船塢工程塢口段深基坑支護施工技術

夏國春 程永華 張 宏

(江蘇省水利建設工程有限公司 揚州 225002)

1 工程概況

泰州口岸船塢瀕臨長江，廠區(qū)位于長江大堤外側，原為堤外灘涂，經吹填砂后廠區(qū)高程為5.0～6.0m，塢口處高程約為3.5m。船塢有效尺寸為:350m×55m×13.50m，塢室頂高程6.0m，塢口段縱向長度28m(門座段長度8.5m、門檻段4.0m、門內段15.5m)，總寬度為81.5m(北塢墩為獨立塢墩，寬度7m;南塢墩為船塢的水泵房，寬19.5m)。塢口段底板底標高均為-10.2m，水泵房底板底標高-13.2m。塢口深基坑支護剖面見圖1。

圖1 塢口深基坑支護剖面

2 塢口工程的施工特點及難點

a.塢口瀕臨長江，塢口段臨江側岸坡較陡，坡比約1∶1.5，由于吹填砂后堆載較大，施工初期岸坡土體發(fā)生淺層滑動，基坑外側土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，給支護體系的實施帶來了不可預見的難題。

b.塢口處的泵房、塢墩由多層組成，最深處達16.5m，進行大開挖施工不具備條件，采用了深基坑施工技術，建筑物采用逆作法施工。深基坑長81.5m，寬28m，最深處達16.5m，面積為2282m2，基坑面積大，對支護體系的強度、剛度要求高，施工難度大。

c.從揭示的土層來看，多為粉砂、粉細砂層，局部為粉質黏土，地下水承壓水頭較高，地下水補給豐富，且受長江潮汐影響，地下水位變化復雜，因此做好基坑的防滲，降低地下水位是本工程的施工關鍵。

d.在考慮支護體系安全的同時還需考慮拆除的方便，便于后續(xù)工序的施工。

3 施工方案的設計

3.1 臨江側岸坡土體加固

原設計在長江側的圍護樁外側5m打一排鋼板樁，在板樁與圍護板之間用黃砂回填，以保證沿江側塢口外土體的整體穩(wěn)定，但由于長江邊坡坡度較陡且塢口部分位置處于岸坡上，而江灘經吹填土后，堆載較大，發(fā)生了滑動，后改為采用編織帶沖填土筑寬5m的護岸，并采用拋石護坡防護，以便于圍護樁的施工及基坑的穩(wěn)定。在塢口臨長江側及兩側高程3.50m圍護灌注樁頂圈梁上設置混凝土擋水墻，并與兩側的護岸土體組成施工期的防汛圍堤。

3.2 圍護體系設計

經多種方案比較，基坑支護采用φ1000@1150鉆孔混凝土灌注樁，樁長25m、樁底標高-23.85m，鉆孔灌注樁擋土側采用一排φ1000@800的擺噴止水帷幕組成船塢封閉的止水體系，考慮到塢口止水帷幕在工程實施中的重要性，加之土體二次滑坡的不確定因素，在塢口前沿及兩側增加一排規(guī)格為φ1000@800的高壓旋噴樁，即增加一道止水帷幕，既作為施工期臨時止水帷幕，同時在船塢完建期也兼作塢口底板的一道永久止水帷幕，對塢口區(qū)的防滲起到“雙保險”的作用，止水帷幕底標高為-26.0m。圍護體系及支撐平面見圖2。

圖2 第一道支撐平面

3.3 支撐體系的設計

塢口段內設三道支撐體系，泵房段內設四道支撐體系，第一道支撐在灌注樁頂澆混凝土圈梁，采用鋼筋混凝土支撐梁結構，第二、三、四道采用角支撐和對支撐相結合的鋼管支撐體系。

3.4 基坑底的加固設計

基坑開挖土深度最深處達16.5m，開挖區(qū)卸土較多，在灌注樁墻后土的土體在重力及地面荷載作用下易引起坑底隆起。同時由于地基為砂土，地下水較高，水頭差較大，防滲帷幕一旦不封閉或受到破壞，在動水壓力作用下，地下水會繞過支護墻連砂土一同涌入基坑，發(fā)生管涌，所以在基坑內開挖面以下沿圍護墻設計寬度、深度均為4m的高壓旋噴樁進行坑內被動土壓力區(qū)加固。

3.5 基坑的降水設計

塢口處于長江邊，地下水位高，且補給水源很近，地下承壓水位較高(高程5.50m)。坑支護設計采用了鉆孔灌注樁排樁圍護墻，排樁之間的外側用止水帷幕封閉，以隔斷基坑周圍的補給水，設計無降水要求。但結合此類條件工程的經驗教訓，為保證工程安全順利施工，確定在塢口基坑內布設8口深井，深井底高程為-26.0m。深井布置圖見圖3。

