基坑聯合支護在某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝的應用

何志文　楊國巍

(安徽省地質礦產勘查局322地質隊)

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基坑聯合支護在某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝的應用

何志文楊國巍

(安徽省地質礦產勘查局322地質隊)

針對某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝基坑開挖深度大、地質條件較復雜的工程背景，在考慮對基坑鄰近周邊管樁進行保護的基礎上，提出了噴錨網防護、深層攪拌樁止水帷幕、鉆孔灌注樁和內支撐的聯合支護方案。實踐表明：該方案的實施可有效控制施工期間的基坑位移，保證深基坑施工與周圍建筑物及地下管線的安全，降低工程成本，縮短工期，經濟效益顯著。

噴錨網防護聯合支護基坑位移

某鋼廠開發的產能置換技改項目(一次鐵皮沉淀池及加壓泵房工程項目)地下建筑面積共約273m2，由沉淀池和沖渣溝兩部分組成。沉淀池呈長方形，尺寸為13.3m×10.8m(長×寬)，基坑開挖深度-12.5m；沖渣溝呈L形(5.5m×2.2m+52m×2.2m)，基坑開挖深度-8.5～-6.8m，地面標高約7.30m。沉淀池周圍有6個連鑄基礎，均為管樁基礎，因而有必要對基坑鄰近周邊管樁進行有效保護，并控制施工期間的基坑位移。

1　地質概況

表1　基坑邊坡支護結構設計參數

2　基坑支護設計

2.1聯合支護形式

聯合支護結構是根據周圍環境、場地地層條件及功能要求，在同一基坑支護結構上采用2種或2種以上的工藝、不同作用機理的支護結構，通過發揮各自的支護特點，共同保證基坑穩定的一個支護系統。傳統的基坑支護形式主要有放坡開挖及簡易支護、重力式支護結構、內撐式機構、拉錨式支護結構、土釘墻支護結構、懸臂式支護結構等。聯合支護結構是將上述基坑支護形式根據場地的地層和周邊環境條件進行有機結合并在同一基坑中進行應用，從而達到保證基坑支護工程安全的目的[1-5]。

2.2基坑支護方案

基坑周圍條件相對簡單，地層較復雜，但深度大?；觽缺诎踩燃墑潥w二級，基坑側壁重要性系數為1.00。工程重點是確保在施工期間基坑位移得到有效控制，顧及到連鑄基礎為管樁基礎，因而還須考慮對基坑鄰近周邊管樁的保護。經多個支護設計方案的優化選擇，根據不同地段和工程要求，采用多種不同的基坑支護形式進行聯合支護，基坑平面布置如圖1所示。

圖1　基坑支護平面布置

2.2.1沉淀池基坑支護

沉淀池段即B—C—D—E段(圖1)，采用放坡噴錨網防護+深層攪拌樁止水帷幕+鉆孔灌注樁+內支撐支護，支護長度(按坑底計算)約48m，基坑深度12.5m。具體方案為：①基坑頂部放坡開挖，放坡高度3.5m，坡率1∶1，坡面設噴錨網防護，坡底形成寬4.0m的放坡平臺；②放坡平臺以下設單排φ800mm鉆孔灌注樁，間距0.95m，深19m，抗滑、抗傾覆，樁頂設置寬900mm、高600mm鋼筋混凝土冠梁，冠梁處采用H500mm×300mm鋼設第一道水平支撐，第二道水平支撐位于第一道水平支撐以下4.5m處，采用型鋼焊接，冠梁頂低于地表3.50m，與放坡平臺位于同一水平，鉆孔灌注樁形成的基坑側壁與沉淀池邊線一致，不預留施工空間，基坑側壁形成構筑物外模；③灌注樁外側設2排雙頭φ700mm深層攪拌樁，深13m，止水、止管涌、止坑底底鼓，樁頂設置厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋，壓頂板低于地表3.5m，與放坡平臺位于同一水平。

2.2.2沖渣溝基坑支護

沖渣溝段即E—F—G—A—B段(圖1)，基坑深6.8～8.5m，采用放坡噴錨網防護+重力式深層攪拌樁支護及止水帷幕，共分為2個部分，支護長度(按坑底計算)約140m。具體方案為：①基坑頂部放坡卸載，放坡高度為3.5m；②放坡坡率1∶1，坡面設噴錨網防護，坡底與頂樁形成寬5m的放坡平臺；③設置4～6排φ700mm深層攪拌樁，深11.5m，墻厚2.2～3.2m，止水、止管涌、止坑底底鼓，樁頂設厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋和長6～7m、φ60mm×2.5mm鋼管、深層攪拌樁形成的基坑側壁距沖渣溝邊線不小于500mm，即預留的施工空間。

