不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)在基坑開挖支護(hù)施工中的組合應(yīng)用

袁植欽

摘要：圍繞“防災(zāi)”“減災(zāi)”的目的，水利工程在施工時(shí)，經(jīng)常受到地面構(gòu)筑物的影響，對沉降量和水平位移提出嚴(yán)格管控的要求。東莞市掛影洲石碣泵站擴(kuò)建施工時(shí)，針對沉降量和水平位移的管控要求，在基坑開挖支護(hù)施工中組合應(yīng)用的不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)，消除緊靠基坑民房和高壓線鐵塔等建筑物的影響，為擴(kuò)建施工營造相對安全的施工環(huán)境。

關(guān)鍵詞：基坑開挖；支護(hù)施工；樁基礎(chǔ)；技術(shù)組合；基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU473 文章編號：1009-2374（2016）16-0112-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.0541 案例工程基本概況

石碣泵站位于東莞市掛影洲圍的東南區(qū)域，毗鄰該鎮(zhèn)濱江中路和東江大橋，東側(cè)與石龍圍接壤，其三面環(huán)水，形成封閉模式的堤圍，在計(jì)入石龍圍集雨面積的情況下，憑借地勢低、排渠相通和河網(wǎng)發(fā)達(dá)等地理優(yōu)勢，全圍集雨面積可達(dá)到60.9km2。作為東莞市城鄉(xiāng)水利防災(zāi)減災(zāi)工程的補(bǔ)充項(xiàng)目，于2008年開始計(jì)劃改建。擴(kuò)建區(qū)域位于石碣排水區(qū)內(nèi)的中心涌下游，與石碣水閘聯(lián)合配套，為圍內(nèi)主要的排水口之一。改建內(nèi)容包括：新建泵房（含主、副廠房）建筑裝飾工程，自排閘、檢修閘、前池、出水池等工程，拆除及修復(fù)工程，舊站改造工程，臨時(shí)工程；泵房設(shè)備及安裝，高低壓配電工程，電纜電氣設(shè)備及安裝，照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，防雷接地系統(tǒng)，閘門設(shè)備安裝，生活給排水系統(tǒng)，其他附屬工程等。

本工程的基坑開挖施工，存在三個(gè)方面的施工技術(shù)難點(diǎn)：（1）環(huán)境復(fù)雜。由于該工程采用深基坑開挖模式，而石碣泵站出口位置與東江大橋緊靠在一起，左岸和右岸均有已經(jīng)落成的民房、廠方和交通干道，這些實(shí)體建筑物的正上方均有高壓線經(jīng)過，連接立在前池和新建主泵房正前方的高壓線鐵塔?？梢娀娱_挖環(huán)境復(fù)雜，潛藏諸多不穩(wěn)定的危險(xiǎn)性因素，正面要求施工期間定性觀測基坑，并選擇合理的支護(hù)方法；（2）水文地質(zhì)條件復(fù)雜。本工程處于珠江三角洲地區(qū)典型軟基地帶上，土層從上至下為素填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，地質(zhì)力學(xué)特征值內(nèi)摩擦角、凝聚力極小，且地下水較為豐富，基坑開挖施工中出現(xiàn)坍塌滑動(dòng)乃至大的滑坡現(xiàn)象屢見不鮮，確保基坑開挖邊坡的穩(wěn)定，是珠江三角洲地區(qū)水利工程的施工技術(shù)難題；（3）預(yù)埋件及預(yù)留孔洞較多。本工程預(yù)埋件及預(yù)留孔洞較多，如何對預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的施工質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，確保各種預(yù)留孔洞和預(yù)埋件的定位準(zhǔn)確、牢固，滿足設(shè)備安裝與工藝運(yùn)行要求，并且施工完成后質(zhì)量符合泵站施工驗(yàn)收規(guī)范及安全操作規(guī)程的要求，是本工程質(zhì)量控制的難點(diǎn)之一。

2 案例工程基坑開挖組合應(yīng)用不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)的建議

為解決以上的技術(shù)難點(diǎn)，筆者結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際情況，建議在基坑開挖支護(hù)施工中，組合應(yīng)用水泥攪拌樁、灌注樁主副樁交替、單雙排布置和高壓旋噴樁組合支護(hù)技術(shù)，并歸納總結(jié)了以下兩方面的技術(shù)建議：

2.1 不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)優(yōu)劣勢對比

考慮到工程地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，不同地質(zhì)條件下需要借助相應(yīng)的樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)，下面將對各種樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)劣勢進(jìn)行對比，為施工提供理論依據(jù)。

