重力壩支護體系施工過程控制

馮培山

摘 ?要：重力壩支護體系近年來越來越多的應用在深基坑支護工程中，該文基于工程施工的成功經驗，結合重力壩支護體系施工的特點、難點和關鍵點，對工程施工的過程和方法進行分析，提出重力壩支護體系的施工過程控制要點。以某市320518217502 號地塊住宅項目地下人防工程成功經驗為例，對在江南沖積平原上5 米以內深基坑重力壩支護體系的施工控制要點進行總結。

關鍵詞：重力壩;支護;施工;過程控制

中圖分類號：TU83 ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

重力壩支護體系是近年來被建設工程反復采用的一種深基坑支護形式，該支護體系適用于開挖深度不超過5 m的深基坑工程支護，它的優點是造價低廉、施工周期短，缺點是對施工質量、降水、挖土、結構施工和監測等方面要求高，需要各專業施工緊密配合。而且對季節、土質、周邊環境和挖土順序等因素比較敏感，稍有不慎就可能造成重大事故和經濟損失。

該文以某市320518217502號地塊住宅項目地下人防工程成功經驗為例，對在江南沖積平原上5 m以內深基坑重力壩支護體系的施工控制要點進行總結，總結該支護體系的施工要點和成功經驗，與業內同行共勉之。

1 工程概況

該工程為普遍地下一層，局部地下二層，場地西側文淵路與基坑開挖邊線距離較遠，最近距離約13 m，與場地高差可計算為超載，地下一層普遍開挖深度為3.20 m，地下二層開挖深度為6.90 m，高低差區域超挖深度為3.70 m;基坑安全等級為三級，設計使用年限為1年，開挖面積約35 486 m2，周長約922 m。集水井、電梯井等局部深坑超挖深度0.85 m～2.95 m。

1.1 地質情況

該工程地質情況有9種。1）素填土：灰黃色～灰色，松軟，以黏性土為主，夾植物根莖，平均厚度3.40 m。2）粉質黏土夾粉土：灰色，軟塑狀，局部夾粉土較多，平均厚度1.20m，住宅地下室持力層。3）淤泥質粉質黏土：灰色，流塑，味臭，含腐植物，平均厚度8.50 m，人防地下室持力層。4）黏土：灰黃～褐黃色，可塑～硬塑，含鐵錳質氧化班點，平均厚度2.90 m。5）粉質黏土夾粉土：灰色，軟可塑，局部夾薄層狀粉土，平均厚度4.30 m。6）層粉質黏土：灰色，可塑偏軟，局部軟塑，干強度及韌性中等，含鐵錳氧化物，局部夾粉土薄層，平均厚度20.36 m。7）層粉砂：灰黃色，密實，很濕，主要成分為石英長石，含少量云母碎屑，級配良好，顆粒呈圓狀、次圓狀，平均厚度6.30 m。8）層粉土：灰黃色，中密，切面粗糙，搖震反應中等，干強度及韌性低，局部夾粉砂薄層，平均厚度5.24 m。9）層粉砂夾粉土：灰黃色，密實，主要成分為石英長石，局部含少量粉土，平均厚度4.55 m。

1.2 水文地質條件

據勘察揭露，該場地勘探深度內揭露的地下水主要有潛水及承壓水潛水：主要賦存于地表填土①層填土、②層粉質黏土夾粉土上部的根孔以及裂隙中，水量并不大，該類型地下水系直接通過大氣降水—地面滲入補給，通過蒸發、側向徑流排泄。根據區域水文地質資料并結合近3～5年的觀測資料得知，該區區域的高水位通常出現在7、8、9月，水位可達地表。低水位出現在1、2、3月，水位可降至標高0.5 m～1.0 m，水位年變化幅度在1.5 m左右。

承壓水：具體場區承壓水主要賦存于粉砂⑦與粉砂夾粉土⑨中。該含水層在整個場區內均有連續分布，厚度較大，賦存的水量中等。該層承壓水主要由側向徑流補給，水位年變化幅度小。該含水層埋藏深，對該工程建設基本沒有影響，根據地區建筑經驗，其穩定水位標高為-2.5 m。

1.3 場地環境及周邊位置條件

該工程和周邊比較平坦，西邊毗鄰新建文淵路，目前尚無大量社會車輛通行;東邊是另一家開發商同期開發的綜合體項目，與人防地庫相鄰的為商業地庫地下二層坑底標高-9.55 m，人防坑底標高-10.20 m;南北兩面均為開闊未開發地。