2.2.3沉淀池與沖渣溝之間支護

共一段，即A—D段(圖1)，為重力式深層攪拌樁支護，支護長度(按坑底計算約)10.5m。具體方案為：①6排格柵狀雙頭φ700mm深層攪拌樁，深11.5m，止水、止管涌、止坑底底鼓，墻厚3.2m；②樁頂設厚200mm鋼筋混凝土壓頂板，并插入長6m的2根φ60mm鋼管及長1.5m、φ12m、500mm×500mm插筋；③樁頂低于地表約8m，與沖渣溝底面位于同一水平。

2.3基坑降排水措施

基坑坑頂設置截水溝，基坑坡腳設置一道環形封閉排水溝，集水坑根據實際滲水量確定尺寸。截水溝與排水溝凈斷面尺寸為300mm×300mm。坑內采用管井降水，井徑600mm，全孔下入無砂水泥礫石濾水管，濾水管直徑500mm，均勻回填粒徑4～7mm的豆石粒料至孔口下1.0mm處，濾料以上回填黏土至孔口，濾水管內下入潛水泵，根據計算，場地內布置管井7眼。

3　基坑支護施工關鍵技術措施及質量控制

為保證施工工期與質量，工程按照分項內容分為若干個作業段，按節奏流水線組織施工。基坑支護現場總體施工步驟為放坡開挖→噴錨支護→重力式深層攪拌樁支護及止水帷幕施工→鉆孔灌注樁施工→土方分層分段開挖及內支撐支護施工。

3.1深層攪拌樁施工技術方案及質量控制

采用雙軸深層水泥土攪拌樁，攪拌機葉片直徑700mm，樁間距1 000mm，排與排之間軸間距500mm，樁長11.5～13m。水泥采用強度等級為32.5級或42.5級普通硅酸鹽水泥。

3.1.1施工工藝流程

為提高水泥土攪拌樁的均勻密實度，土體應充分攪拌，嚴格控制鉆孔下沉及提升速度，使原狀土充分破碎，從而有利于水泥漿與土體均勻拌合。攪拌樁施工采用“4攪2噴”的施工方案，工藝流程如圖2所示。

圖2　水泥土攪拌樁施工工藝流程

3.1.2質量控制措施

(1)嚴格控制水泥漿質量。水泥進場后應按要求嚴格復檢，檢驗合格后方可使用。漿液嚴禁發生離析，水泥漿液應嚴格按預定配比制作。漿液倒入料斗時應加篩過濾，以免殘渣損壞泵體和堵管。泵送漿液前，應保持漿液管濕潤，以利輸漿。

(2)樁位及垂直度控制。正確掌握樁位，在基坑外受施工影響范圍內設置一定數量的控制檢查樁，以便隨時檢查軸線和樁位的準確性。在樁機上設置水平尺及垂直吊線，施工全過程確保樁身垂直度的偏差在允許范圍內。

(3)根據設計要求和成樁試驗結果調整灰漿泵壓力，保證鉆進速度與流量匹配，防止送漿壓力不足和樁身斷漿。全樁須均勻注漿，不得發生土漿夾心層，若發現管道堵塞，應立即停泵處理。

(4)樁與樁的搭接。每次施工作業前，應仔細量測已施工樁與鉆桿間距，確保樁與樁之間的咬合距離保持在200mm左右。搭接時間不應大于12h，若超過時間，搭接施工中須放慢攪拌速度保證搭接質量。

3.2鉆孔灌注樁施工技術方案及質量控制

工程采用水下鉆孔混凝土灌注樁工藝，樁身混凝土強度等級C30，樁直徑800mm，樁中心間距950mm。施工過程中采用泥漿護壁工藝，正循環回轉鉆進成孔；鋼筋籠現場綁扎制作，安放鋼筋籠時在孔口進行焊接；成樁采用商品混凝土灌入料斗、導管連續水下灌注的方法。鉆孔灌注樁施工質量控制措施為：

