對高水位深砂層基坑支護及降水施工技術的探討

張小衛

摘要：深基坑支護與降水施工方案不僅關系著工程施工安全、進度及質量，制定安全可靠且科學合理的施工方案具有重要的意義。灃西新城雨水泵站基坑支護及降水施工項目的地下水位高且砂層深，本文對該項目基坑支護及降水方案進行設計分析，并對高水位深砂層基坑支護及降水施工技術進行探討。

Abstract： Deep foundation pit support and dewatering construction plan are not only related to project safety， schedule and quality， it is of great significance to formulate safe， reliable， scientific and reasonable construction plan. Fengxi Xincheng rainwater pumping station foundation pit support and precipitation construction project has high groundwater level and deep sand layer. This article designs and analyzes the project's foundation pit support and precipitation scheme， and discusses the foundation pit support and precipitation construction technology in high water level deep sand layer.

關鍵詞：深基坑;基坑支護;井點降水

Key words： deep foundation pit;foundation pit support;well point dewatering

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）11-0191-03

1? 工程概況

本工程位于西咸新區灃西新城新河東側，地面高程介于388.50～391.00m。場地地貌單元屬渭河南岸一級階地。建筑±0.00對應的絕對高程為391.00m，雨水泵站基坑底標高為-18.60～-16.05m，閥門井基坑底標高為-15.55m。

1.1 地質水文

在基坑開挖深度范圍內地層主要為填土、黃土狀土、細砂、粉土、中砂、礫砂等構成，場地地下水穩定水位埋深約為9.94～11.38m，地下水屬潛水類型。地下水主要受渭河水及大氣降水補給，地下水位變化幅度為2～3m。

1.2 設計標準及設計荷載

支護結構安全等級為一級，重要性系數為1.10;基坑支護為臨時性支護，支護結構使用期限為12個月。

距離基坑邊沿2.0m范圍禁止堆載及動載;基坑四周臨建或材料堆放場地距基坑邊線不得小于1.5m，按均布荷載15kPa考慮。

2? 基坑支護及降水方案

2.1 基坑支護方案

基坑AA/2A/3段：坡高17.10m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預應力錨索聯合支護方案，平臺寬4.0m;

基坑A/3BB/1、C/1C段：坡高14.55m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預應力錨索聯合支護方案，平臺寬4.0m;

基坑abcd段：坡高14.05m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預應力錨索聯合支護方案，平臺寬4.0m;

基坑ef段：坡高16.05m，上部7.5m采用坡比1：1.2鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預應力錨索聯合支護方案，平臺寬4.0m;

基坑fgh段：坡高18.60m，上部7.5m采用坡比1：1.2鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預應力錨索聯合支護方案，平臺寬4.0m。

2.2 基坑降水

據《巖土勘察報告》，場地地下水穩定水位埋深約為9.94～11.38m，需要進行基坑降水，降水深度應達到基礎底面以下1.5m深度，降水采用管井降水方案。

2.3 工程材料

2.3.1 混凝土及砂漿

鋼筋混凝土灌注樁混凝土標號C30;冠梁混凝土標號C30;噴射混凝土面層混凝土標號C20;錨孔注漿砂漿強度M25。

2.3.2 鋼材

鋼筋： HPB300鋼筋，fy=270N/mm2， HRB400鋼筋，fy=360N/mm2;型鋼：采用Q235號型鋼，f=215N/mm2;鋼管：普通鋼管DN48×3.5;焊接：焊接熔敷金屬的化學成分和力學性能應滿足（GB/T5117-1995）和（GB/T5118-1995）的規定;水泥：采用強度為32.5R普通硅酸鹽水泥，并經過進場復試合格后方可使用。

3? 基坑支護施工方法和工藝流程

工程主要施工項目包括土釘墻施工、護坡樁施工、預應力錨索施工、掛網噴射混凝土施工。

3.1 土釘墻施工

工序為：土方開挖→邊坡修整→打入鋼管→孔內注漿→補漿→面層鋼筋網鋪設→設置排水孔→面層噴射混凝土→灑水養護。

3.2 護坡樁施工

3.2.1 護坡樁的施工工藝

場地平整→樁位放線→鉆機就位、孔位校正→鉆孔→清除泥渣→清孔→終孔驗收→下鋼筋籠和鋼導管→澆筑混凝土→成樁養護。

3.2.2 質量保證措施

①護坡樁的定位放線誤差在垂直于軸線方向不得大于10mm，且不得偏向基坑內。施工時首先應定出邊坡開挖邊線的準確位置，在此基礎上考慮施工的水平誤差和垂直誤差，并結合支護結構的最大水平位移50mm進行外放，以保證支護結構不影響主體結構施工。

