置直徑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，與外徑相切設置0.8～1.5m的高壓噴射注漿樁，組成防滲帷幕，開挖時進行逐層內支撐，直至基坑底部高層。該支護既可起抵抗土壓力、水壓力作用，又起擋水抗?jié)B作用，使基坑處于無水施工狀態(tài)。根據技術發(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的優(yōu)點

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

由于施工時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，則沿江側的圍堰等級不需要太高，一般只需要沙袋圍堰覆蓋防滲土工膜即可，相比較放坡開挖采用鋼板樁圍堰，若施工周期長，則本方案的綜合效益就能有所體現。

2.2 灌注樁加旋噴樁組合支護的局限性

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

長江下游地區(qū)特有的淤泥質粉質黏土對灌注樁和旋噴樁的施工質量提出了很高的要求，施工往往達不到設計的理想狀態(tài)，筆者考察過周邊地區(qū)采用該方案的幾個深基坑工程，發(fā)現開挖后有的灌注樁和旋噴樁施工質量不盡理想。長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，開挖時若內支撐稍不到位，導致灌注樁產生位移，則灌注樁和旋噴樁之間肯定會產生縫隙，進而形成滲漏，影響到整個建筑物施工。考慮到經濟成本，一般情況下建筑物長江圍封部分包含支護用的灌注樁加旋噴樁組合，則建筑物跟灌注樁之間需要進行止水施工，由于灌注樁之間間隔部分只是旋噴樁填充，建筑物跟支護組合之間的止水十分難處理，加上灌注樁與旋噴樁在開挖過程中可能產生的縫隙，往往該段的圍封效果不是很好，甚至會發(fā)生穿孔現象。2006年，江陰靖江園區(qū)內某企業(yè)新建的干船塢工程就是由于圍封不理想產生了穿孔現象，江水直接填滿了整個船塢，造成生產無法進行，最后耗費大量的人力物力才得以處理完成。現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險，但同時增加了成本。

由于長江邊建筑物一般都有利用長江水的功能，建成后長江側的支護必須要拆除，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。由于土質的特定性，旋噴樁成樁形狀極不規(guī)整，支護是圍封的一部分，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度。另外，水下拆除需要使用大量的潛水員，有很高的危險性和不可預見性，拆除高程不易控制，這是施工中的一大難點。

3 沉井工藝

沉井是長江沿線修建深基礎和地下構筑物常用的施工方法。施工時先在地面或地坑內制作開口鋼筋混凝土井身，待其達到要求的強度后在井身內分層挖土運出，井身克服與土壁之間的摩阻力和刀刃反力不斷下沉，直至設計標高就位、封底。若建筑物為獨立建筑物（如電廠取水泵房、橋墩、頂管基坑等），不需要對江水形成圍封，則采用沉井作為深基坑的施工方案比較合理、經濟。

3.1 沉井工藝的優(yōu)點

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

長江邊由于特有的土質和位置，地下水難以排干，地下經常會有流沙出現。沉井在排水和不排水的情況下均能施工，可以很好地應對長江邊復雜的土層。沉井對鄰近建筑物、構筑物影響甚微，可以用于各種復雜地形、地質和場地狹窄條件下施工。

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

3.2 長江邊使用沉井工藝的局限性

由于沉井下沉過程中難免會產生偏位等現象，則對建筑物的精度有高要求的工程盡量不要采用沉井工藝。長江邊淤泥質粉質黏土土質，在井身施工前需要對地基進行置換或打砂樁處理，使刃角地基承載力達到要求。

沉井一般只使用于獨立的建筑物施工的深基坑，若是復雜結構相互連接的建筑物，則沉井并不適用。另外，長江邊工程大多數需要對江水進行圍封，一般采用防滲墻結構，則沉井與圍封結構之間的連接相對來說也比較困難。

另外，沉井施工工序較多，施工工藝較為復雜，技術要求高，質量控制要求嚴。特別在井身下沉的過程中，經常會遇到如下沉困難、下沉過快、突沉、沉井傾斜或偏移以及遇障礙物等問題，處理起來相對比較麻煩。

4 結語

長江下游地區(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，長江下游地區(qū)臨江進行深基坑施工風險非常大，任何一種施工工藝都有著各自的優(yōu)缺點，設計和施工人員應該根據實地情況進行對比分析，尋找最合理的方案，或者可以兩種或兩種以上的方案同時采用，比如開挖一定的深度再采用灌注樁或地連墻支護，既縮小了開挖范圍又減少了內支撐次數。隨著科學的發(fā)展和施工工藝水平的不斷提高，定會產生更經濟更安全更便捷的深基坑施工方法。

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

[2]徐偉，郭曉明.建筑地基基礎工程施工與驗收手冊[M].北京：中國建筑工業(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（1981-），男，工程師，主要從事水利工程建設管理工作。