復雜地質環境下大型基坑支護與降水施工

李軍平

摘要：為探討復雜地質環境下大型基坑支護與降水施工要點及注意事項，結合北京市舊宮東站F16地塊土方開挖與基坑支護項目實際情況，立足工程項目所在區域的地質水文條件，分析了基坑支護施工的方法，并論述了降水施工的目的和技術措施。分析結果表明，地質條件越復雜，基坑規模越大，則基坑支護難度就越大，若只用一種基坑支護的方式，就難以實現施工作業的需求，采取樁錨支護及土釘墻支護相互結合的基坑支護技術，并做好降水施工處理，是保證大型基坑施工質量和施工效率的關鍵。

關鍵詞：復雜地質??基坑??樁錨支護??降水施工

復雜的地質環境中，由于土質情況與水文狀況的影響，且受到項目的作業實施特征的限制，基坑的支護作業及相關降水作業也會變得更加困難。樁錨的支護方式、土釘墻的支護方式，皆是當下大型的基坑支護項目里，普遍使用的支護技術，但在復雜地質條件下，只使用單獨的種支護技術，也許難以實現大型項目基坑作業的標準，采用相互結合的作業實施方式能夠改善地下水對于支護結構的不利;同時結合有效的降水工藝，能夠給大型的基坑項目作業創造良好的實施環境，保障作業的成效。

1 項目概況

工程項目位于北京市大興區舊宮鎮，東至舊橋路、南至龍泰路、西至舊忠路、北至隆華路，總體建筑面積是412?078.17m，地上的建筑面積約是282?000m，地下的建筑面積約是130?078m。

基坑的安全級別：需要參考基坑四周的地區環境、土地的條件、基坑的深度，以及破壞后果的嚴重程度，按照有關規范，確定本項目基坑安全等級為二級，基坑支護各剖面如圖1所示。

2?長螺旋鉆孔灌注樁施工

2.1 成孔

長螺旋的鉆孔方式是采用大扭矩的動力頭，攜帶長螺旋的中空桿，進行快速的干鉆方式，鉆孔里的土，一部分會被擠壓，另一部分會運送到螺旋鉆桿的葉片位置，土壤在進行上升的環節，會被擠壓得十分緊致，與鉆桿組合成土柱體，土柱體和鉆孔之間只有幾毫米的距離，土柱體鉆孔與長活塞相似，在進行提鉆之前不會出現坍塌的問題，即便是有地下水的地方，由于地柱和鉆孔之間的距離很小，鉆孔的鉆速很快，地下水會從鉆孔里滲出，其內存有的水非常少，所以孔內不會發生坍塌的問題。

2.2 超流態砼壓灌工藝

本技術使用的超流態的砼，在于泵送混凝土和流態的混凝土，條件滿足的情況下配制而成的，和易性非常好，并具備很好的流動性，坍落度也滿足標準，可以實施泵送與長鋼筋籠的作業。

混凝土輸送泵需要經高壓的管路，并與長螺旋的鉆桿接在一起，中空的螺旋鉆桿會帶停其鉆桿的回轉，把拌制好的超流態混凝土，經泵管用30kPa的壓力，實施壓至鉆頭的底，再打開單向閥，混凝土壓出，再推動鉆桿進行上升，隨鉆桿的土柱一同，孔內的混凝土已滿，因為孔內是高壓的情況，且有鉆桿的抽吸能力，所以，軟地段的混凝土會充盈很多，變成擴徑的樁，對優化樁的荷載能力有利。

（1）樁體混凝土采用超流態混凝土，混凝土設計強度為C25。

（2）壓灌和鉆桿的相互配合作業，與樁的質量密切相關，假如鉆桿的提升不及時，會導致活門無法開啟，讓泵壓超過標準，膠管被憋壞，假如鉆桿提升太早，會讓孔內出現負壓的問題，流砂進入后，出現沉渣，對樁的質量標準帶來負面影響，所以必須要控制好壓灌和提升的速度，通常情況下，速度是2m/min。