圖3 塢口降水井布置 單位:m

4 基坑圍護結構施工

4.1 圍護灌注樁施工

塢口基坑圍護采用φ1000@1150鉆孔灌注排樁，樁長25m。施工采用GPS—20回旋鉆機成孔，泥漿護壁，混凝土采用預拌混凝土運至現場，導管法水下混凝土澆筑。灌注樁采用連續(xù)施打的方法，即在前一根灌注樁混凝土澆筑后6～8h，繼續(xù)施工緊鄰的下一根樁，不采用跳打的工藝，突破了常規(guī)施工相鄰樁需間隔36h的規(guī)定，在基坑開挖后發(fā)現樁體很好，沒有擾動鄰樁，效果很好。

4.2 止水帷幕施工

在圍護灌注樁施工完后進行灌注樁間高壓擺噴(間距為1150mm)止水帷幕的施工，隨后進行塢口及泵房底板前沿及兩側一排規(guī)格為φ1000@800mm的高壓旋噴樁止水帷幕施工。

止水帷幕均采用三重管高壓旋噴的方法，即使用分別輸送水、氣、漿液三種介質的三重注漿管，在高壓泵等發(fā)生裝置產生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低的壓力注入到被切割、破壞的地基中，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成大的固結體。當噴嘴一面提升一面旋轉，則形成一個個旋噴樁;當噴嘴一面提升一面擺動，則形成啞鈴狀的凝結體，即擺噴墻。

在施工過程中，通過對漿液的初凝時間、注漿流量、風量、壓力、提升速度等參數嚴格的控制，無論是擺噴樁，還是旋噴樁成樁效果都很好，在塢口基坑土方開挖過程中，沒有發(fā)生漏水現象，僅發(fā)現幾處有滲漏點。當發(fā)現小滲漏點時，用快干水泥進行了封堵，說明防滲墻防滲效果較好。

5 基坑施工措施及土方開挖

5.1 施工降排水

塢口基坑中布設了8口深井用來降低地下水，深井施工采用回旋鉆機成孔，孔徑為800mm，管井采用鋼筋混凝土標準井管，每節(jié)4m長，內徑為300mm。其施工工序為:井位放樣→護筒埋設→鉆機就位、鉆孔→回填底砂墊層→吊放井管→回填管壁與孔壁間的濾層→安放水泵、試抽→正常運行。

深井在基坑土方開挖前施工完畢，并開始降水。基坑降水以保證基坑干施工為目標，先期安排了4口井進行預降水，其余4口作為備用井及觀測井用，為防止基坑內外水土壓力差過大，同時為了基坑土方的順利開挖，水位一直控制在開挖面以下0.5～1.0m處，經監(jiān)測降水效果滿足設計要求。隨著土方的開挖，將混凝土井管不斷地拆除，直至坑底以上0.5m處。

5.2 土方開挖

在塢口圍護灌注樁及止水帷幕完成后，基坑中部土方采用水力挖泥機組開挖。而沿圍護灌注樁內側4m周邊范圍內土方，由于坑底土體加固過程中有部分水泥漿殘留在上部土層中，土體強度較高，只得采用1臺0.35m3挖掘機開挖，通過一次翻土送至水力挖塘機組二次開挖。根據支護結構要求，土方開挖分四次到底，預留50cm厚保護層土方采用人工開挖。

6 基坑支撐體系施工

6.1 支撐施工順序

第一道鋼筋混凝土支撐施工→土方開挖至第二道支撐底標高→安裝第二道鋼支撐→挖土至第三道支撐底→安裝第三道支撐→挖土→安裝第四道局部支撐→挖土→土建施工

6.2 鋼筋混凝土支撐施工

第一道鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)施工前先對圍護灌注樁樁頭進行處理，使樁頭頂位于第一道支撐梁底高程，并將樁頭中的主筋整理后伸入梁內，同時對地基進行夯實，用素混凝土封底，然后進行鋼筋的綁扎，最后立模澆筑混凝土，混凝土圈梁及支撐梁澆筑一次成型，從一側向前推進，混凝土采用商品混凝土，成型后加強養(yǎng)護，在達到設計強度的80%后進行其下土方開挖。