②護坡樁施工時應間隔跳打或灌注混凝土24h后才能施工相鄰的樁;確保樁端樁長及孔底成渣滿足設計及規范要求，確保樁身混凝土的連續完整。

③成孔時應注意砂土層出現塌孔、串孔等不良工程現象的發生，確保樁端樁長及孔底成渣滿足設計及規范要求，確保樁身混凝土的連續完整，并注意泥渣排污問題。

④鋼筋籠縱向鋼筋的連接必須采用焊接，在孔口焊接時，主筋接頭應間隔預留，同一截面接頭數量不得大于50%，相鄰接頭不小于35d且不小于500mm。焊接采用搭接焊，搭接長度單面搭接焊不小于10d，雙面焊搭接長度不小于5d;焊縫厚度不得小于0.3d，焊縫寬度不得小于0.8d;豎向鋼筋與橫向鋼筋的相交點必須全部綁牢或焊牢，箍筋搭接處應沿受力豎筋方向錯開布置，鋼筋籠安裝入孔后，檢查其頂端的標高是否符合設計的要求。鋼筋籠的長度較長時，可采用地面分段制鋼筋籠，孔口分段搭接的方法制作安裝。

⑤混凝土采用商品混凝土，施工應連續一次澆灌完成。澆筑冠梁前應將護坡樁頂浮渣全部鑿去;基坑開挖應在護坡樁及冠梁混凝土強度達到70%設計強度及錨索張拉后進行，并經設計人員確認安全的情況下方可進行。

3.3 預應力錨索施工

錨索施工工序為：錨孔定位→錨索成孔→錨索鋼絞線制作及安放→注漿→腰梁制作安裝→施加預應力→錨頭鎖定。

3.3.1 成孔要求

成孔：采用機械成孔，成孔過程不得加泥漿，為防止塌孔，可注入純水泥漿;鉆孔間距：水平方向孔距誤差不大于5cm，垂直方向不大于10cm;鉆孔直徑：選用的鉆具直徑不得小于錨孔設計值;鉆孔方向：鉆孔底部的偏斜尺寸不大于鉆孔長度的3%。鉆孔速度：鉆孔速度不得高出鉆機本身標準鉆速的1～2%，采用勻速鉆進;鉆孔深度：鉆孔深度不得淺于設計深度，并應超鉆30cm;孔底要求：鉆進達到設計深度之后，不能立即停鉆，必須在停止進尺的情況下，穩鉆1～2分鐘，防止孔底端部尖滅;成孔過程中應嚴格做好地質鉆孔編錄，以便及時調整設計。

3.3.2 錨索制作

錨索體必須嚴格按照設計要求的材料選用，材料必須要有國家法定單位或部門的合格證書及試驗檢測報告。每根錨索的長度及鋼絞線數目不得少于設計要求，錨索體自由鍛進行涂黃油包裹波紋管處理。

3.3.3 注漿

灌漿材料：錨索注漿采用水泥砂漿;水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，水泥砂漿強度不低于25MPa，配合比為1：1（重量比），水灰比為0.4～0.5。水泥砂漿拌合均勻，隨拌隨用。

注漿：預應力錨索注漿壓力為0.5～0.8MPa，注漿管端部距孔底宜為20～30cm。隨著水泥砂漿的灌入，待孔口出現溢漿且持續穩定后方可停止注漿。灌漿時應逐步將漿管向外拔出直至孔口。注漿完畢后待砂漿凝固收縮后，孔口應進行補漿。

灌漿要求：灌漿漿液應攪拌均勻，隨攪隨用，漿液在初凝前用完，并嚴防石塊、雜物混入漿液;漿液作業應一次性完成，中途不得停止;灌漿施工必須做嚴格記錄，以便及時調整灌漿量。

3.3.4 預應力張拉

待錨索砂漿強度及臺座砼強度達到設計強度的75%以上時方可進行預應力張拉。上排預應力錨索張拉鎖定后方可進行下部土方開挖;張拉采用OVM錨具配套的穿心式千斤頂;正式張拉前必須對錨索進行預緊張拉1～2次，張拉力為設計值的10～20%，使其各部位緊密接觸，鋼絞線完全平直。

3.3.5 掛網噴射混凝土施工

掛網噴射混凝土施工工序為：土方開挖→邊坡修整→釘固定鋼筋→面層鋼筋網鋪設→壓網鋼筋網固定焊接→面層噴射混凝土→灑水養護。基坑應分段分層自上而下進行開挖，分層開挖深度不超過1.5m，軟弱土層分層開挖深度不超過1.0m;當基坑上方的混凝土強度未達到設計強度的70%時，嚴禁向下方挖土;編制鋼筋網片及噴射混凝土前應預留錨索位置，在噴射混凝土初凝后方可進行錨索鉆孔施工;面層應根據坑壁滲水情況設置排水孔。