（3）提鉆的環節，最好不要在飽和的砂土及飽和的粉土層停滯，確保超灌的數值不小于0.5m，保障樁頭的質量無誤。

（4）壓灌需要不間斷實施。泵斗里需要有混凝土，混凝土的容量，需要大于進料口50mm左右，避免空氣進入。

2.3 鋼筋籠吊裝

隨著螺旋鉆機上升，混凝土漿液被壓力泵注入樁孔后，鋼籠被提升。安裝鐵籠時應平穩工作，避免鐵籠變形，下放鋼籠時，應輕緩緩慢對準孔心。嚴禁上下攀爬或強行降低以防止傾斜。點焊成型的鐵籠吊可以在客廳的混凝土中靠自重插入一定深度，如果籠子在自重的作用下較長或不能推動，可以用振動器搖晃。

2.4 編鋼筋網錨噴施工

護坡樁之間的土壤需要被清理到護坡樁的中心線約150～200mm處，使用鎬頭或者鐵鍬，將樁之間的土壤攤平，再編鋼筋網（8@200×200mm），豎向布置0.8m長的鋼筋錨釘。橫向加強筋兩根=0.6m兩端錨入護坡樁內不小于80mm，中間搭接焊，豎向間距1.0m。樁之間的噴射厚度是50mm，強度的級別是C20的細石砼。

樁間泥土應清掃至距護坡樁中心線約150～200mm處，樁間泥土用鎬、鏟鏟平，并編織金屬絲網。在土壤潮濕的地方，必須維護排水管道，以有效排出積水，防止地下水壓力回流影響支撐結構。

噴射的混凝土，其強度的標準是C20，水泥材料、砂、石、水最初的配合比是1：2：2：0.5。水泥強度等級為P.S.A32.5，水灰比為0.5。使用含水量為5%～7%的干凈細砂。使用干凈的礫石，粒度不應超過15mm，噴漿機的工作壓力為0.3～0.4MPa，噴涂層厚度為60mm。噴射混凝土時，噴嘴應垂直于噴射面，距離應為0.6～1.0m。工作面的噴涂順序應從開挖層底部開始向上噴涂，由下向上進行，以防止噴出的混凝土掛在上層，增加上層的荷載。

2.5 預應力錨桿作業

核實好錨桿的詳細作業區域，監理部門進行復驗工作，復驗無誤之后，把錨桿機設備運輸至作業實施區域;錨桿作業使用錨桿鉆機設備，如果是在地下水位的下方作業，需要參考作業實施的實際狀況，調整鉆進的操作，保障成孔的效果。

錨桿機安置之，需要核實鉆桿端的標高，與錨桿之間的距離滿足設計的標準。安置作業完成，需要調節鉆桿，直到符合設計的水平角度，鉆桿的投影需要與坑壁相互垂直即可，檢查無誤之后，可以實施鉆孔作業。

鉆孔作業階段，需要參考項目的地質情況，把控鉆進的速度，防止出現鉆孔中斷。如果發生遇到障礙物，或者其他的問題狀況，需要馬上終止鉆進操作，鉆進至設計的標準終點，需要一點點地拔出鉆頭，這樣可以降低拉鉆桿過程的阻力。

重復操作以下步驟：鉆桿安裝、鉆桿的起吊作業、錨索安裝，一直到拔下鉆桿。插筋操作之前，錨筋的長，需要實施斷面的操作，注意注漿的管子有沒有滲漏的問題，在運送桿體的環節里，注意不能出現桿體扭曲、或者發生碰撞的問題，一定要確保桿體的完整、不出現損壞的現象。筋條插入的環節，需要把后方提高，確定好適合的角度之后，慢慢地把筋條插進孔里，避免碰撞到孔壁。同時，需要留出錨肋的外露結構所需的長，可以確保抗拉的標準。

插進孔中的桿體，需要符合相關的設計標準，滿足其深度的要求，假如在插進桿體環節，沒能滿足設計的深度標準，需要把桿體拔出，檢測其原因，處理無誤之后再次將桿體插進。插入的桿體一定要符合設計的標準深度，同時需要不間斷的進行沖洗，清理鉆孔中的雜質。

注漿水泥漿水灰比為0.5，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量30kg/m以上，注漿壓坯強度20MPa以上。注漿中的壓力不像孔口那樣受限制。當漿液溢出時可停止注漿，關閉孔口并讓壓力穩定約1min即可完成注漿。在實際施工中，可根據需要以2～3倍的頻率添加灌漿。

