粉質粘土層地質條件下深基坑支護止水施工技術

喬玉嬌

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

雙排懸臂樁+雙排旋噴樁截水帷幕復合支護體系是由懸臂樁與旋噴樁復合形成的深基坑支護體系。其中前排懸臂樁、旋噴樁互相咬合形成基坑支護、止水結構，后排懸臂樁又與前排懸臂樁通過連梁連接成一體，使前后排樁之間形成鋼架結構，共同承受基坑的變形荷載，保證基坑不變形、不滲水。

1 工程概況

天成錦苑商住小區項目位于甘肅省隴南市成縣城關鎮隴南大道中段東側、支旗路北側、和平路南側，項目規劃建設用地面積26 168.46m2，總建筑面積107 410.77m2。地上面積91 458.77m2、地下面積15 952m2，由8棟樓和地下車庫組成，其中1#、2#樓為多層公共建筑，3#、4#、6#、7#樓為一類高層住宅樓，地上34層，5#樓為多層住宅樓、8#樓為多層公共建筑，地下1層為車庫。本工程全部采用樁筏基礎，主樓體筏板厚度1.50m，墊層和防水保護層為0.15m，本工程開挖深度為5.70～7.65m。

1.1 周邊情況

基坑北側為隴南電力公司和工商局家屬院，擬開挖的基坑與上述家屬院相鄰，基礎外邊線距離北側磚圍墻（靠隴南電力公司家屬院部位）為14.20m，基坑西側緊鄰隴南大道主干路，擬開挖基坑與主干路有一鐵皮圍墻（用地紅線）之隔，鐵皮圍墻距離擬建地下車庫基礎外邊線約為11.80m，鐵皮圍墻和主干路道牙距離約5m為現有人行道，地下車庫南側區域分布有1F磚砌廁所、2F天成加油站，車庫基礎外邊線距離1F磚砌廁所約8.20m、距離2F天成加油站21.10m；基坑東側緊靠武警森林中隊和石料廠，兩者之間有一磚砌圍墻，磚圍墻以東為空地，7#樓基礎外邊線距武警森林中隊院內鍋爐房25.80m，距東北角2F運管局房屋14m。

1.2 工程水文地質情況

本工程場地地形較平坦，按地貌單元劃分，場地屬南河Ⅰ級階地。地面標高960.19～961.96m，場地地面相對標高為0.61～1.77m，地勢較平坦。在開挖深度范圍內的土層主要包括雜填土、粉質粘土層、圓礫層和泥質砂巖層。

（1）雜填土層。厚度0.50～1.40m，雜色，以碎石為主，均勻性差，含粉質粘土、生活垃圾等，稍密、稍濕。

（2）粉質粘土層。褐色、黃褐色、黑褐色，濕-飽和，可塑-軟塑-流塑，孔隙發育，土質較均勻，呈層狀，該層底部有1m左右的相變成中砂、粗砂和礫砂薄層，其力學性能優于粉質粘土層，厚度在15.10～16.60m之間，層底高度在943.39～944.56m之間。

（3）圓礫層。該層屬于沖積沉淀層，雜色，中密，級配較好，砂質充填，大顆粒呈亞圓形，其成分主要是微風化的巖石碎屑，力學性能好，層厚3.80～4.60m，層底埋深為20.80～21.80m，層底標高為939.09～940.52m。

（4）砂質泥巖層。該層分布整個場地，屬第三系硬質巖層。棕紅色，致密，泥質和硅質膠結，半成巖，呈層狀，力學性能好，巖石等級質量為Ⅳ級，地下水埋深3.20～3.70m，水面標高為956.69～958.66m，水位變化幅度為1m，地下水為潛水，主要含水層為粉質粘土層、圓礫層，地下水主要受大氣降水和河水補給的影響。抗浮設計水位為958.50m。

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2 基坑支護與止水方案選擇

本工程場地條件較復雜，開挖平均深度大于5m，為深基坑。根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-2012）第3.3條規定，該基坑設計使用年限為1年，不適用于永久性支護。該基坑分為9個支護剖面段，根據基坑周邊建筑概況，分析了基坑周邊道路、管線埋設、基礎形式，同時考慮了基坑開挖深度、施工安全及外圍荷載等因素，綜合分析了基坑工程地質、水文地質條件，確定了基坑開深、水位淺、粉質粘土厚度大、半透水性粉質粘土降水不徹底等支護措施，從而確定了該基坑采用“懸臂雙排支護樁+旋噴樁(粉質粘土層)”的支護方案。

