深基坑支護(hù)與降水施工技術(shù)

梁多勝

1 工程概況

永濟(jì)熱電廠火車卸煤溝緊臨南同蒲鐵路，地形平坦?；疖囆睹簻祥L 300m，底寬 12m～16m，基坑開挖深度 9.0m，其中 1號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站基坑開挖深度 12.5m。

根據(jù)《永濟(jì)熱電廠 2×300MW空冷機(jī)組改擴(kuò)建工程巖土工程勘測報(bào)告》結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，該場地處于盆地邊緣山前傾斜平原前緣與束水河沖積平原的交接帶，地面高程 346m。

1.1 場地工程地質(zhì)條件

第①1層黃土狀粉土:淺黃 ～黃褐色，稍密，見蟲孔及大孔隙，夾薄層粗砂透鏡體。層厚 2.0m～2.7m。第①2層黃土狀粉土:黃褐色，稍密，夾有粗砂透鏡體，層厚6.1m～6.6m。第②層粉質(zhì)粘土:灰綠色，夾有粗砂、卵石透鏡體，勘察未穿透該層。

在掌握前期場區(qū)勘察資料基礎(chǔ)上，對卸煤溝區(qū)進(jìn)行了基坑支護(hù)及降水工程的補(bǔ)充勘察。

土工試驗(yàn)結(jié)果:黃土狀粉土地層粘聚力為16.5 kPa～25.35 kPa，內(nèi)摩擦角為 16°～23°，重度為 20 kN/m，滲透系數(shù)為 2.6×10-5cm/s;粉質(zhì)粘土地層粘聚力為 17.5 kPa～30.35 kPa，內(nèi)摩擦角為 15.2°～19.95°，重度為 20 kN/m，滲透系數(shù)為 1.7×10-6cm/s。

1.2 場地水文地質(zhì)條件

場地地層以黃土狀粉土、粉質(zhì)粘土為主，局部夾有粗砂層。地下水屬松散巖類孔隙潛水，其補(bǔ)給來源主要為大氣降水及地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給，向北排泄于束水河。水位標(biāo)高 344.5m。水位年變幅 0.5m～1.0m。地下水水位屬水文型動(dòng)態(tài)，3月 ～5月為高水位，12月 ～次年 1月為低水位。

2 基坑工程設(shè)計(jì)

2.1 安全等級的確定

根據(jù) JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程中安全等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)，將本基坑的安全等級劃分為兩部分:基坑北邊坡距離南同蒲鐵路 8m，支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞后會(huì)造成嚴(yán)重的后果，安全等級定為一級;其他部位支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞后造成的后果一般，故安全等級定為二級。

2.2 支護(hù)方案選擇

2.2.1 一號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站深基坑方案

深基坑比較常用的支護(hù)方案有:懸臂樁、樁—錨結(jié)構(gòu)、土釘墻、樁—內(nèi)支撐、土釘墻—樁—錨聯(lián)合體系等。

對本工程而言，樁—錨支護(hù)體系，目前作為一種比較常用的支護(hù)方式，無論從技術(shù)理論還是施工經(jīng)驗(yàn)等方面，都已經(jīng)很成熟，已被廣泛應(yīng)用到巖土工程。從經(jīng)濟(jì)角度分析，它的造價(jià)低于懸臂樁和連續(xù)墻。土釘墻支護(hù)工期較長，變形大，質(zhì)量不穩(wěn)定。所以，本工程一號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站深基坑北、西、南側(cè)分別選用樁—錨支護(hù)方式比較合適，其充分利用場區(qū)平面空間，上部采用放坡。

2.2.2 卸煤溝基坑支護(hù)方案

水泥土墻既能擋土，又能止水;造價(jià)低，施工速度快，基坑深度小于 6m時(shí)廣泛使用。本工程場區(qū)平面空間較大，可采用自然放坡，并考慮幕簾墻抗剪作用。