受壓的一側、需要保持平整，同時和錨桿的軸線相互垂直。當漿體的強度滿足15MPa，需要實施錨桿的張拉作業。張拉作業的具體實施需要依據設計的標準實施。依據設計的相關標準，核實鎖定的負載值。錨桿實施鎖緊階段，其拉力的數值需要參考鎖緊環節里，預應力的損耗，其損耗數值應通過對鎖緊前后錨桿拉力的試驗來確定。不足時，鎖定時錨桿的拉力可為鎖定值的1.1～1.15倍。錨桿的拉伸按單循環拉伸驗收試驗要求進行，最大試驗載荷為永久錨桿的錨桿軸力設計值的1.2倍，設計臨時錨桿的錨桿軸向拉力值1.1倍，本工程取錨桿軸向拉力設計值的1.1倍。

3 降水施工

3.1 降水施工的目的

在地處復雜地質環境下，基坑的降水作業，最關鍵的作用在以下兩點。第一，采用基坑的降水作業，把基坑里的水位把控為不到基坑1m的位置處，可以減少基坑里土質的含水值，利于后續的基坑挖掘作業及基坑內部的操作實施，優化基坑中土質邊坡的穩定程度，以防發生基坑內部土體的滑坡隱患。第二，利用基坑的降水作業，可以降低由于降水作業，而誘發的地表下沉狀況。

3.2 核實降水井的結構以及使用數目

本項目中，基坑降水的作業實施環節選取大口徑井的降水作業工藝，其井口的直徑為800mm，井管使用材料為無砂水泥的管子，500mm長，井位于基底下方的4m出，沿基坑的邊緣單排布設，井的間距需保持為20m。基坑外部需要觀測井的結構，保持降水井的數量一致，井位于基底下方的4m出，井與井的間距需要控制在50m。井底部到地表的區域回填好砂石的濾料，濾料的大小需要把控為2～4mm，濾料填充到地表時，使用黏土進行密封，觀測井的標準與坑內的降水井一致。

3.3 降水系統的布設

在基坑的挖掘邊線，大概半米的位置，布設好擋水臺，其規格大小是0.1m×0.2m，基坑一邊實施挖掘，同時在坑中修建好排水的溝渠，溝渠的規格是0.3m×0.3m，溝渠的位置需要在基坑的中級。同時和降水井連接在一起，每一個降水井，需要配置專門的集水箱設備，其儲量為2m，將其放在作業實施的附近，坑中的水通過降水井進入集水箱后，通過三級沉淀的過濾，最后排進污水的管子。

3.4 降水施工和封井

復雜土質環境中，大型基坑項目的作業，所有的作業步驟都是為開挖作業順利而奠定的根基，詳細的作業實施階段，需要把控好降水作業的分層操作、參考降水作業的相關設計，保障挖掘作業的標準，盡可能不抽取地下水。降水作業實施前，應該確保基坑的圍護部位，其所有的支護作業與封閉作業都已經結束，反之，降水作業對于附近區域會帶來很大的不利。必須依據開挖的實情，提前準備好抽水的程序，最大限度地把水位管控在開挖面的下方1m左右。

3.5 封井

排水管作業實施結束后，后續的回填操作及準備好的時候，應該做好封井的步驟，最大限度地把基坑底，往上的所有井管去掉;同時，給井中回填物料，直至井管口向下大概半米處，待水量逐漸降低后，使用素混凝土，把剩下的半米回填好。作業實施完畢之后，基坑外部的井，也需要進行封井的作業。

4 結語

綜上，在復雜的地質條件中，大型的基坑項目，其支護作業和降水作業的操作都相對困難，作業實施的精準度更高，如若僅使用某一種支護作業工藝，難以實現作業的相關標準。利用樁錨的支護方式，集合土釘墻的支護方式，實施基坑項目的支護作業;同時確保降水的作業實施，保證基坑項目整體的作業成效，特別是降水階段的相關作業里，所有的降水井設施，都應該在圍護結構封閉之前，進行相關的操作。緊鄰支撐位置的坑內井，應該緊鄰支撐砼柱，這樣才能夠避免后期的基坑挖掘作業，不會發生碰撞的現象，有利于后續的作業實施順利。

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