4? 高水位深砂層條件的降水施工技術

4.1 降水井布置及施工要求

基坑降水采用管井井點降水方案，共布降水井16個，基坑外降水井間距約14.0m，井深30.0m，布井12個。基坑內降水井間距約15.0m，井深約24.0m，布置在后澆帶處，布井4個;每口井中水泵安裝流量100m3/h水泵，水泵揚程不小于35m，控制水位按不小于基坑底部1.50m設計;基坑周邊的總排水管口徑不小于800mm，最少有4個排水口，集水總管水排入明渠中，排水口距離基坑邊線不小于200.0m。

成井時應采用護壁措施，減少塌孔，保證孔垂直度;降水井鑿井直徑800mm，濾水管采用圓孔纏絲鋼制過濾器，內徑為500mm，壁厚不小于6mm，孔隙率大于30%;過濾器外填充磨圓度較好的硬質巖石濾料，粒徑為3～5mm，濾料回填應密實，無空洞;井管下沉后必須充分洗井，保證井管滲水暢通，成井后應進行單井抽水試驗，降水施工過程中應做好水位觀測及記錄;基坑降水應分級進行，先開啟基坑外的12口井的水泵抽水，根據基坑開挖深度及基坑內地下水位標高，逐步開啟基坑內其他水泵抽水，滿足基坑降水需要;基坑降水電路應單獨布設，并設置斷電報警系統;現場必須配置應急電源，保證降水隨時正常進行，防止水位上升引起基坑支護失效。

4.2 降水施工工序

降水施工工藝流程：準備工作→鉆機進場→放線定位→鉆孔→下井管→填濾料→封井→洗井→安裝水泵及集水管→下泵→抽水→記錄。

4.3 質量保證措施

鑿井：為確保降水效果，減小洗井難度，所有管井采用循環鉆機成孔，井徑、孔深不小于設計值，井身應保持圓正垂直;

下井管：下管時所有深井的底部按標高嚴格控制。井管應平穩入孔，接頭要完整無隙，下管要準確到位，自然落下，不可強力下壓，下好井管后，把井管居中固定;

填濾料：井管下入后立即填入礫料。礫料應保持連續沿井管外四周均勻填入。應用鐵鍬填料，以防不均勻或沖擊井壁，如遇蓬堵可用水沖，在洗井過程中，如礫料下沉量過大，應補填，礫料為？準3-5mm干凈礫料;

洗井：填濾料后立即洗井，間隔不超過3小時;要求至少2個臺班，直至井內出清水，基本不含砂，井底沉砂不大于10cm;

封井：為了防止上部泥漿及降水直接滲入礫料內影響成井質量，等填礫結束后，上部填粘土;

水泵安裝：潛水泵及泵管置于距井底以上2.0-2.5m處。做到單井單控電路，并檢查水位繼電制動抽水裝置和漏電保護系統;

抽降：連網統一抽降后應連續抽水，不應中途間斷。開始抽降時要間隔逐一啟動水泵。抽水開始后，應檢查排水管道是否暢通，有無滲漏現象。

5? 變形監測及檢測

5.1 變形監測

根據規范要求，在基坑開挖過程與支護結構使用期內，必須進行支護結構的水平位移監測和基坑開挖影響范圍內建構筑物、地面的沉降監測，應對錨索拉力及地下水位進行監測;沿基坑四周邊坡坡頂及樁頂設置變形觀測點，在臨近建筑物角點及相鄰道路中心設計沉降觀測點，應監測每種規格錨索的內力;監測點或監測面不應少于3個;在邊坡開挖前應測得初始值，且不應少于兩次;當監測結果達到預警值或出現其他異常情況時，立即停止施工，采取切實有效的措施后方可繼續進行;施工期間應定期巡視檢查，應委托有資質的第三方按照相關要求進行錨索的驗收試驗和護坡樁的完整性檢測工作，樁身完整性檢測數量為100%，錨桿（索）檢測數量不應低于總數的5%，且同一土層中的檢測數量不應少于3根。

5.2 監測頻次及預警值

監測頻次：施工期間監測不應少于每天一次，支護施工完畢后至基坑回填期間每3天觀測一次，強降雨后應增加觀測，變形異常時加密觀測或連續觀測。

監測預警值：坡頂水平位移報警值25mm，豎向位移報警值20mm，變化速率報警值3mm/d;相鄰建筑物沉降報警值25mm，周邊地表沉降報警值為25mm。

6? 結論

由于本工程所處地下砂層厚、水位高、水量豐富且緊鄰河道，水位變化受季節天氣影響變化幅度大，基坑支護和降水是重點和難點，降水效果直接影響施工安全和進度。針對復雜的地質條件，利用懸臂灌注樁結合預應力管式錨桿、噴射砼面層土釘墻組合支護結構，并采用基坑內外管井降水，很好的解決了此條件下深基坑支護及降水的施工難題，施工過程必須嚴格按照設計和施工方案進行，保證施工質量。

參考文獻：

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