哈公館基坑支護與止水的施工工藝研究

房樹田，張 英，崔 巍

(1.黑龍江工程學院，哈爾濱150050;2.黑龍江工商職業(yè)技術學院，哈爾濱150080)

對于多層建筑物基坑開挖時，傳統(tǒng)的方法是采用井點降水的施工方法，但超高層建筑，由于基坑一般較深，采用傳統(tǒng)方法降水的效果不理想，更嚴重者有可能對臨近建筑物的基礎造成破壞，導致建筑物出現(xiàn)開裂、傾斜等現(xiàn)象，甚至釀成安全事故［1］。因此加強對基坑支護與止水的研究和探討十分必要。本文結合哈公館工程案例，提出高壓噴射注漿樁基坑支護與止水帷幕的施工方法，取得較好止水效果，帶來巨大經(jīng)濟和社會效益。

1 工程概況

哈公館位于哈爾濱市道里區(qū)友誼路505號，西鄰香格里拉大飯店，東靠哈藥集團辦公樓，北對松花江防洪大堤，本工程主樓地上33層、地下兩層，裙樓地上、地下均兩層，主樓高121.30 m，總建筑面積52 438.00 m2，是哈爾濱市一標志性建筑。

根據(jù)基坑周邊建筑物情況及建筑場區(qū)工程地質條件，確定將哈公館基坑邊坡支護分3個區(qū)域進行支護。采用上部2.5 m“摘帽”并砌擋土墻支護、“摘帽”后的邊坡樁錨聯(lián)合支護與二重管法高壓定擺噴施工工藝進行高壓灌漿止水的組合方案，有效的控制了工期、造價，止水效果較好［2］。

2 工程地質條件

該建筑場地勘察深度內所揭露的地層為第四紀地層及白堊紀粉砂質泥巖，勘察期間場區(qū)地下水的情況:初見水位埋深4.0～4.7 m，靜止水位埋深3.5～3.8 m，穩(wěn)定水位量測時間符合規(guī)范要求。根據(jù)調查地下水位年變化幅度3.00～5.00 m左右。地層結構及特征如下:

(1)雜填土層底埋深2.0～3.2 m，平均厚度為2.5 m。

(2)新近沉積粉質粘土層底埋深6.8～9.3 m，平均厚度為7.5 m。

(3)粘土層底埋深7.5～9.8 m，平均厚度為2.3 m，fak=130 kPa。

(4)細砂層底埋深10.0～13.0 m，平均厚度為3.1 m，fak=160 kPa。

(5)中砂層底埋深13.4～15.0 m，平均厚度為1.6 m，fak=180 kPa。

(6)粗砂層底埋深17.0～20.2 m，平均厚度為3.1 m，fak=210 kPa。

3 支護止水方案

用于建筑物場地狹窄，臨友誼路及香格里拉、麗水華亭等情況，在基坑四周通排設置鋼筋砼支護樁及止水帷幕。原理是采用高壓二重管水泥攪拌樁，該樁是利用水泥漿作為固化劑的主劑，定向擺噴噴漿，成樁前先用常規(guī)方法鉆一小孔，然后在孔內下入高壓旋噴管，借助鉆機將帶有噴嘴的鉆頭鉆入待加固的支護樁間的地層中，通過鉆桿注入二重管高壓水泥漿，就地將輸入的水泥固結成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土樁墻，使其達到止水效果。

支護樁設置:采用C20壓力灌注樁，樁長22 m(坑底上11 m，坑底往下嵌固11 m)，樁徑600 mm，樁距300～500 mm，總樁數(shù)189根，樁頂標高－1.0 m，樁頂設一道冠梁b×h=800 mm×600 mm，環(huán)梁材質為重型槽鋼。孔位布置連接示意圖如圖1所示。

圖1 孔位布置示意圖Fig.1 Schematic layout of holes

錨桿設置:采用錨桿鉆機成孔。鉆孔孔徑150 mm，基坑B區(qū)和C區(qū)相臨錨桿鉆孔的傾斜角為10°和15°，避免鉆孔距離較近而相互影響?；覣區(qū)錨桿鉆孔的傾斜角均為15°。錨桿采用3束7φ5鋼絞線，每隔2 m左右固定安置一個支架。錨頭標高為－8.5、－5.5、－3.5 m。如圖2所示。

樁間止水帷幕設置:本工程采用二重管法高壓定擺噴施工工藝進行高壓灌漿，其施工程序為:確定高壓擺噴防滲板墻施工軸線→布孔→鉆孔→下灌漿管→漿液配制→高壓灌漿。止水帷幕二重管高壓定擺噴樁距護坡樁軸線80 mm。