3 基坑支護、止水施工的難點及對策分析

本工程地處隴南地區，氣候溫和，全年降水量較多，每年有兩個多月的雨季，且本工程基坑開挖面積大、開挖深度較深、場地周邊環境復雜、場地內水文地質條件特殊，給工程建設帶來了較大影響。

（1）地下水賦存在擬開挖的粉質粘土層中，根據勘探報告提供的參數k=0.50m/d，采用傳統的管井降水方法，存在周期長、效果差、耗時費力、費用高等缺點，故采用旋噴樁作為止水帷幕，配合坑內明排集水井抽水，確保施工正常進行。采用雙排旋噴樁截水帷幕復合支護截水處理，可保證基坑周圍的地下水不會流入基坑內，使粉質粘土層表面不會因地下水軟化而導致邊坡失穩。

（2）基坑土質為粉質粘土層，濕-飽和，高-中壓縮，根據本工程《巖土工程勘察報告》和參照《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330-2013），并結合本工程周邊有住宅樓等情況，本工程決定采用雙排懸臂支護樁作為基坑支護方式，以確保基坑的安全和穩定。

4 支護樁技術要求

前后排支護樁樁身、冠梁、連梁混凝土強度等級為C30，樁徑均為0.80m，前排樁中心間隔距離為1.60m，后排樁中心間隔距離分區段為3.20m和6.40m，前后排樁中心間隔距離約2.50m。同時，針對前后排樁樁頂，相關工作人員還應配備800mm×600mm的貫通冠梁，以確保每一樁都能牢固聯接，前后排樁冠梁間設置800mm×600mm的連梁連接，使前后排樁間形成鋼架結構，因而受力更好。支護樁主筋伸入冠梁長度≥0.50m，支護樁采用均勻配筋，鋼筋保護層厚度50mm，冠梁和連梁鋼筋保護層厚50mm，冠梁、連梁分別澆筑在同一平面，樁間采用高壓旋噴樁封閉。與此同時，考慮到基坑內主體結構有給排水管網通過，并結合地下水位深度，一般沿基坑周邊下降1m設置為冠梁頂，冠梁頂上部1m范圍采用1∶1自然放坡，為保證雨季雨水不沖刷面層土體，在面層素噴C20混凝土護面，并延伸至坡頂1m作為翻邊。

支護樁樁身主筋型號為HRB400，樁身箍筋采用等分段配筋，箍筋型號為HRB400Ф8@150mm；樁身每間隔2m安置一道內箍，鋼筋屬于HRB400Ф16，加強樁身起吊位置。

樁頂設置冠梁，冠梁主筋采用HRB400Ф16鋼筋，上側4根、下側4根、中部腰筋2根，箍筋采用等間距設置，型號為HRB400Ф8@200mm，鋼筋籠與冠梁主筋之間采用直螺紋套筒連接，鋼筋籠螺旋繞筋采用梅花點焊或綁扎，鋼筋籠加固鋼筋采用梅花點焊。

5 支護樁工藝流程

機械就位→成孔→排渣、清孔→鋼筋籠制作與安裝→澆筑混凝土，該場地士層因粉質粘土層較厚，且為飽和軟塑狀，為避免鉆井過程中塌孔，需采用泥漿護壁法+鋼護筒鉆孔施工。

5.1 機械就位

（1）鉆機安裝就位。地面耐力不得低于100kPa，履盤座落位置應保證平整，坡度不得超過3°，防止因場地不平整而造成動力損壞，重心過高還易引發安全事故。

（2）首先調整旋挖鉆機的桅桿，使其處于鉛垂狀態，使鉆斗或螺旋鉆頭對準樁位。

5.2 成孔

（1）根據設計的支護樁平面位置圖確定樁位，采用機械旋挖鉆施工。

（2）鉆孔施工前在樁口埋設鋼護筒，以保護樁位和孔口，鉆頭直徑應比護筒內徑大100mm，埋入土中深度不小于1 000mm，為保證護筒位置的穩定性，坑壁與護筒間應用粘土填實，樁心與護筒中心的距離應小于50mm。

5.3 排渣、清孔

（1）當樁的孔深達到規定要求后，必須對孔內的泥漿進行連續清孔，混凝土澆筑前，孔底50cm以內的泥漿比重≤1.25，孔底沉渣厚度≤20cm。

（2）根據現場實際情況，采取有效措施，及時調整清孔施工工藝，防止因清孔擾動而引起孔內坍塌、擴孔等現象。

（3）支護樁施工時，應在澆筑混凝土24h后進行相鄰樁的成孔施工。

5.4 鋼筋籠的加工與安裝

（1）支護樁鋼筋籠在工程現場進行加工，主筋按設計和規范要求，采用直螺紋套筒機械承載，并通過綁扎或點焊將箍筋與主筋連接；主筋接頭在同一截面超過50%時應分開，而對相鄰接頭，其間隔距離為35d（d為鋼筋直徑），不得超出500mm。也需要按照規范核實鋼筋的種類、規格等。支護樁鋼筋籠的質量檢驗應符合表1中的規范。

