市政施工中深基坑支護技術(shù)施工的難點與突破途徑

楊明君 （福建省科建控股股份有限公司，福建 福州 350009）

隨著城市化建設(shè)步伐的加快，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，居民樓、商業(yè)體、地鐵等基建工程越來越多，尤其是隨著人均汽車擁有量的增加，對地下空間的利用更加突出，因此深基坑工程已經(jīng)非常普遍，為了在有限空間內(nèi)進行深基坑施工，深基坑支護成為施工的重點和難點。結(jié)合海口市江東新區(qū)高品質(zhì)飲用水水廠項目，對深基坑技術(shù)做以探討。

1 項目概況

海口市江東新區(qū)高品質(zhì)飲用水水廠項目，位于海口市江東新區(qū)繞城高速與海榆東線交叉口西北角，采用“地下式水廠+地面開發(fā)”的建設(shè)模式，主要建設(shè)內(nèi)容包括凈水工程、土建工程。項目總體規(guī)模為40萬m3/d，土建規(guī)模按總體規(guī)模一次建成，設(shè)備按20萬m3/d規(guī)模建設(shè)，項目是國內(nèi)首個下沉式自來水廠。基坑總面積約62000m2，基坑長約370m，寬約170m，規(guī)劃用地面積約167畝，地下水廠部分總投資約13.27億元，基坑普挖深度為17.35m，局部開挖深度約21.90m，場地原地貌標高22.87m~33.51m。

基坑周圍環(huán)境復(fù)雜，基坑北側(cè)有在建美蘭機場二期擴建場外排水箱涵，箱涵基底標高2.34m~2.54m，箱涵結(jié)構(gòu)外邊線距離本工程外邊線最近處約6.81m，其放坡開挖坡口線侵入本工程北側(cè)結(jié)構(gòu)邊線約20m~30m，設(shè)計該側(cè)后期回填壓實；基坑南側(cè)開挖邊線距離海南東環(huán)高鐵邊線最近約21.4m，基坑東側(cè)開挖邊線距離海榆東線道路最近約125m，西側(cè)為現(xiàn)狀施工場地，距離南渡江約1km，較為開闊。

圖1 基坑整體圍護結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)勘察65.5m深度范圍地質(zhì)顯示，承壓水水位埋深約20m，高程約5.5m。

基坑范圍原地面標高約23m，其余多出10m高為北側(cè)箱涵基坑開挖土方堆土，在清理掉堆土后，整平地面標高為23m，支護方式：南北側(cè)采用上部兩級放坡共8m，下部排樁（局部雙排樁），結(jié)合豎向二~三道預(yù)應(yīng)力錨索；東西側(cè)采用排樁結(jié)合一道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，上部分兩級放坡共8m；坑中坑采用豎直開挖、灌注樁垂直支護，坑內(nèi)采用中深井疏干降水，結(jié)合全封閉落底式截水帷幕，帷幕采用CSM工藝。

圖2 基坑支護結(jié)構(gòu)局部典型剖面圖

2 項目重點

2.1 土方開挖

土方開挖應(yīng)組織好施工順序，將基坑分區(qū)、分塊，因基坑底部設(shè)計有4000根抗拔樁，抗拔樁部分兼顧主體柱子及基坑角撐樁，應(yīng)結(jié)合角撐標高合理安排施工時間，做到開挖樁基施工搭接有序、互不干擾，以免超挖，應(yīng)預(yù)留0.3m~0.5m厚余土采用人工清理，防止大型機械開挖對天然地基及樁基擾動及破壞，土方逐層逐區(qū)開挖時不得碰撞支護結(jié)構(gòu)，基坑挖土做到邊挖、邊鑿、邊鋪、邊澆、邊砌，保證土體不長期暴露，確保基坑穩(wěn)定。

2.2 邊坡支護

工程地質(zhì)剖面圖顯示，基坑開挖部分土體基本以⑥礫砂為主，⑥礫砂土質(zhì)特征為：黃色、灰白色為主，飽和，中密狀，主要由礫粒、粗粒組成，次為中粒，次圓狀，石英質(zhì)。

圖3 工程地質(zhì)剖面圖

結(jié)合現(xiàn)場實際開挖出的土方情況，證實基坑內(nèi)土方除表層素填土及坑底厚度約1m的黏土外，全是礫砂，礫砂密實性差、結(jié)構(gòu)松散，擾動后容易散潰塌，設(shè)計單位考慮到礫砂的特性，放坡坡度為1:1.75和1:1.5，坡面掛網(wǎng)噴混凝土結(jié)合鋼筋錨桿，錨桿長度9m，一級邊坡錨桿打入坡頂施工的高壓旋噴樁，增加拉力。因海口雨量充沛，年平均降水量為1715.3mm，降雨主要集中在5月~10月汛期，降雨量達1397.4mm，占年降雨量的81%，多為熱帶氣旋雨和對流雨（熱雷雨），降雨速度快且急，筆者經(jīng)歷夏季幾乎每天下午兩個小時左右急雨暴雨，能見度不足10m，因此對基坑支護施工提出更高要求，施工要求迅速，每層每段開挖完畢后，支護班組迅速清理平整坡面，打錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土，封閉開挖面，土體暴露時間不宜過長。現(xiàn)場常備彩條布，施工中突遇降雨應(yīng)迅速覆蓋邊坡，防止雨水沖刷造成邊坡失穩(wěn)。

圖4 現(xiàn)場典型土質(zhì)圖

在設(shè)計基礎(chǔ)上，建議可再增加兩項措施：一是，邊坡第一級第二級施工，在原設(shè)計基礎(chǔ)上，可增加土體注漿工序，采用與錨桿同配比的M20水泥漿加固土體，能起到很好的效果。二是，因海口暴雨急而大，可在一二級邊坡過渡平臺上增設(shè)一條截水溝。

