濱海灘涂人工回填場(chǎng)地基坑支護(hù)方案比析

溫道軍 胡豐產(chǎn) 李 奇

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局，河南信陽(yáng) 464000)

1 地質(zhì)概況

濱海灘涂場(chǎng)地內(nèi)雜填土、填石屬較強(qiáng)透水層;填砂屬?gòu)?qiáng)透水層;淤泥屬隔水層;殘積土、全風(fēng)化巖屬弱透水層;強(qiáng)風(fēng)化巖屬較弱～中等透水層;中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖屬較弱～弱透水層，為場(chǎng)地深部主要含水帶。殘積土與下部各風(fēng)化帶基巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系，無(wú)明顯分界面。場(chǎng)地殘積土與風(fēng)化基巖之間均存在一定的水力聯(lián)系。地下水受海域海水的動(dòng)態(tài)影響，高潮時(shí)海水補(bǔ)給地下水，低潮時(shí)地下水向海域排泄。

2 沖孔灌注樁施工存在的問(wèn)題

采用沖孔灌注樁，樁間加二重管高壓旋噴樁，在土方開挖過(guò)程中大部分止水樁在海水漲退潮幅度范圍內(nèi)會(huì)存在斷樁及孔洞現(xiàn)象，無(wú)法達(dá)到原設(shè)計(jì)的止水要求。同時(shí)由于地下水的作用，容易因?yàn)槟酀{比被地下水稀釋造成孔洞坍塌。另外，在樁灌注時(shí)，潮汐作用下，地下水的突然涌出，容易造成斷樁的現(xiàn)象，成樁效果得不到保證，地下土層的復(fù)雜性也使得沖孔灌注樁應(yīng)用受到限制。

3 解決方案

考慮到濱海灘涂地的特殊性，可考慮以下方案:

1)在沖孔圍護(hù)樁間加沖孔素土樁。

2)在鎖口梁外側(cè)加一排二重管高壓旋噴樁。

3)采用三軸攪拌樁止水。

4)采用鋼板樁止水。

4 方案比析

4.1 素混凝土樁

素混凝土樁是采用沖孔樁機(jī)在已施工完成并達(dá)到一定齡期的支護(hù)樁樁間成孔，在成孔過(guò)程中將支護(hù)樁的保護(hù)層一并沖除，達(dá)到要求的深度后灌注素混凝土。比較適用于土層中存在回填石的場(chǎng)地，采用旋噴樁無(wú)法成樁的情況下使用。素混凝土樁雖然施工工藝簡(jiǎn)單，但承載力低，不能承受較大的剪力和彎矩，施工工期較長(zhǎng)，因此較少使用。

4.2 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是通過(guò)注漿管的噴嘴在空壓機(jī)的助力下將漿液注入土層，漿液在高壓作用下對(duì)土層進(jìn)行切割和注射，即高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿或復(fù)合漿噴入土層與土體混合，進(jìn)而使土層提高防水性能及強(qiáng)度。

1)方案特點(diǎn)。

設(shè)備要求低，對(duì)工人的操作水平要求不高，噪聲較低、占地少，但容易污染環(huán)境，對(duì)于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質(zhì)不宜采用。

2)適用范圍［1］。

a.高壓旋噴樁適用于處理軟弱地基，包括粘性大的土層、碎石土層、砂性土層。

b.對(duì)于一些比較復(fù)雜，影響注漿效果的土層，宜進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)的效果判定是否適用。

c.高壓噴射注漿法應(yīng)用廣泛，包括改擴(kuò)建工程的地基加固，圍堰加固等。

d.對(duì)地下水流速過(guò)大或已涌水的工程，應(yīng)慎重使用。

3)工作原理。

高壓旋噴注漿是在空壓機(jī)的作用下，將漿液通過(guò)注漿管注射到預(yù)定的位置，因旋噴和強(qiáng)噴工藝，漿液與土混合凝固后，形成圓柱樣的樁柱。

高壓旋噴一般分為單重管法、二重法和三重管法［2］。注漿液僅僅含有水泥漿即為單重管法，如果除高壓水泥漿外還有空氣即兩種介質(zhì)就稱為二重管法，二重管法高壓注漿的作用還有高壓空氣的作用，兩種力的耦合下增強(qiáng)注漿的穿透力，可以實(shí)現(xiàn)更好的效果。三重管法中的三重主要三種介質(zhì)，高壓水泥漿、水、空氣，介質(zhì)能量的耦合類似于二重管法，但三種力的耦合效果強(qiáng)于二重管法。

