淺談地鐵深基坑止水降水措施

■周燕鋒 ■福建省建筑科學(xué)研究院，福建 福州 350025

深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工是當(dāng)前建筑基礎(chǔ)工程的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。在基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工中重?fù)跬两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工、輕止水帷幕設(shè)計(jì)與施工的現(xiàn)象較為普遍。止水方案選擇不當(dāng)、實(shí)際施工時(shí)任意改動(dòng)原設(shè)計(jì)方案、或因?qū)Φ叵聫?fù)雜情況認(rèn)識(shí)不足、考慮不周等，均會(huì)造成止水帷幕失效而引發(fā)事故，輕則造成重大經(jīng)濟(jì)損失及建設(shè)工期的延誤，重則可能造成人員傷亡和不良社會(huì)影響。因此，研究和探討深基坑止水帷幕措施及其施工工藝，具有十分重要的意義。

1 概述

基坑止水降水是深基坑工程中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，能改善施工條件，促使土體固結(jié)，從而提高土體的強(qiáng)度，縮短工程工期。降低地下水位也能夠防止流土、管涌、坑底隆起引起破壞。特別對于城市地鐵的深、大基坑而言，基坑止水降水已成為必不可少的施工措施之一。

在地鐵深基坑中，各種管線錯(cuò)綜交叉，周邊環(huán)境復(fù)雜，社會(huì)關(guān)注度高，以及基坑開挖規(guī)模與深度的不斷增加，對基坑降排水的要求也越來越高。

2 地鐵深基坑常用止水降水措施

國內(nèi)目前常用的止水帷幕形式有地下連續(xù)墻、鉆孔咬合樁、旋噴樁及SMW水泥土墻等。

2.1 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是在地面采用一種專門的開槽機(jī)械沿開挖軸線在泥漿護(hù)壁的條件下開挖出一條封閉狹長的深槽，再在槽溝內(nèi)吊放入制作好的鋼筋籠，之后再澆灌水下混凝土成槽段，如此在地下形成一道可擋土止水防滲的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。它具有施工振動(dòng)小、噪聲低、墻體剛度大、整體性好、防滲性能好等優(yōu)勢，目前該方法在城市地鐵深基坑已得到廣泛應(yīng)用，并正逐步取代很多傳統(tǒng)的施工工法。

地下連續(xù)墻施工技術(shù)起源于歐洲，從利用泥漿護(hù)壁和水下澆灌混凝土等方法進(jìn)行石油鉆井發(fā)展演變而來。20世紀(jì)50年代以后這項(xiàng)技術(shù)逐漸推廣到深基礎(chǔ)等地下工程。1970年9月，我國第一條越江隧道——黃浦江打浦路隧道建成通車，在國內(nèi)首次采用了地下連續(xù)墻施工工藝，由此揭開了地下連續(xù)墻施工工藝在國內(nèi)的不斷試驗(yàn)及使用的序幕。

經(jīng)過40多年的實(shí)踐，我國在深基坑領(lǐng)域中使用地下連續(xù)墻的綜合技術(shù)己經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前地下連續(xù)墻施工技術(shù)主要應(yīng)用于上海、深圳、天津等沿海地區(qū)的軟土深基坑深圍護(hù)中。地下連續(xù)墻對環(huán)境影響較大，對場地、機(jī)具要求較高，且造價(jià)較高。

2.2 鉆孔咬合樁

鉆孔咬合樁是利用超緩凝混凝土的特殊性能，采用高精度的全套管鉆機(jī)通過專門工藝成孔、成樁的一種特殊樁型。通過樁與樁之間的咬合搭接，可形成無縫的擋土截水的連續(xù)排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)或地下防滲墻。

鉆孔咬合樁由我國地下工程專家王振信教授引進(jìn)，在深圳地鐵一期工程會(huì)展中心至購物公園明挖區(qū)間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中首次運(yùn)用，并取得了成功。之后在杭州、上海、天津等地大規(guī)模的運(yùn)用。鉆孔咬合樁特別適用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良條件的地層，具有防滲效果好、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)。

在咬合樁施工過程中，為便于切割，樁的排列方式一般設(shè)計(jì)為1根素混凝土樁(B樁)和1根鋼筋混凝土樁(A樁)間隔布置，其中B樁必須采用超緩凝混凝土，A樁采用普通混凝土，先施工B樁，后施工A樁。A樁施工時(shí)利用套管鉆機(jī)的切割能力切割掉相鄰B樁重疊部分的混凝土，從而使A樁嵌入B樁，但必須在B樁混凝土初凝之前完成A樁切割成孔。

2.3 旋噴樁

興起于上世紀(jì)70年代的高壓噴射注漿法，隨后迅速在全國得到全面發(fā)展和應(yīng)用。旋噴樁是采用水泥或摻加化學(xué)材料作為固化劑利用高壓漿、氣(二管法)或高壓漿、氣、水(三管法)對地層的沖切摻攪作用，在地基中形成規(guī)則的不同工程要求的板、樁、墻(帷幕)結(jié)構(gòu)或縫空隙嵌結(jié)體，達(dá)到截滲防水加固之目的。實(shí)踐表明在處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等巖土層地質(zhì)時(shí)，旋噴樁具有良好效果，已被我國列入現(xiàn)行的《地基與基礎(chǔ)施工規(guī)范》。

2.4 SMW樁

SMW工法(Soil Mixing Wall)是1976年由日本成幸工業(yè)株式會(huì)社研究發(fā)明的。該工法以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場向一定深度鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材料;直至水泥土硬化，從而形成一道具有一定強(qiáng)度、剛度、連續(xù)完整、無接縫的地下墻體。

SMW工法通過技術(shù)引進(jìn)并創(chuàng)新在我國發(fā)展起來，利用SMW工法墻體直接作為擋土和止水結(jié)構(gòu)，當(dāng)其圍護(hù)功能完成后，型鋼可以拔出重復(fù)利用。SMW樁適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂礫土等軟土地基基坑擋土墻圍護(hù)，尤其是在6m～12m深基坑中支護(hù)更適用。目前該工法在我國主要應(yīng)用于我國東南沿海地區(qū)的軟土深基坑圍護(hù)中，特別是地鐵基坑，以上海、南京、廣州應(yīng)用最為廣泛。

3 結(jié)語

止水降水技術(shù)是深基坑工程的關(guān)鍵問題，又是巖土學(xué)中比較復(fù)雜和困難的問題。我國幅員遼闊，巖土層性質(zhì)復(fù)雜多樣，沒有一種通用的方法能解決所有問題。隨著國家把資源的可持續(xù)性利用作為戰(zhàn)略任務(wù)提上日程后，城市地下空間正被廣泛的開掘出來，像地鐵、地下停車場、地下商場如雨后春筍般地走進(jìn)人們工作和生活中去。我國深基坑工程已從原來的幾米發(fā)展到20～30m深。其中不少基建工程由于止水、降水施工做得不到位，導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失，并延誤建設(shè)工期。因此，研究和發(fā)展止水降水技術(shù)以保證基坑工程的安全和經(jīng)濟(jì)已成為當(dāng)前巖土工程界的一項(xiàng)重要課題。

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