2.3 高壓旋噴樁施工

高壓旋噴樁應(yīng)提前對原狀土取樣檢測，需要做試成樁試驗，以確定實際采用的水泥摻量、水泥漿水灰比、成樁工藝、鉆機下降速度與提升速度等施工參數(shù)，根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇機械設(shè)備、噴射參數(shù)、漿液配比，通過現(xiàn)場試噴確認后方可正式施工。采用與排樁咬合的高壓旋噴時，應(yīng)先進行排樁施工，后進行高壓旋噴施工，作業(yè)順序應(yīng)采用隔孔分序方式。

2.4 鉆孔樁施工

鉆孔灌注樁必須待土方開挖到樁頂1m標高再開始施工，預(yù)留1m覆土是保證樁頂超灌混凝土，超灌混凝土在鑿除樁頭后可以保證樁頂混凝土強度，嚴禁超挖。因地質(zhì)原因，礫砂土含黏土成分較少，成樁時極易塌孔，施工前需進行試成孔試驗，根據(jù)地質(zhì)情況添加外加劑調(diào)節(jié)泥漿性能，泥漿黏度要高于一般普通土地質(zhì)，增強護壁效果，保證成孔質(zhì)量。成孔過程中出現(xiàn)塌孔等情況時，現(xiàn)場采用鋼絲網(wǎng)做內(nèi)襯，鋼絲網(wǎng)與泥漿結(jié)合，起到很好的護壁效果，鋼絲網(wǎng)絲徑3mm左右、孔徑10mm~50mm。

圖5 往復(fù)式隔孔施打示意圖

2.5 基坑監(jiān)測

為了保證施工安全，防止基坑坍塌傾覆，基坑監(jiān)測應(yīng)由有資質(zhì)的第三方單位實施，監(jiān)測必須編制詳盡方案，按相應(yīng)規(guī)范要求布設(shè)監(jiān)測點，每天應(yīng)由專人對支護結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境、施工情況按審批的監(jiān)測頻率進行監(jiān)測，做好記錄，及時向建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理及施工總包等各方通報監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)異常和危險情況，及時反饋給建設(shè)方及相關(guān)單位。

3 項目難點

3.1 銑削水泥土連續(xù)墻（CSM）施工

CSM施工中水泥用量及水灰比等參數(shù)宜根據(jù)墻體性能要求和土質(zhì)條件，通過試驗確定，水泥宜采用PO42.5級普通硅酸鹽水泥，用量不小于25%，水灰比取1.4左右，需加入膨潤土，建議每立方被攪土體摻入約100kg的膨潤土。成孔機械較為龐大，需保證場地平整開闊，有足夠的回轉(zhuǎn)空間，成孔前也可施作導墻，保證墻體豎向垂直度和橫向準確度，場地內(nèi)有部分分布不均強風化玄武巖，數(shù)量較少，埋深不均，CSM施工可能存在無法直接施工的情況，可結(jié)合地質(zhì)條件，選用適當?shù)囊讬C械，如旋挖或沖孔工藝進行引孔，引孔后用素土或細砂回填，再施工CSM墻體。墻體搭接長度不小于300mm，采用跳槽隔孔往復(fù)式打法，先施工1、2、4段，再施工3、5段，先后施工槽孔時間不超過24h，保證墻體連續(xù)性和接頭施工質(zhì)量。施工時開動主機掘進攪拌，并徐徐下降銑頭與基土接觸，按規(guī)定要求注漿、供氣。控制銑輪的旋轉(zhuǎn)速度為27r/min左右，帶漿削切、攪拌下沉，一般銑進控速為0.5m/min～1.0m/min，掘進達到設(shè)計深度時，延續(xù)10s左右對墻底深度以上2m～3m范圍，重復(fù)提升1次～2次；提升噴漿、攪拌成墻，慢速提升動力頭，提升速度不應(yīng)太快，一般為1.0m/min～1.5m/min，以避免形成真空負壓，孔壁坍陷，造成墻體空隙。

3.2 支撐施工

基坑兩級放坡后，底部豎向開挖基坑東西兩側(cè)設(shè)置一道臨時鋼筋混凝土支撐，基坑南北長度變斷面位置有少量臨時混凝土支撐，平面采用角撐體系。支撐安裝與土方開挖密切配合，必須嚴格控制開挖標高，平整壓實支撐底部地基，支撐底部必須設(shè)置施工墊層或底胎膜。必須等支撐混凝土強度達到設(shè)計要求或設(shè)計強度80%以上才能繼續(xù)開挖支撐下部土方，按“由上而下、先撐后挖、嚴禁超挖”的原則施工，支撐立柱采用角鋼格構(gòu)柱與鉆孔灌注樁結(jié)合形式。注意提前施工鉆孔灌注樁，以保證角撐施工后樁體達到相應(yīng)的強度。

圖6 基坑支護BIM示意圖

支撐拆除前，應(yīng)根據(jù)工況要求，先進行回填或安裝好替代支撐系統(tǒng)。每層支撐體系安裝結(jié)束后，應(yīng)對整個使用期進行監(jiān)測。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著市政工程建設(shè)步伐的加快，深基坑支護技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，由于其對技術(shù)具有較高要求，為了更好地提升施工質(zhì)量，就要在應(yīng)用技術(shù)過程中，強化對現(xiàn)場實際情況的勘查，選擇適合的支護方式，結(jié)合施工中存在的難點問題，制定完善的突破策略，保障市政工程的順利施工，提升深基坑支護質(zhì)量水平。