4 支護與止水工程的設計施工

4.1 支護結構的設計計算

哈公館基坑開挖深度約為13.0 m。

根據(jù)基坑周邊建筑物情況及建筑場區(qū)工程地質條件，確定將哈藥大廈基坑邊坡支護分3個區(qū)域進行支護。

(1)A區(qū):哈公館基坑的北側、西側和南側地段。

(2)B區(qū):哈公館基坑東側的哈藥集團大樓(11層)地段。

(3)C區(qū):哈公館坑東側的哈藥集團辦公樓附屬車庫樓 (4層)地段。

基坑3個區(qū)邊坡支護方案:上部2.5 m“摘帽”并砌擋土墻支護;“摘帽”后的邊坡采用樁錨聯(lián)合支護。

圖2 錨桿示意圖Fig.2 Anchor diagram

圖3 鉆孔高噴工藝流程圖Fig.3 Flow chart of high pressure drilling jet

擋土墻支護設計:護坡樁頂圈梁以上砌筑37磚墻做擋土墻，每2樁設1構造柱，墻頂設壓梁。構造柱和壓梁采用商品砼C25。

邊坡樁錨支護設計:護坡樁樁長18.0 m，嵌固深度7.5 m，樁間距1.40 m，采用商品砼C25，護坡樁頂設置圈梁，強度為 C25，梁高500 mm，寬800 mm。

4.2 樁間止水帷幕施工

(1)止水帷幕的深度達到自然地坪以下25.0m。

(2)考慮到冬季排漿施工困難，施工工藝采用二重管高壓定擺噴方法進行施工。

二重管使用兩種介質 (氣、漿)，其參數(shù)為:空氣壓力達到0.5～0.7 MPa;漿壓為22～35 MPa;二重管提升速度為:80 mm～130 mm/min;擺速:15～20轉/min。

(3)在護坡樁中心線外10 cm處設置旋噴孔(如圖1所示)，旋噴孔深22.5～23.0 m，孔間距1.2 m～1.4 m。

(4)采取擺噴技術方法，擺噴角度設計約為25°。擺噴成純水泥墻和護坡樁共同連接形成止水帷幕墻，帷幕墻厚約為30 cm。

(5)材料選用P.O32.5純水泥漿，漿液密度為1.35～1.45 g/cm3。

5 質量保證措施

(1)基坑止水帷幕可能出現(xiàn)滲水點，基底地層為中粗砂透水性好，在基坑開挖期間及竣工維護期間視止水帷幕滲出水量大小設置明溝和集水坑明排坑內積水。

(2)基坑止水帷幕施工擺噴提升時，當噴頭下至設計深度，輸入水泥漿液和壓縮空氣，按設計參數(shù)進行原位噴射，待漿壓和風壓達到設計值，且孔口返漿后，按設計提升速度、擺速進行噴漿作業(yè)。直至達到設計高程即停止噴射。

孔口不返漿時，應立即停止提升;孔口少量返漿時，應降低提升速度。

降低噴射壓力、流量，進行原位噴漿。

(3)基坑管井降水施工正常運行后要連續(xù)工作，如遇停電，可使用備用發(fā)電機供電。維持降水是一個長時間的過程，在降水過程中應按時觀測流量、真空度和觀測孔內水位，對漏氣部位及時檢修，可通過聽井點管內流水聲、手扶管壁感到振動等檢查井點管是否淤塞、凍冰，淤塞嚴重時應及時處理。［3－4］

6 應用效益

基坑支護與止水工程施工技術措施是否科學、合理，對工程本身的質量與進度有重大影響，同時對工程經(jīng)濟效益提高與人身安全的保證起到關鍵性作用［3］。

6.1 經(jīng)濟效益

本工程采用二重管法高壓定擺噴施工工藝進行高壓灌漿止水帷幕，施工獲得成功，工程造價節(jié)省近二十萬元，開挖后基坑止水效果較好。

6.2 技術效益

為保證支護和止水結構共同工作，基坑四周通排設置鋼筋砼支護樁及止水帷幕，本工程為寒冷地區(qū)高層及超高層建筑基坑支護和止水提供了一定的施工經(jīng)驗和技術數(shù)據(jù)。鉆孔和高噴灌漿施工分兩序進行，首先進行Ⅰ序孔 (單號孔)造孔和灌漿施工，每個施工段內Ⅰ序孔灌漿結束后再進行Ⅱ序孔(雙號孔)的造孔和灌漿施工。相鄰的Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿時間間隔大于24 h。施工中實行全面質量管理，每一道工序嚴把質量關。

7 結束語

哈公館支護與止水工程的設計施工，采用高壓二重管水泥攪拌樁，定向擺噴噴漿，將輸入的水泥固結成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土樁墻，使其達到止水效果，解決了基坑支護與止水的施工難題，具有巨大的應用價值。

［1］江 林.基坑支護與阻水的新嘗試［J］.低溫建筑技術，2004(1):57－58.

［2］金鴻冰，陳世紅，崔佰民.試論項目法施工的基本特征［J］.森林工程，2000，16(3):15.

［3］鄭楚文.淺談深基坑支護與土方工程施工技術的應用［J］.中國科技信息，2006:114.

［4］丁劍霆，崔 巍，劉海霞.預應力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制方法的探討［J］.森林工程，2005，21(2):20 －22.