2.3 止水帷幕選擇

止水帷幕的類型常見的有幕簾式和落底式兩種。本工程第②層粉質(zhì)粘土層可視為相對隔水層，選用幕簾式帷幕樁，樁底落在第②層粉質(zhì)粘土層中。

2.4 設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

土層力學(xué)參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 土層力學(xué)參數(shù)指標(biāo)

2.5 方案設(shè)計(jì)

1)護(hù)坡樁設(shè)計(jì)見圖 1，相關(guān)參數(shù)見表 2。D—D′剖面 -5m以上采用二級放坡開挖，2m以上放坡坡度為 1∶0.3，臺(tái)寬 1.0m，2m以下放坡坡度為 1∶1.25，臺(tái)寬 4.0m(見圖 1)。

2)止水帷幕設(shè)計(jì)。深層攪拌樁參數(shù)見表 3。

3 降水設(shè)計(jì)

3.1 降水方法選擇

基坑開挖深度內(nèi)的含水層主要以粉土和粉質(zhì)粘土為主，有薄層粗砂及卵石透鏡體，水位埋深 1.5m～2.0m，大面積水位降深7.5m，局部降深約 12m。地下水主要以潛水為主。可采用井點(diǎn)降水或管井降水，因基坑面積比較大，本次設(shè)計(jì)采用管井降水、基坑北側(cè)采取帷幕樁止水、截水，減少管井降水引起鐵路路基沉降，為確保鐵路路基變形在允許范圍之內(nèi)，本次設(shè)計(jì)設(shè)置了 21個(gè)回灌井。

表2 護(hù)坡樁參數(shù)

表3 深層攪拌樁參數(shù)

3.2 降水井、回灌井、觀測孔設(shè)計(jì)

降水井在基坑外南北兩側(cè)平行均勻布置，設(shè)計(jì)井深 15m～20m，局部 25m，井?dāng)?shù) 42眼，開終孔口徑為 750mm，花管采用 φ400mm的水泥質(zhì)管，管外填 φ2mm～φ8mm規(guī)格的礫料，底部 2m為沉砂管，中間部分為圓孔骨架的包網(wǎng)過濾器。用水泵洗井?；毓嗑贾迷诨颖眰?cè)止水帷幕與鐵路路基線之間，設(shè)計(jì)井深 10m～15m，井?dāng)?shù) 21個(gè)，開終孔徑 160mm，管徑 70mm的 PVC管，管外填 1.5 cm～2.0 cm濾料。上部 1m為實(shí)管，底部 1m～2m為沉砂管，中間部分為濾水管。為檢查降水效果，在基坑中心及四周布置降水觀測孔 6眼，孔深 12m，開孔直徑 168mm，管徑 70mm，不封底，管材采用PVC管。及時(shí)觀測水位變化情況是否影響土方開挖;每天記錄觀測數(shù)據(jù)，觀察排水井水量、水位，含砂量大小，如有異常，及時(shí)反饋信息。

4 施工監(jiān)測與應(yīng)急措施

4.1 施工監(jiān)測項(xiàng)目

1)支護(hù)施工中的邊坡位移監(jiān)測。2)降水施工中的沉降監(jiān)測。3)降水施工中的水位監(jiān)測。

4.2 監(jiān)測方法、要求

1)沿基坑周邊冠梁上每隔 15m～20m設(shè)置一個(gè)觀測點(diǎn)，觀測樁頂位移;在遠(yuǎn)離基坑邊線 50m外選定基準(zhǔn)點(diǎn)，在基坑周邊設(shè)定觀測點(diǎn)，并記錄觀測點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)之間距離的原始數(shù)據(jù);根據(jù)時(shí)間與變形增量繪制位移曲線。2)在南同蒲鐵路路基上每隔 80m設(shè)置變形觀測點(diǎn);觀測點(diǎn)要作好保護(hù)措施或做出明顯的標(biāo)記及序號(hào)。3)沉降觀測測量精度要求四等水準(zhǔn)精度。

