談地下水豐富的深基坑開挖施工技術(shù)

陳云東

(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西太原 030024)

1 概述

1.1 地質(zhì)情況

地質(zhì)情況從上至下為:耕植土、可塑粉質(zhì)粘土、軟塑粉質(zhì)粘土、粉土、細(xì)砂、稍密圓礫、松散圓礫等。地下水十分豐富，地下水位為地面以下2.0 m(148.5 m)。場地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，土層類型較多且厚度變化較大，局部地段巖面起伏較大，巖土層均勻性較差，屬于不均勻地基，存在地基土強(qiáng)度變形和不均勻沉降問題。場地內(nèi)土的類型劃分見表1。

表1 場地內(nèi)土的類型劃分

1.2 周邊情況

肖家船閘位于桃花江右側(cè)江岸上，船閘左側(cè)為桃花江，江面寬80 m左右，正常水位147.2 m，洪水水位150.7 m，船閘右側(cè)為農(nóng)田。

1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

桃花江肖家船閘主體建筑長70 m，寬20.8 m，基坑開挖留0.5 m工作面，開挖邊坡為1∶1，開挖深度為7.0 m，開挖采用分層開挖，設(shè)2.0 m平臺，在第一層開挖(深2.0 m)后沿基坑邊緣四周打高壓旋噴樁止水帷幕進(jìn)行止水，在基坑內(nèi)采用井點(diǎn)降水方式進(jìn)行基坑內(nèi)降水至基礎(chǔ)地面以下0.5 m，確?；踊咎幱跓o水狀態(tài)，再開挖至基底標(biāo)高。

2 基坑施工方法對比分析及選擇

2.1 采用高壓旋噴樁止水帷幕施工方案

分層開挖第一層支護(hù)完畢，在平臺上沿基坑周圍打高壓旋噴樁進(jìn)行止水，樁底標(biāo)高打至基巖面或相對不透水層，將基坑四周地下水封住。樁徑1.0 m，樁間距0.7 m，雙排交叉相互咬合(見圖1，圖2)。

圖1 基坑高壓旋噴樁止水帷幕平面布置示意圖

止水帷幕施工完畢后，在基坑范圍內(nèi)布置降水井點(diǎn)，采用能夠滿足抽水要求的抽水設(shè)備進(jìn)行基坑降水，將基坑內(nèi)水位降至基坑底以下后，基坑土體增強(qiáng)了自穩(wěn)能力，再進(jìn)行開挖，此時(shí)，邊坡穩(wěn)定性好，能夠順利、快速地開挖至設(shè)計(jì)基坑底面標(biāo)高。

圖2 基坑開挖剖面示意圖

2.2 邊坡噴錨支護(hù)方案

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，地層地質(zhì)為砂礫層，邊坡支護(hù)需采用鋼管注漿加固土體，提高土體穩(wěn)定性，且由于桂林市地形為喀斯特地形，地下暗河和溶洞極多，對邊坡的注漿量難以預(yù)算。分層開挖，需采取邊開挖邊支護(hù)的方式，第一層開挖完畢時(shí)，對邊坡噴射混凝土5 cm～10 cm，需待噴射混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度，邊坡相對穩(wěn)定時(shí)，方能進(jìn)行下一層開挖，這樣將會產(chǎn)生一些停滯時(shí)間，對施工的流水作業(yè)有一定的影響。從可行性、安全性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性等方面考慮，經(jīng)過分析研究，采用高壓旋噴樁止水帷幕施工最為合理。故選擇高壓旋噴樁止水帷幕進(jìn)行本船閘施工，結(jié)果驗(yàn)證此方案切實(shí)可行。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

深基坑開挖工藝流程圖見圖3。

3.2 施工方法

1)土方開挖前，首先對場地進(jìn)行清理。用挖掘機(jī)配合推土機(jī)將開挖范圍內(nèi)的表層耕作雜物、樹木、樹根及建筑物予以清除，集中堆放，裝載機(jī)裝車，自卸汽車外運(yùn)至棄土區(qū)堆放清理。對于開挖范圍內(nèi)的樹木、電力及通訊設(shè)施，配合業(yè)主將其遷移出開挖范圍之外。2)基坑土方開挖至148.5 m標(biāo)高處，地下水十分豐富，在此標(biāo)高處開始做基坑止水帷幕，同時(shí)進(jìn)行地基處理高壓旋噴樁施工，預(yù)留2.0 m平臺。

