深基坑安全支護(hù)方案的探討

趙 勇

(太原市建設(shè)工程預(yù)結(jié)算審核中心，山西 太原 030002)

深基坑安全支護(hù)方案的探討

趙 勇

(太原市建設(shè)工程預(yù)結(jié)算審核中心，山西 太原 030002)

結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)分析工程概況及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)深基坑安全支護(hù)方案進(jìn)行了探討，研究比選了幾種地下水的控制方法，并對(duì)止水帷幕進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)總結(jié)了工程造價(jià)方面需要注意的問(wèn)題，使工程符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。

深基坑，地下水位，施工方案，帷幕

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，地下通道、雨水泵站等深基坑開挖工程陸續(xù)增加，深基坑的安全支護(hù)成為施工過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。深基坑支護(hù)措施方案旨在解決工程施工中深基坑開挖的止水和安全問(wèn)題，并不形成工程實(shí)體，雖花費(fèi)大量的資金，卻往往達(dá)不到應(yīng)有的效果。所以在方案的選擇上既要針對(duì)工程實(shí)際，確保工程質(zhì)量，更要符合經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。深基坑施工方案編制時(shí)必須了解工程特點(diǎn)，充分掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地質(zhì)、水位、周圍建筑情況等數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)算對(duì)比，選出經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。下面是對(duì)某環(huán)線下穿地道的深基坑開挖支護(hù)專項(xiàng)施工方案的探討，希望對(duì)今后的方案編寫及造價(jià)控制提供參考依據(jù)。

1 工程概況及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

該工程地道箱體段長(zhǎng)75.05 m，寬27.5 m，共設(shè)五節(jié)，每節(jié)之間設(shè)沉降縫，兩邊封閉段引道設(shè)遮光段，外側(cè)設(shè)U形槽，再接擋土墻。地下通道全長(zhǎng)635 m，其中地道挖深在9.5 m～9.9 m之間。

1)方案設(shè)計(jì)初先進(jìn)行地形地貌分析，該施工段屬于盆地次穩(wěn)定工程地質(zhì)亞區(qū)，勘探深度內(nèi)主要為第四系全新統(tǒng)至上更新統(tǒng)沉積的粉土、砂類土等構(gòu)成；地下水靜止水位介于埋深2.7 m～3.4 m之間，地下水為空隙潛水與微承壓水的混合水，主要接受自然降水及側(cè)向補(bǔ)水。豐水期水位高于平水期0.5 m，工程施工在6月～11月，為豐水和平水期。

2)環(huán)境介質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕性評(píng)價(jià)，根據(jù)JTG C20-2011公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范水和土的腐蝕性評(píng)價(jià)與GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)所要求的試驗(yàn)項(xiàng)目方法對(duì)所采水樣進(jìn)行分析試驗(yàn)，見表1。由表1可知，通道地下水位對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性；在長(zhǎng)期浸水和干濕交替條件下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。

表1 環(huán)境介質(zhì)腐蝕性評(píng)價(jià)表

3)根據(jù)各土層主要力學(xué)參數(shù)，參照J(rèn)TG D63-2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范,結(jié)合該區(qū)的勘察經(jīng)驗(yàn)對(duì)各土層的地基承載力基本容許值、鉆孔樁樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值以及砂類土的變形指標(biāo)進(jìn)行綜合確定，施工段為密實(shí)和中度密實(shí)的粘土。

2 施工方法的分析和比選

經(jīng)過(guò)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的分析，首先進(jìn)行地下水控制方法比對(duì)選擇，地表下20 m為粉土層，地下水位在-2.7 m。局部淺層有軟塑態(tài)的淤泥質(zhì)土，含水層厚，水量大，需采取有效措施消除地下水對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。由于含水層厚、水量大、周邊淺基建筑物多，容易導(dǎo)致沉降敏感，因此采用水泥隔水帷幕，既能阻截外來(lái)水，又對(duì)軟質(zhì)土體進(jìn)行加固。在止水帷幕選擇中，經(jīng)過(guò)對(duì)比包括以下幾種方案:1)水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、水泥土攪噴樁等單純止水帷幕；2)鋼筋混凝土護(hù)坡樁；3)素混凝土樁形成的連珠式止水支護(hù)結(jié)構(gòu)；4)SMW工法止水護(hù)坡聯(lián)合體；5)地下連續(xù)墻。其中SMW法的費(fèi)用略低于鋼筋混凝土護(hù)坡樁，缺點(diǎn)是樁體強(qiáng)度較低，錨桿量大，成本反而較高；地下連續(xù)墻結(jié)合護(hù)坡強(qiáng)度可靠，但成本偏高，局限于超深基坑；高壓旋噴樁水泥用量大，成本較高，主要適用于砂層較厚的地層，在本地區(qū)土層中旋噴樁徑難成有效樁；攪噴樁水泥含量略低于旋噴樁，水泥土攪拌樁最經(jīng)濟(jì)，粘土層中攪拌下沉較困難。本工程的地層多為粘性土，粘性土與少量水泥結(jié)合即可形成較好樁體,以達(dá)到很好的止水效果。因此選擇水泥土攪拌護(hù)坡樁加止水帷幕的最優(yōu)施工方法。