4.3 報(bào)警監(jiān)控與應(yīng)急措施

4.3.1 報(bào)警監(jiān)控

施工中要嚴(yán)密監(jiān)測，以下列參數(shù)為報(bào)警值，如果支護(hù)、降水引起的變形迭加起來超出以下值，則需采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

1)西側(cè)臨近建筑物變形監(jiān)控。根據(jù)鐵路路基安全運(yùn)行要求控制路基變形值。2)基坑邊坡及地面變形監(jiān)控預(yù)警值。參照GB 50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中第 7.1.7條規(guī)定。

4.3.2 應(yīng)急預(yù)案措施

1)止水帷幕樁漏水。止水帷幕樁入土深較長時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)樁與樁之間咬合不住，造成樁縫漏水或流沙現(xiàn)象，挖土?xí)r應(yīng)準(zhǔn)備砂袋和鋼管，產(chǎn)生漏水要迅速在縫隙漏水處打入花管，并向內(nèi)注水玻璃或摻有三乙醇氨的稠水泥漿進(jìn)行堵漏;如果涌砂嚴(yán)重可回填使用高壓旋噴樁堵漏。2)土方超挖造成邊坡位移。土方開挖過程中，可能會(huì)產(chǎn)生超挖而造成邊坡位移，應(yīng)及時(shí)回填土方，或用沙袋反壓坡腳，并增加錨桿及時(shí)搶險(xiǎn)，待土體穩(wěn)定后再進(jìn)行下一步開挖。另外，特別強(qiáng)調(diào):土方開挖每層挖深不允許超過 2m。3)基坑降水造成路基沉降。降水施工開始，就要做好觀測記錄，如水位降深過大，首先要控制抽水量，即關(guān)閉部分抽水設(shè)備，加大回灌水量，并對鐵路路基進(jìn)行壓密注漿，固化路基。在做好險(xiǎn)情處理的同時(shí)，要從根本上解決問題，控制降水速率，做到“緩、平、穩(wěn)”，要讓土體緩慢均勻沉降，降水過程中要勤觀測，采用信息法施工。4)基坑變形過大，或地面荷載過大時(shí)出現(xiàn)位移。如出現(xiàn)以上現(xiàn)象，應(yīng)減輕地面荷載，根據(jù)現(xiàn)場情況補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力錨桿，控制位移發(fā)展，或者在坑底腳被動(dòng)區(qū)壓重。

5 結(jié)語

在永濟(jì)熱電廠火車卸煤溝施工中，在地下水位距地表 2m的情況下，距離南同蒲鐵路正線8m一次開挖成型長 300m(順線路方向)、寬 21m、深 9m～12m的深基坑，在保證施工安全、南同蒲鐵路的運(yùn)營安全、成本可控的情況下，采用了深基坑支護(hù)和降水施工技術(shù)，成功的完成了施工任務(wù)。在四個(gè)多月的地下工程施工中，南同蒲鐵路的下沉量最大僅為 4mm，保證了南同蒲鐵路的正常運(yùn)營。降水井的布置也相當(dāng)合理，在施工過程中，只要有一臺(tái)泵停止抽水的時(shí)間達(dá)到 1 h，坑底就會(huì)有水涌出，這證明井距的布置相當(dāng)合理?；毓嗉夹g(shù)的采用，控制了南同蒲鐵路路基的下沉，回灌技術(shù)實(shí)施關(guān)鍵問題:實(shí)時(shí)監(jiān)控南同蒲鐵路和基坑之間的地下水位，保證地下水位不能低于正常水位 1.5m～2m。深基坑支護(hù)尤其是降水施工技術(shù)對同類型或類似工程有一定的參考價(jià)值。

[1] 張吉力.漫談深基坑支護(hù)[J].山西建筑，2010，36(5):115-116.