(1)孔位及鉆孔垂直度控制。鉆機就位后底座和頂端應保持平穩，并進行鉆桿對中和井架的垂直度檢驗，保證鉆進時的垂直度和樁位偏差在允許范圍內，鋼護筒傾斜度不大于1%。

(2)鋼筋籠的制作與安裝。鋼筋籠現場加工，并焊接鋼筋凈保護層(厚5cm)，鋼筋籠須垂直吊入孔中，避免刮碰孔壁，若無法順利下放至設計標高，則應將其吊出孔外，重新清孔后再進行吊放，不得采用沖擊等方法強行入孔，以免損壞鋼筋籠及孔壁。

(3)水下灌注混凝土。水下混凝土灌注采用剛性導管施工，導管須進行嚴密性檢查，混凝土灌注須連續施工，導管埋深宜為2～6m。

3.3基坑監測

(1)在基坑工程施工前，應調查分析周邊管網的分布、埋深，建筑物基礎型式，建筑物、管網的既有缺陷，并對已有的缺陷進行備案，該類缺陷是否因基坑工程發展，應進行后續觀測。

(2)監測基準點須布置于穩定地段，監測點的布置重點為臨近相對重要建筑、管網的地質不良區域以及最可能形成危害的部位?；娱_挖施工前，須測讀監測點的初始值。

(3)觀測周期。原則上基坑開挖期為每日一測，基坑支護施工期的間隔不超過3d，支護完成后的基坑使用期，每7d一測。根據測得的變形與應力變化趨勢，可適當調整觀測周期，遇降水、地下水異常、變形發展異常和突變，須加大觀測頻率，一旦出現可能造成重大危害的征兆時，必要情況下，應進行連續觀測。

(4)報警值。一般情況下，樁頂水平、垂直位移大于5mm/d(土方開挖階段10mm/d)或累計大于50mm，地下管線及臨近建筑的控制值應根據相關規范要求確定。

4　結　論

(1)綜合考慮了某鋼廠一次鐵皮沉淀池與沖渣溝基坑支護工程的開挖深度、工程地質及水文地質條件、基坑周邊環境因素，確定了聯合支護形式，即上部采用放坡開挖，噴錨網支護，下部以水泥土攪拌樁為主，局部再結合鉆孔灌注樁+內支撐形式進行支護。

(2)水泥土攪拌樁與灌注樁的組合支護結構既充分利用了灌注樁的側向剛度大、整體穩定性好、變形控制能力強等特點，又發揮了水泥土攪拌樁對土體的加固作用及良好的止水性能，使得聯合支護結構的綜合能力大大加強，實現了對鄰近周邊混凝土管樁基礎的嚴格變形控制，且對于周邊環境無不良影響。

[1]李銳.聯合支護結構基坑安全性分析研究[D].成都：成都理工大學，2014．

[2]張天平.水泥土樁-灌注樁組合支護結構應用研究[D].天津：天津大學，2003．

[3]中國建筑科學研究院.JGJ120—2012建筑基坑支護技術規程[S].北京：中國標準出版社，2012．

[4]李俊才，陸峰，孫劍，等.鉆孔灌注樁-深層攪拌樁咬合支護結構的應用研究[J].巖土工程學報，2008(S)：592-596．

[5]趙志縉，應惠清.簡明深基坑工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000．

ApplicationoftheCombinedSupportingTechniqueofthePrimarySedimentationTankandSlagDitchofaSteelMill

HeZhiwenYangGuowei

(No.322GeologicalBrigadeofAnhuiGeology&MineralResourcesExplorationBureau)

Theexcavationdepthsofthefoundationditchoftheprimarysedimentationtankandslagditchofasteelmillarelarge,besidesthat,thegeologicalconditionsiscomplex,basedontheaboveengineeringbackground,basedonconductingtheprotectionoftheadjacentsurroundingtubularpilesofthefoundationditch,thecombinedsupportingschemeofshotcreterockboltmeshsupport,waterproofcurtainofdeepmixingpile,boredpileandinnersupport.Theapplicationresultsofthecombinedsupportingschemeshowthatthefoundationditchdisplacementcanbecontrolledeffectivelyduringtheperiodofconstruction,thesuccessfulconstructionofthedeepfoundationditchandthesafetyoftheadjacentsurroundingbuildingsandundergroundpipelineareguaranteed,theengineeringcostsisreduced,andtheconstructionperiodisshortened,therefore,thefavorableeconomicbenefitsisobtained.

Shotcreterockboltmeshsupport,Combinedsupporting,Foundationditchdisplacement

2016-05-25)

何志文(1969—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市花山區江東大道1500號。