在帷幕與護(hù)坡樁結(jié)合的施工方法上有“單成一體”和“樁間加帷幕”兩種工藝。止水帷幕布置于護(hù)坡樁后面單成一體，缺點(diǎn)是施工時(shí)互相干擾，容易出現(xiàn)連接不好的現(xiàn)象；樁間作止水帷幕，節(jié)約止水樁的數(shù)量，護(hù)坡樁施工在先，護(hù)坡樁擴(kuò)徑容易導(dǎo)致止水樁發(fā)生嚴(yán)重偏離，影響帷幕樁效果。單成一體的止水帷幕一旦發(fā)生漏水，由于距樁后有一定距離，漏點(diǎn)只是表象，堵住后，水會(huì)從樁后串至別處形成連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致成本增加，效果卻難以保證，更嚴(yán)重者導(dǎo)致了周邊建筑物的沉降。而采用重力壩上套打護(hù)坡樁能在這些方面做出補(bǔ)足，方法為首先利用水泥土攪拌樁強(qiáng)度相對(duì)較低這一特點(diǎn)，在護(hù)坡樁中心線上施工水泥土攪拌樁止水帷幕。等攪拌樁有一定初期強(qiáng)度后(對(duì)初期強(qiáng)度的確定一定要通過(guò)試打樁，選擇最佳強(qiáng)度值)，在帷幕上套打護(hù)坡樁，這樣能夠避免致命缺陷，而且護(hù)坡樁施工時(shí)，進(jìn)一步消除了帷幕滲漏的可能。

確定了施工方法就要對(duì)止水帷幕進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)。帷幕樁是利用攪拌樁相互搭接形成止水帷幕的一種施工工藝。帷幕樁設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括:1)樁徑，樁徑是隔水帷幕的首要參數(shù)，根據(jù)基坑深度和支護(hù)強(qiáng)度及樁的可控寬度等綜合確定，樁徑太大增加工程造價(jià)，樁徑太小則由于搭接的需要使帷幕樁的作用不能充分發(fā)揮；2)排數(shù)，根據(jù)土層特點(diǎn)，選擇單層或雙層，為防止單層帷幕跑偏漏水選為雙排，既保證護(hù)坡樁的垂直度，又增加帷幕隔水的可靠度；3)樁長(zhǎng)，樁長(zhǎng)是根據(jù)水位深度及隔水層頂板的埋深來(lái)確定的，當(dāng)無(wú)隔水層時(shí)，應(yīng)通過(guò)抗管涌計(jì)算確定帷幕樁的樁長(zhǎng)；4)咬合長(zhǎng)度，咬合長(zhǎng)度是指兩樁重合的長(zhǎng)度。

帷幕樁是豎向施工，樁的垂直度是主控因素直接影響止水效果。施工過(guò)程中由于儀器、垂線等方法的控制誤差、對(duì)位誤差(50 mm)以及施工中鉆機(jī)振動(dòng)和地層原因可能產(chǎn)生的誤差，會(huì)使樁中心偏離中心線，導(dǎo)致局部帷幕不連續(xù)，達(dá)不到預(yù)期的止水效果，因此要求相鄰兩樁有一定咬合長(zhǎng)度來(lái)彌補(bǔ)施工誤差。其設(shè)計(jì)原理為如果相鄰兩樁間有不同方向的偏出，仍能保證樁墻連續(xù)進(jìn)行。施工隔水帷幕之后，基坑內(nèi)土體中的地下水需進(jìn)行抽排后方能進(jìn)行土方開挖。所以需要根據(jù)工程施工進(jìn)度及工期要求確定坑內(nèi)水的排水方式。若工程工期緊，周期短，需要在坑內(nèi)先挖排水坑，將坑內(nèi)多數(shù)水抽排之后，再進(jìn)行土方開挖，接近基地時(shí)，在基坑周邊做排水溝和集水井，將地下水位降至基底以下0.5 m處。