表1 支護樁鋼筋籠質量檢驗

（2）鋼筋籠的安放深度允許誤差為±10cm。為控制樁身保護層厚度，鋼筋籠外側采用與樁身混凝土強度相同的混凝士墊塊，其豎向間距應不大于2m，四周共不少于4處，且間隔布置均勻，鋼筋籠頂部需設置吊環。

（3）為避免出現變形問題，相關人員在吊放鋼筋籠的過程中，要對準孔位，定位后還要在第一時間對鋼筋進行固定。同時，應確保在裝配混凝土導管、清孔及混凝土灌注過程中，鋼筋籠不會移位。鋼筋籠宜整段制作，在移動、吊放時應采取有針對性的方法，避免鋼筋籠變形，起吊位置還應加裝鋼筋。

（4）鋼筋籠的加工、吊放應保證其不扭曲變形。當樁孔檢驗合格后吊放鋼筋籠時，應確保其標高準確。

（5）鋼筋籠的制作、運輸和安放應符合規范要求。

5.5 澆筑混凝土

（1）支護樁混凝土采用C30商品混凝土，利用運輸車將混凝土運至施工現場，為防止混凝土澆筑過程斜向沖擊孔壁，造成孔壁土塌陷，用導管將混凝土垂直灌入樁孔底部，且混凝土澆筑應連續進行，導管應隨時埋于混凝土內，隨混凝土澆筑，慢慢提升導管，直至整根支護樁混凝土澆筑完畢，樁身混凝土頂標高應略高于冠梁底標高100mm。

（2）在支護樁樁頂冠梁和連梁施工前，還應鑿除樁頂浮漿，支護樁主筋垂直埋入冠梁中，錨固長度不小于50cm；支護樁主筋與冠梁主筋采用就近綁扎連接。

6 截水帷幕施工工藝及要求

前排支護樁樁間設置旋噴樁止水帷幕，根據基坑周圍的實際環境及開挖深度，分區段設計單、雙排咬合旋噴樁，以保證基坑周圍無滲水。其施工順序為：鉆機就位→成孔→制漿→提升旋轉噴射→洗管。

前排支護樁樁間設置兩排相互咬合的旋噴樁止水帷幕，每兩個支護樁間距離基坑內側為2根直徑600mm的旋噴樁，深度為10m；外側為3根直徑400mm的旋噴樁，深度9m（旋噴樁深度的起算區間為冠梁底到旋噴樁底部長度）。基坑內側2根直徑為600mm的旋噴樁中心均插入1根HRB400級、直徑為25mm的螺紋筋，總長9m，基坑外側3根直徑400mm的旋噴樁，除中間根旋噴樁為素樁外，兩邊2根旋噴樁中心均插入1根HRB400級、直徑為25mm的螺紋鋼筋，總長9m。前排支護樁間設置單排相互咬合的旋噴止水帷幕，每兩個支護樁間設置2根直徑600mm的旋噴樁，深度為10m（旋噴樁深度的起算區間為冠梁底到旋噴樁底部長度），旋噴樁圓心與兩側前排樁圓中心共線。2根直徑600mm的旋噴樁中心均插入1根HRB400級、直徑為25mm的螺紋鋼筋，總長9m。直徑600mm的旋噴樁相互咬合長度200mm，與旁側支護樁咬合100mm。以上旋噴樁預留筋長度500mm，錨入頂部支護樁冠梁。旋噴柱水灰比為1，水泥為P·O 32.5R或P·C 32.5R。直徑600mm的旋噴樁水泥用量為180kg/m，直徑400mm的旋噴樁水泥用量為80kg/m。采用單管法高壓旋噴樁施工，注漿壓力為20MPa，噴頭提升速度15～20cm/min。

7 結語

本工程采用雙排懸臂支護樁+旋噴樁止水帷幕技術，解決了粉質粘土層地質條件下深基坑支護安全與止水的技術難題。比現場檢驗，能確保基坑及周圍建筑物的安全,基坑周圍無滲水現象，達到了預期施工效果，證明該施工技術能有效地應用于粉質粘土地區深基坑支護止水。