6.3 鋼支撐安裝施工

6.3.1 鋼支撐安裝順序

雙拼鋼圍檁地面拼制→鋼牛腿、支架安裝焊接→鋼圍檁吊裝就位→水平支撐梁安裝→施加軸力→支撐節(jié)點加強。

6.3.2 鋼支撐安裝施工

土方開挖至低于支撐標高1m后，將圍護樁部分鋼筋保護層剝去露出主筋，在主筋上焊接牛腿及支架，確保牛腿及支架上表面高程符合安裝要求，鋼圍檁采用2H700×300雙拼型鋼，分段吊裝安裝于牛腿上，鋼圍檁與圍護灌注樁之間間隙用C40混凝土填實。鋼圍檁分段安裝好后，再將其焊接連成整體。

支撐采用φ609×16鋼管，安裝用吊車將預拼好的對撐吊擱于牛腿及支架上，臨時固定好后再施加軸力。利用立柱托架梁作支撐安裝的擱置點，由于基坑跨度較大，選用50t履帶吊停在基坑一側，將圍檁、鋼支撐吊入坑內，坑內用200型挖掘機配合吊運。

6.3.3 軸力施加

鋼支撐設計要求每根支撐施加應力值為500kN，由一臺QF100—20型液壓油泵站配兩臺100t分離式千斤頂，在支撐端頭活絡頭端部施加應力。為減少應力的擴散，分二次施加應力，第一次施加預應力50%，并二次收緊螺栓，后開始第二次應力施加，第二次施加到設計值105%，然后下好鍥鐵并點焊封口，并將支撐與牛腿及支架焊好。

6.3.4 鋼支撐安裝過程中控制要點

a.所有的焊縫必須按設計圖紙要求施工，并不得小于8mm，焊縫應滿焊，表面要求焊波均勻，不準有汽孔、夾渣、裂紋、肉瘤等現象，對受拉受剪力的焊縫必須敲掉藥皮檢查，防止虛假焊。

b.托架梁標高必須嚴格控制，誤差控制在30mm以內，托架橫梁與立柱預埋件接觸面必須滿焊，并確保強度。

c.鋼管支撐拼接要拉通線校正順直度，螺栓必須穿向一致，兩次旋緊，螺栓外露不得少于二牙，特別要防止支撐底面螺絲不遺漏。

d.每道支撐安裝后，及時按設計要求施加預應力。當預應力施加至設計要求并加好鋼鍥鐵頂緊后，方可拆除千斤頂?？紤]所加預應力損失10%～15%，在施加時軸力值應達設計值100% ～105%，對施加預應力的油泵裝置要經常檢查，確保施加應力的準確性。

e.當預埋鐵有偏位時，則將兩個預埋鐵中心拉線進行調整，防止施加預應力后由于支撐和預埋件不均勻接觸而導致偏心受壓;在支撐受力后，必須嚴格檢查并杜絕因支撐和受壓面不垂直而發(fā)生徐變，從而導致基坑支護排樁墻水平位移持續(xù)增大乃至支撐失穩(wěn)等現象發(fā)生。

7 安全監(jiān)測

深基坑支護體系的安全監(jiān)測工作尤為重要，施工中成立了專門的安全監(jiān)測工作小組，配備了專業(yè)人員進行安全監(jiān)測工作。在內支撐梁中埋設了應力計，用以觀測應力是否在設計計算的范圍內，同時在頂圈梁上埋設了位移觀測點，及時掌控位移的變化情況。根據計算，混凝土支撐梁設定報警值7000kN，鋼支撐梁設定報警值3000kN，通過嚴密監(jiān)測，測得混凝土梁支撐的最大內力為5390kN，第一層鋼支撐最大內力為2349kN，第二層鋼支撐最大內力為2286kN，第三層鋼支撐最大內力為1045kN，均在可控范圍內，平面位移觀測無明顯變化，保證了基坑支護體系施工期的安全可靠。

8 結語

近年來，因場地限制或功能要求，高層建筑的深基坑越來越多，而本工程不同的是深基坑是在長江邊，深度較深，面積較大，防滲要求高，一旦失事將是災難性的，所以不僅對基坑設計提出了很高的要求，而且要求施工合理組織，圍護樁必須完整，滿足剛度要求，內支撐不能發(fā)生變形，防滲體系要求全封閉，降水系統(tǒng)要求將地下水降至開挖面以下，但又不宜降得太深。對支護體系應加強觀測，并作好分析，發(fā)現問題及時處理，經過認真的組織，工程得到了順利的實施。

1 中國建筑工業(yè)出版社.建筑施工手冊［M］.第四版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

2 JGJ 120—99建筑基坑支護技術規(guī)程［S］.

3 劉建航，候學淵.基坑工程手冊［M］.北京.中國建筑工業(yè)出版社，1997.

4 JTJ 332—98干船塢塢工程質量檢驗評定標準［S］.