深基坑圍護灌注樁加高壓旋噴止水帷幕方案設計

任艷艷

（福陸（中國）工程建設有限公司，上海 201103）

基坑施工是一項目綜合性很強的系統工程，支護體系在基坑施工中需要承受土壓力，具有很強的時空效益。

深基坑圍護結構形式眾多，建筑基坑開挖受到地下水位影響，通過采用高壓旋噴樁與灌注樁相結合的方式作為止水帷幕施工可提高止水效果，預防滲漏，確保基礎開挖安全。在施工現場，高壓旋噴樁在樁間止水帷幕項目中大范圍應用，可最大限度地展開施工作業面，大大提高止水效果，并對土體擾動小，確保周圍建筑沉降面不會過大，加快工程進度，達到生產安全。

1 單體概況

本單體緊鄰海邊，地上部分為泵房，地下部分為16 m深的水池。對于水池部分開挖屬于深基坑開挖，基坑安全等級為一級（開挖深度>10 m），故必須選用合理的基坑圍護設計與支撐方案，加強基坑監測，促進基坑圍護方案優化，從而為基坑開挖提供可靠安全保障。筆者參考了一些相似地區的工程經驗并查閱了相關資料做出了初步設計階段的方案，更詳細準確的方案會由具有基坑支護資質的公司來深化。下面僅談一下在這個初步方案確定過程中的一些理解和收獲。

2 場地現狀

2.1 水文地質

本工程地質報告的形成以場地內地質調查情況為依據，按照地質年代和成因類型對巖土層進行劃分。根據現有資料，在勘察揭露100.20 m深度范圍內地基土屬第四紀下更新統及全新統沉積物，主要由粘性土和砂土組成，分布較穩定，一般具有成層分布的特點；其次，根據當地巖土勘察報告對地下水文進行了解，勘察期間測得鉆孔的地下水穩定水位埋深為0.30~4.30 m（相應標高0.15~5.10 m）。地下水位埋深隨地形及季節變化而異，在擬建場地整平后地下水補給、滲流條件等也將發生變化。根據工程經驗，沿海建設場地當地勢增高后（與周邊地勢持平），其地下水位也將逐步提升，最終高水位一般可至地表下0.5~1.0 m。本工程以地質報告為依據，結合工程實際情況，確定本單體的工程樁與圍護樁。水池下工程樁采用?500管樁，36 m長，單樁承載力1 700 KN，滿足水池基礎受力計算；灌注樁適用于軟粘土質和砂土地區，此水池的基坑圍護樁持力層是⑤1層粘土層，所以灌注樁適合用于圍護樁。

2.2 不良地質條件

本項目涉及的不良地質主要是淺部砂土流砂、液化問題。擬建場地淺部分布的第①0-3層吹填含礫中粗砂、第②1層中粗砂夾粘性土及第④層中粗砂夾粘性土，上述土層在水動力作用下易產生流砂現象，在反復震動荷載作用下易產生砂土液化現象，在基坑開挖時，易產生滲流液化，設計及施工時需引起注意。

本項目的首期階段野外施工期間，局部區域有個別勘探孔揭示有沼氣溢出，不排除本項目現階段場地亦有沼氣分布，建議詳勘階段對沼氣分布情況作進一步查明。

根據地質勘察揭示情況，在場地局部區域，分布有填石（粒徑10 cm左右），填石為地下障礙物，對地基處理、樁基施工均構成一定的不良影響，建議在場地回填整平前應予以重視。

對此，綜合上述，必須經過多方面論證確定最終基礎圍護方案，以確保基坑開挖安全。

3 基坑圍護設計要點

3.1 圍護方案比較

（1）基坑支護結構由垂直擋土結構和水平支撐結構組成，基坑圍護結構型式主要包括板式支護體系、鋼板樁支護、型鋼水泥土攪拌墻、鉆孔灌注排樁等，不同圍護結構所對應的施工方法也各不相同。本項目為了滿足基礎規劃設計要求，根據地塊水文地質現狀，在進行圍護設計時考慮多個方案，通過對已有項目經驗參考、方案比較后確定最佳方案。