工程中采取連續(xù)攪拌水泥樁隔水帷幕施工，并考慮了足夠的搭接寬度，再加上護(hù)坡樁的施工，已經(jīng)把水滲漏的可能性降到最低，按設(shè)計(jì)執(zhí)行不應(yīng)該出現(xiàn)滲漏，而且一旦出現(xiàn)滲漏點(diǎn)就會(huì)在帷幕樁隔水體系的表面滲出，如發(fā)生滲漏可以采用堵漏靈等材料進(jìn)行快速堵漏；還可以先用排水管引水，再將周圍用封漏材料封堵，待達(dá)到足夠強(qiáng)度后，將滲水管上彎固定用水泥漿把管口封死。有效解決坑內(nèi)集水的同時(shí)對(duì)基坑頂部的雨水和生產(chǎn)生活用水也必須進(jìn)行控制，以保證帷幕以上土釘墻部分的穩(wěn)定。這種加強(qiáng)隔水帷幕及樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)及后續(xù)圍護(hù)措施，可有效的控制基坑外的水的浸入，只要將基坑內(nèi)地層的存水疏干，即可保證干槽作業(yè)。

3 工程造價(jià)方面需要注意的問(wèn)題

深基坑安全支護(hù)的施工圍繞打樁、降水、土體加固等展開，涉及到的施工內(nèi)容主要是土建工程。但是采用的新技術(shù)、新工藝較多，定額編制跟不上，在深基坑工程造價(jià)計(jì)算中，有些項(xiàng)目很難直接套用現(xiàn)成定額，需要進(jìn)行換算、補(bǔ)充。如鋼板樁、鉆孔灌注樁、攪拌樁、地下連續(xù)墻、粉噴樁、壓密注漿等新的施工方法層出不窮，在深基坑工程造價(jià)計(jì)算中，常常會(huì)遇到施工內(nèi)容與定額內(nèi)容不一致或不完全一致，或者有定額缺項(xiàng)情況，需要換算或編制相應(yīng)的補(bǔ)充定額。還有深基坑主要是按方案施工，方案上不可能明確工程量，因此在施工中必須及時(shí)完成現(xiàn)場(chǎng)的工程量確認(rèn)和簽證工作。對(duì)不可預(yù)見情況如基坑圍護(hù)施工、基坑開挖過(guò)程中遇到地下障礙物；雨季施工增加基坑排水及降水難度；土質(zhì)變異情況對(duì)基坑穩(wěn)定的影響；基坑周圍地下管線對(duì)基坑土體位移的要求；臨近建筑物施工對(duì)基坑穩(wěn)定的影響等作好記錄，以便費(fèi)用增加時(shí)有理有據(jù)有項(xiàng)可查。

總之，深基坑支護(hù)工程施工中有諸多注意事項(xiàng)和不可預(yù)見因素。需要經(jīng)驗(yàn)豐富的施工技術(shù)人員經(jīng)過(guò)全面考慮，綜合以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行方案編寫，在施工中要預(yù)備緊急預(yù)案，對(duì)樁基礎(chǔ)滲水、水位異常、地質(zhì)影響等突發(fā)情況進(jìn)行有效處理，造價(jià)控制人員需要現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，遇有定額缺漏、定額項(xiàng)目不同等情況必須及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)增加補(bǔ)充定額，以便結(jié)算時(shí)有據(jù)可循。施工單位與業(yè)主應(yīng)及時(shí)溝通并在施工合同文件中明確其結(jié)算原則，以便竣工后作為工程結(jié)算的法律依據(jù)。

Inquiry on safe support scheme of deep foundation

ZHAO Yong

(TaiyuanConstructionEngineeringPre-settlementAuditingCenter,Taiyuan030002,China)

Combining with engineering examples, through analyzing engineering conditions and basic data, the article inquires safe support scheme of deep foundation, studies and compares sever underground water control methods, carries out structural parameter design of waterproofing curtain, and simultaneously summaries matters needing attention in engineering cost, so as to meet the economic engineering demand.

deep foundation, underground water level, construction scheme, curtain

1009-6825(2014)28-0050-02

2014-07-26

趙 勇(1978- )，男，工程師

TU463

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