該文重點闡述東西方向中間段住宅地下一層和人防地庫之間的重力支護施工;住宅地下室一層地板-5.850 m，坑底標高-6.55 m，土方開挖深度3.20 m;人防地庫底板標高-9.55，坑底標高10.20 m，土方開挖深度3.70 m。之所以拿來重點闡述是因為該重力壩又結合了高低差地下室施工的特點，人防地庫比住宅地庫深，但是土方開挖卻必須安排施工住宅地庫，實際施工時，住宅地庫結構出了±0.00才開始人防地庫的土方開挖。

2 圍護措施

2.1 圍護體系

該基坑主要采用放坡、重力壩支護體系。

放坡：采用一級放坡，坡比不大于1∶1.5;坡面設置80厚C20細石砼，內配雙向6.5@250x250鋼筋網片。

重力壩：重力式攪拌樁采用雙軸水泥土攪拌樁2700@1000，樁間搭結200 mm，水泥摻量15%，前后排樁內插48×3.0@1000鋼管，頂部與壓頂板相連結;壓頂采用20cm厚鋼筋混凝土壓頂板，內配雙向8@200×200鋼筋網片。

2.2 止水體系

重力壩采用水泥土攪拌樁自身作為止水體系，局部放坡區域坡頂上采用單排雙軸2700@900攪拌樁。

2.3 加固體系

坑周被動區土體加固，采用雙軸攪拌樁2700@1000，加固深度為坑底以下4 m，加固寬度為4.2 m，水泥摻量15%;坑內局部深坑加固，采用雙軸攪拌樁2700@1000，水泥摻量15%。

3 設計參數及強度標準

3.1 設計水位：地面下0.5 m

3.2 坑外地面超載：除西側文淵路超載按50 kPa～25 kPa外均按20 kPa。

3.2 設計強度

水泥：普通硅酸鹽水泥P.O 42.5級，要求干燥、無結塊的新鮮水泥。

雙軸水泥土攪拌樁：水泥摻量15%，28天無側限抗壓強度標準值>0.8 MPa。

混凝土壓頂、放坡面：混凝土強度等級C20;水泥砂漿護坡面層砂漿強度等級MU5.0。

鋼筋：采用Q235B。

4 施工準備階段控制要點

場內工程樁施工完，塔吊基礎工程樁施工完，塔吊基礎遠離重力壩。施工前必須進行場地調查和確認，對基坑周邊管線進行調查，明確保護要求，落實保護措施。

如：探明現場有無分布暗浜等不良工程地質，核實其分布范圍和深度，范圍內放坡坡比適當放大，攪拌樁水泥摻量增加5%;認真排摸圍護范圍內的地下障礙物，挖除大塊建筑垃圾或其他障礙物，然后分層夯實。

5 施工階段控制要點

5.1 雙軸水泥土攪拌樁

開挖溝槽：根據基坑圍護內邊控制線，采用0.4 m3挖機開挖溝槽。

二軸攪拌樁安裝、孔位定位：雙軸攪拌樁攪拌軸中心間距為550 mm，樁徑700 mm，樁間搭接間距為200 mm，采用定位木樁按測量偏差控制在50 mm內預定位，采用測量儀器控制樁垂直度小于1/100。

漿液制備：采用自動攪漿系統，實行配合比掛牌制，標明水泥加水的用量，本期施工水泥摻量15%，水灰比按0.8控制。

攪拌成樁：成樁采用二噴三攪的施工工藝：預攪下沉→噴漿提升→攪拌下沉→噴漿提升→攪拌下沉→攪拌提升。

水泥土攪拌樁施工需要注意8點。1）攪拌樁樁位偏差不超過50 mm，具體需要注意的樁身垂直度誤差不超過1/100，同樣樁頂標高不超過+100 mm～-50 mm，樁底標高不超過±100 mm。2）嚴格按照設計要求控制水泥漿液水灰比為0.8，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續，嚴格控制水泥摻入量。3）鉆頭噴漿攪拌提升速度不要超過0.5 m/min，而相對的具體下沉速度不超過1.0 m/min。保證水泥漿在樁身長度范圍內均勻分布，則可以采用噴漿和樁機提升相互配合操作;值得注意的是，當攪拌機預攪下沉至預定標高，在水泥漿液與樁端土充分攪拌30 s后再提升鉆桿，即水泥漿液到達出漿口后執行此操作。4）如果施工過程中因其他原因導致停漿，則需要將攪拌頭下沉，具體下沉位置為停漿點下的0.5 m處，等供漿恢復時再進行施工。5）經常檢查葉片和鉆頭直徑，避免鉆頭和葉片磨損導致達不到要求。6）每根樁都應有完整的施工記錄，記錄攪拌機鉆頭每米下沉或提升的時間及注漿量。7）基坑開挖前宜采用鉆取樁芯的方法進行樁身強度檢測，取樣數量不少于總樁數的0.5%且不少于3根，鉆孔取芯后的孔隙應及時注漿填充。8）嚴格按照行業標準《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120—2012）執行。