（2）本項目根據基礎現狀，預設三個方案進行比較，以此選定最優圍護方案：①鉆孔灌注樁擋土+三軸攪拌樁阻水；②基坑四周全部采用鋼板樁；③鉆孔灌注樁+高壓旋噴止水帷幕。基坑圍護類型中，排樁應用較為廣泛，其剛度大、抗彎能力強、變形相對較小，并對周圍建筑影響較小，排樁加內支撐體系為深基坑圍護結構選型的重點，通常排樁加混凝土支撐體系除了排樁圍護自身優點外，還能充分發揮混凝土支撐抗壓材料特性，且機械化程度要求較低、占地少、施工成本低、結構安全，便于施工管理，排樁-內支撐結構尤其多用于深大基坑工程。經過比較和評估，雖然方案①基礎施工技術發展成熟，且安全可靠，但本工程基坑現場地質條件復雜，該方案只適合局部基坑挖深，被動圍護情況；方案②水池完成后可拔出鋼板樁，便于施工，但鋼板樁剛度相對較小，還需要多增加一道水平支撐，進而造成支撐間凈空高度減小，對挖土施工不利；方案③安全可靠，高壓旋噴止水將水泥漿噴入土層與土體混合，形成連續搭接的水泥加固體，對淤泥、淤泥質土、粉土等，并具有施工占地少、振動小的特點，但如果單一采用該種方案又具有片面性：比如會形成很厚的旋噴墻體，從而加大了工程量，延長了工期且不經濟。還有一點是三軸攪拌樁同高壓旋噴樁相比在阻水性方面可靠性略差一點。

（3）本工程鉆孔灌注樁+高壓旋噴止水帷幕具有可行性。經過參考臨近地區工程設計經驗，最終設計的圍護方案采用灌注樁加冠梁和四道支撐（兩道鋼筋混凝土內支撐+2道錨桿支撐）。

3.2 圍護設計要點

（1）本單體開挖深度為16.15 m，圍護結構 為Φ800@1200~1300樁 長26 m灌 注 樁，Φ650@1200~1300樁長18 m高壓旋噴樁；通過采用灌注樁與高壓旋噴樁咬合止水帷幕設計促進支護施工與提升止水效果（如圖1）。本工程樁基圍護包含鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁等兩種形式，不同工藝之間的搭接復雜，故施工中必須實行總體優化措施。

圖1 灌注樁與高壓旋噴樁咬合止水帷幕設計

（2）由于基坑的深度16 m，比較深，懸臂式擋墻的強度和變形比較難滿足要求，而鋼筋混凝土內支撐剛度大、變形小，能有效控制擋墻和周圍土體的變形；它還可隨挖土逐層就地現澆，形式隨著基坑形狀靈活變化，所以采用兩道水平鋼筋混凝土內支撐，支撐系統砼等級為C40，支撐中心標高為±0.0 m（其實-1.0 m更為合適，會使邊坡頂部不易被擠塌），-5.3 m；在混凝土支撐下部還有2道錨桿支撐，標高為-9.0 m、-13 m，由于這個水池平面尺寸相比于深度來說不是很大，所以下面2道采用錨桿，可提供更開闊的施工空間，方便了土方開挖和主體結構施工。立柱基礎采用Φ800鉆孔樁，共12根，主受力支撐間用腹桿連接形成平面桁架結構，在水平支撐的節點處設置420×420格構立柱，其下錨入鉆孔灌注樁，用以豎直方向支撐水平支撐（如圖2），具體支撐截面尺寸與布置如表1所示。

圖2 支撐系統

表1 支撐截面尺寸及布置

4 基坑監測

以本工程性質、地質條件、周邊環境狀況為依據布置監測點，按照監測技術要求與現場施工具體情況進行基坑監測。本工程保護對象包括基坑周圍建筑物、地下管線、道路和基坑本身，監測點設置時必須以工程設計要求與相關規范為依據，可對工程施工過程周圍環境及基坑圍護體系變化予以全面反映，從而使施工時可對基坑本身變形情況進行及時了解，方便采取對策。其次，監測所采用的方法、儀器、頻率等都必須根據設計與規范要求，可實現數據提供的及時性、準確性，滿足信息化施工要求。本工程具體監測內容包括圍護樁頂的垂直于水平位移、圍護樁身變形、工程樁水平位移、周邊地面沉降、立柱沉降、坑內外地下水位、軌交監測、地下管線、住宅居民樓等，其報警值如表2所示，圍護施工階段監測頻率為1次/2d，基坑開挖階段為1次/1d，在基坑施工期間的觀測間隔，可視測得的位移及內力變化情況放長或減短，異常情況下應增加1~2次監測頻率。

表2 監測報警值

5 結束語

綜合上述，深基坑周邊環境復雜，土體性質多變，圍護結構作為深基坑支護結構重要的組成部分，如何根據工程性質、地質特點等進行最適宜的圍護結構設計就成為了相關人員必須要考慮的問題。本項目基于建筑整體穩固、安全原則，符合施工質量標準要求優化深基坑圍護結構設計，根據地塊地質情況特點，在基坑開挖前進行灌注樁施工（跳打），之后將高壓旋噴樁施加于灌注樁之間，以此對兩種樁成樁后的材料特性進行利用，一方面高壓旋噴樁用作止水帷幕，另一方面灌注樁自身也具有自防水功能，從而通過將兩者結合所形成的止水帷幕，使防水、止水與支護效果事半功倍。本次圍護設計方案在經濟上大大節省了建設成本，為以后同類條件下深基礎圍護的施工提供了經驗，并且為基坑圍護的設計提供了新思路。