圖3 深基坑開挖工藝流程圖

3.2.1 高壓旋噴樁止水帷幕施工前準(zhǔn)備工作

1)認(rèn)真研究施工工點(diǎn)地質(zhì)報(bào)告，進(jìn)一步了解施工工點(diǎn)地基土的性質(zhì)、埋藏條件。2)準(zhǔn)備充足的水泥加固料和水。水泥的品種、規(guī)格、出廠時(shí)間經(jīng)試驗(yàn)室檢驗(yàn)符合國家規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，并有質(zhì)量合格證方可使用。嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)板、變質(zhì)的加固料。一般水泥為425號普通硅酸鹽水泥。水要干凈，酸堿度適中，pH值在5～10之間。3)配合比選擇。一般水灰比可取1.0～1.5。為改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高強(qiáng)度，可適當(dāng)摻入木質(zhì)素磺硫鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、陶土、堿等外摻劑。若試驗(yàn)之前土樣的含水量發(fā)生了變化，應(yīng)調(diào)整為天然含水量。4)試樁試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)確定的施工噴漿量、水灰比制備水泥漿液在工點(diǎn)打設(shè)數(shù)根試樁，并根據(jù)試樁結(jié)果，調(diào)整加固料的噴漿量，確定攪拌樁攪拌機(jī)提升速度、攪拌軸回轉(zhuǎn)速度、噴入壓力、停漿面等施工工藝參數(shù)。5)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，施作臨時(shí)排、截水設(shè)施，并在施工范圍以外開挖廢泥漿池以及施工孔位至泥漿池間的排漿溝。6)按要求完成施工放樣，用木樁定出樁位，用白石灰作出明顯標(biāo)識。

3.2.2 高壓旋噴樁止水帷幕施工工藝

1)鉆機(jī)定位。移動旋噴樁機(jī)到指定樁位，將鉆頭對準(zhǔn)孔位中心，同時(shí)整平鉆機(jī)，放置平穩(wěn)，鉆桿的垂直度偏差不大于1% ～1.5%。2)制備水泥漿。樁機(jī)移位時(shí)，即開始按試驗(yàn)確定的配合比拌制水泥漿。3)插管。當(dāng)采用旋噴注漿管進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆孔和插管兩道工序可合二為一。4)提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計(jì)值(20 MPa～40 MPa)，坐底噴漿30 s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和試樁確定的提升速度提升鉆桿。5)樁頭部分處理。當(dāng)旋噴管提升接近樁頂時(shí)，應(yīng)從樁頂以下1.0 m開始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5 m，直至樁頂停漿面。6)若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復(fù)噴漿、攪拌，按上述4)步驟重復(fù)噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關(guān)閉高壓泥漿泵(清水泵、空壓機(jī))，停止水泥漿(水、風(fēng))的輸送，將旋噴漿管旋轉(zhuǎn)提升出地面，關(guān)閉鉆機(jī)。7)清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈，并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。8)移位。移動樁機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工。9)補(bǔ)漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，要及時(shí)用水灰比為1.0的水泥漿補(bǔ)灌。10)高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖4。11)待止水帷幕及地基處理高壓旋噴樁初凝后再繼續(xù)開挖到標(biāo)高144.0(設(shè)計(jì)高程143.5 m)處，預(yù)留0.5 m采用人工開挖，確保樁基不受擾動。開挖邊坡坡率以1∶1控制。為保證基坑底部始終處于無水狀態(tài)，在基坑四周布設(shè)集水井至基礎(chǔ)底標(biāo)高以下4 m處，用水泵抽水排至基坑外側(cè)。12)0.5 m厚淤泥采用人工開挖，避免地基發(fā)生擾動，開挖工作在下道工序準(zhǔn)備工作完畢后突擊進(jìn)行，采用人工開挖成堆，吊籃清土，自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。開挖完成后，按照規(guī)范對地基處理樁基進(jìn)行檢測，合格后按照規(guī)范要求對樁基和基坑等隱蔽工程進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下道工序施工。

圖4 高壓旋噴樁施工工藝

4 結(jié)語

通過對本船閘深基坑開挖的成功，得出以下結(jié)論:

對地下水豐富的深基坑開挖，關(guān)鍵是止水和降水，將基坑地下水封閉在基坑以外，再在基坑內(nèi)采取降水措施，使基坑內(nèi)土體穩(wěn)定，開挖即能確保安全可行。這在南方雨水豐富的地方施工極為有用。

［1］GB 50007，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.