5.2 鋼管插放

攪拌樁內插的鋼管ф48×3L=6.0m@1000需經監理單位驗收合格后方可進場。鋼管插入宜在攪拌樁施工結束后30 min內進行，標高允許偏差±50 mm，垂直度允許偏差1/150。

5.3 砼壓頂

施工前必須鑿除攪拌樁樁頂浮漿，清理攪拌樁樁頂;錨固鋼筋ф8@200并將內插鋼管與水平鋼筋網片連接焊接好，基坑一側錨固鋼筋下翻1 000 mm，砼壓頂采用C20細石混凝土且不低于150 mm厚。

5.4 基坑降水

該基坑地下一層西側、地下二層區域采用輕型井點降水，預降水時間不小于20 d;基坑開挖前，基坑內的地下水位須降至坑底以下1.0 m（含落深區）;基坑開挖過程中，為防止坑外地表水流入基坑內，排水系統的設置由集水井和排水溝組成;同樣需要關注為避免因為圍護體位移導致排水溝開裂損壞，造成地表水滲入坑周土中，排水溝還要做防滲處理;降水期間須密切關注坑外水位變化，如果有異常，應及時查明原因，并采取相應措施。

5.5 土方開挖

土方開挖應按照分層、分段、分塊、對稱、平衡、限時的方法確定開挖順序;重力壩邊長超過50 m應分段開挖;分層開挖厚度不應大于4 m，臨時邊坡坡度不大于1∶1.5;基坑開挖的土方應及時外運，嚴禁在基坑周邊1倍開挖深度范圍堆放;為防止擾動坑底原土，坑底以上30 cm土方則選用人工修底;待挖土到設計標高后，需要在8 h內澆筑混凝土墊層，墊層澆至圍護樁邊。

5.6 此類型重力壩成功經驗

重力壩深攪樁定位一定要準確，尤其是高低差區域放線務求準確無誤[1]。

水泥土攪拌樁為達到設計水泥摻量，正式打樁前要認真試樁，提升速度和注漿壓力等參數要反復調試，最終達到理想值后才可以正式開始;起點盡量選在短邊受力最小的地方，也可以用2臺攪拌樁機同起點背向施工。

高區地庫和低區地庫重力壩之間不得設置塔吊和施工臨時道路;高區至少完成地庫筏板澆筑，砼強度達到設計值方可開始低區土方開挖;砼壓頂錨固網片一定要與高區地庫筏板鋼筋可靠連接，且部分澆筑入高區筏板。

重力壩轉角點受力較大，此節點施工不得有間斷，同時適度提高水泥摻量5%。

6 施工監測控制要點

對圍護結構及周圍環境全面監測，基坑開挖及地下室施工期間，監測內容及監測點數量見表1，周邊構筑物設置裂縫觀測項目。

7 結語

重力壩是這些年尤其在房地產開發項目中應用得比較廣泛的一種基坑支護形式，但是容易出現工程事故，對該項目深基坑重力壩支護體系施工過程控制的實踐，總結出4個控制要點。1）精心策劃，認真研究地勘報告，嚴格落實各項設計、專家意見和施工組織要求。2）控制原材料質量和漿液配合比，確保重力壩施工垂直度和水泥摻量均勻足量。3）重視支護體系的受力分析，挖土前鉆芯取樣試驗，合理的安排降水措施、土方開挖順序。4）重視基坑監護，關注氣候環境影響，盡快完成筏板澆筑。

綜上所述，施工前重策劃、施工中抓落實，施工完多總結，有計劃，有預案，有準備，科學管理，認真負責，保證重力壩支護圓滿成功。

參考文獻

[1]龔曉南.地基處理[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.