4)成樁機(jī)理。

高壓噴射流沖擊破壞土體的同時(shí)也有使?jié){液與土體攪拌混合的功能［3］。

a.高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動(dòng)壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體，使土體出現(xiàn)空穴，土體裂隙擴(kuò)張。

b.多種介質(zhì)的耦合作用。在旋噴的過(guò)程中，旋噴和提升必然會(huì)產(chǎn)生管下和周邊的空隙，注漿液在高壓下，對(duì)空隙進(jìn)行填充和滲透，并在攪拌的作用下，混合在一起，凝固后形成柱狀體。

c.擠壓效果。介質(zhì)在高壓的作用下，對(duì)周邊有個(gè)擠壓作用，從而起到擠壓的效果。

4.3 SMW工法“三軸攪拌機(jī)”樁

SMW工法是指水泥土深層攪拌樁墻體中，按一定型式插入H型鋼，成為一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)抗?jié)B性好，剛度大，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，工期短，無(wú)環(huán)境污染。該方法的施工主要步驟有:準(zhǔn)備、開挖導(dǎo)向溝;樁機(jī)就位;制攪拌樁。該方案止水效果較好，但施工機(jī)械較少及施工工作面要求達(dá)到16 m寬，且造價(jià)也較高。工藝特點(diǎn)、加固原理及成樁機(jī)理與高壓旋噴樁施工工藝相似。

主要特點(diǎn)有:

1)施工對(duì)周邊的土層擾動(dòng)小，不會(huì)造成臨近房屋沉陷或傾斜、管線移位、道路路面裂縫等。

2)止水效果好。因其充分?jǐn)嚢?，形成墻體，所以有良好的止水效果。

3)適用性廣。可用于粘性土、粉土、砂土、黃土等。

4)可用于深基坑，特別是需要止水效果好，基坑深、地下出水多的工程。

5)工期較短。在一般情況下，為地下連續(xù)墻的1/3。

6)產(chǎn)生的廢土量少。

4.4 拉森鋼板樁

拉森鋼板樁用途廣泛，可用于碼頭、卸貨場(chǎng)、堤防護(hù)岸、護(hù)墻、擋土墻、防波堤、導(dǎo)流堤、船塢、閘門等;在臨時(shí)性構(gòu)筑物上，可用于封山、臨時(shí)擴(kuò)岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)臨時(shí)溝渠開挖的擋土、擋水、擋沙等;在抗洪搶險(xiǎn)上，可用于防洪、防塌陷、防流沙等。

主要特點(diǎn)有:

1)高質(zhì)量(高強(qiáng)度，輕型，隔水性良好)，但成本較高;

2)施工工藝簡(jiǎn)單，工期較短、耐久性良好;

3)建設(shè)費(fèi)用低、可重復(fù)利用;

4)環(huán)保效果好，取土量和混凝土使用量都較少;

5)時(shí)效性較強(qiáng)，可用于救災(zāi)搶險(xiǎn)等;

6)使用鋼板樁材料，能夠簡(jiǎn)化檢查性材料和系統(tǒng)材料的復(fù)雜性。

5 濱海灘涂人工回填場(chǎng)地基坑的特點(diǎn)

1)潮汐作用。濱海場(chǎng)地處于海邊，每天兩次潮汐，在退潮時(shí)地下水位低，漲潮時(shí)地下水位高，而且潮水對(duì)地下水有推高作用。

2)灘涂的地質(zhì)特點(diǎn)。灘涂位于岸邊，對(duì)海泥有個(gè)堆積作用，最后形成淤泥層。特別是部分濱海地區(qū)，原用于漁場(chǎng)。

3)人工填土。隨著濱海城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因?yàn)楹＞皩?duì)地塊價(jià)值的提升作用，在土地稀缺的地方，部分地區(qū)開始對(duì)灘涂進(jìn)行改造開發(fā)，在進(jìn)行地基處理時(shí)，一般采用換填法，將淤泥層進(jìn)行挖除，然后回填砂性土并進(jìn)行夯實(shí)。砂性土的特點(diǎn)是滲透性強(qiáng)，進(jìn)行基坑開挖時(shí)，在地下水的作用下容易產(chǎn)生管涌、坍塌等現(xiàn)象。

4)濱海的土質(zhì)復(fù)雜，雜填土、有機(jī)土層含量高，海水對(duì)鋼筋的腐蝕性大。

6 方案選擇原則和結(jié)論

方案的選擇原則要求工藝簡(jiǎn)單、安全性好、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，能滿足止水和加固的作用和工期的要求。在對(duì)濱海灘涂人工回填場(chǎng)地特點(diǎn)的分析，并對(duì)各方案的比較，我們可以得到以下結(jié)論:

1)在沖孔圍護(hù)樁間加沖孔素土樁，止水效果好，但會(huì)造成鎖口梁局部破壞，且施工工期較長(zhǎng)。

2)在鎖口梁外側(cè)加二重管高壓旋噴樁，施工工期較短，因靠海邊較近且止水段均為吹填砂，受潮汐影響，成樁質(zhì)量難以保證，止水效果不好。

3)采用三軸攪拌樁止水，止水效果較好，可用于較深的深基坑，但施工機(jī)械較少及施工工作面要求達(dá)到16 m寬，且造價(jià)也較高。

4)采用鋼板樁止水，施工進(jìn)度及質(zhì)量較好，時(shí)效性強(qiáng)，但成本較高。

因此，對(duì)于濱海灘涂人工回填場(chǎng)地，回填土種類及碾壓的質(zhì)量、潮汐大小等都影響著方案的選擇。

［1］JGJ 79-91，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］徐至鈞，全科政.高壓噴射注漿法處理地基［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］葉觀寶.地基加固新技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［4］任瑞合.深基坑加深支護(hù)設(shè)計(jì)方案選擇和施工［J］.山西建筑，2012，38(10)：68-69.