2.1.1 水泥攪拌樁。利用深層攪拌機(jī)，強(qiáng)制攪拌軟土、水泥漿、石灰粉、粉煤灰，適用于軟土地基加固。其優(yōu)點(diǎn)是適用土質(zhì)類型廣，加固深度大和適用工程范圍廣，基本能夠滿足淤泥、粉土、砂性土等飽和軟黏土以及含水量比較高的地基加固需求，加固深度最深可達(dá)到30m。本工程利用水泥攪拌樁形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)為重力式擋土墻，呈格柵狀，受力集中在樁體上部，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而，水泥攪拌樁在本工程中的支護(hù)施工中存在一定的問題，具體表現(xiàn)為施工時(shí)，一般沒有完整的應(yīng)力場和變形場數(shù)據(jù)作為支撐，容易出現(xiàn)堵土斷樁的現(xiàn)象。

2.1.2 灌注樁。灌注樁承載性能強(qiáng)，施工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響，且地面不會(huì)出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，適合在砂性土、黏性土、碎石類圖層和巖層中施工，并可以在施工過程中，根據(jù)地質(zhì)的具體情況，靈活控制樁長、樁徑和樁截面，有利于提高樁身的強(qiáng)度。由于灌注樁屬于隱蔽性工程，因此質(zhì)量控制的難度相對比較大，而且容易產(chǎn)生建筑垃圾。

2.1.3 高壓旋噴樁。高壓旋噴樁是以高壓旋噴的方法，往土層和土體內(nèi)注入水泥漿，水泥漿和土體混合后，形成水泥加固體，所形成的排樁，可以起到擋土、止水等作用。相比于水泥攪拌樁，高壓旋噴樁可避免振動(dòng)和噪音污染，但造價(jià)比較高，而且不適合在地下水流動(dòng)速度太快的地層以及沒有填充物的巖溶區(qū)域，這些地層區(qū)域在噴樁水泥漿后一般無法有效凝固，反而容易造成污染。

2.2 不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)在本工程的應(yīng)用

根據(jù)以上不同樁基支護(hù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析結(jié)果，結(jié)合本工程的施工特點(diǎn)，筆者歸納總結(jié)了不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)在本工程的應(yīng)用方法：

2.2.1 水泥攪拌樁與高壓旋噴樁結(jié)合。本工程位于東莞市石碣鎮(zhèn)濱江中路旁，出水口緊鄰東江大橋、左右岸靠近已建道路和居民建筑物、廠房上部有高壓線通過，且有一座高壓線鐵塔在新建主泵房正前方，緊挨前池；基坑周邊城市管網(wǎng)種類、數(shù)量多，協(xié)調(diào)十分復(fù)雜，若基坑施工變形過大，將直接影響高壓輸變電運(yùn)營、城市交通及周圍居民生命和財(cái)產(chǎn)安全。由于毗鄰居民區(qū)，如何降低施工對周邊居民生活的影響、合理安排工序搭接、減少待工、保證施工進(jìn)度、保障老泵站的正常運(yùn)行，都將對施工管理者的綜合協(xié)調(diào)能力和施工組織設(shè)計(jì)能力提出很高要求。在進(jìn)行高壓線鐵塔旁的支護(hù)樁施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)支護(hù)樁距離鐵塔僅有1.5m，鐵塔天然基礎(chǔ)底下為砂層，為盡可能地降低支護(hù)施工對鐵塔的影響，我們建議此處采用的水泥攪拌樁止水樁改為振動(dòng)小、噪音低的高壓旋噴樁，既可止水，又能兼做擋土結(jié)構(gòu)。監(jiān)測結(jié)果表明，基坑施工未對高壓線鐵塔造成明顯影響，保證了高壓輸變電的正常運(yùn)營。為減少工程施工對附近居民的影響，我們選用低噪音設(shè)備和工藝，如：以液壓工具代替沖擊工具、給振動(dòng)大的設(shè)備使用減震基座等，同時(shí)使施工道路保持平坦順暢，減小施工設(shè)備行進(jìn)過程中震動(dòng)引起的噪聲；我們對施工作業(yè)也進(jìn)行了科學(xué)調(diào)配，盡量安排噪音較大的施工設(shè)備作業(yè)時(shí)間避開居民休息時(shí)段。合理的組織協(xié)調(diào)產(chǎn)生了良好的效果，整個(gè)施工期間未接到一起附近居民投訴。

2.2.2 灌注樁和水泥攪拌樁相結(jié)合。本工程處于珠江三角洲地區(qū)典型軟基地帶上，土層從上至下為素填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，地質(zhì)力學(xué)特征值內(nèi)摩擦角、凝聚力極小，且地下水較為豐富，基坑開挖施工中出現(xiàn)坍塌滑動(dòng)乃至大的滑坡現(xiàn)象屢見不鮮，確保基坑開挖邊坡的穩(wěn)定，是珠江三角洲地區(qū)水利工程的施工技術(shù)難題，在初步設(shè)計(jì)專家審查時(shí)，多次提到需重點(diǎn)解決基坑開挖岸坡支護(hù)施工問題，因此解決好邊坡穩(wěn)定是工程進(jìn)度的重要保證。為制定出科學(xué)合理的基坑開挖邊坡支護(hù)方案，在開工之前業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工方多次溝通交換意見，最終確定采用采用灌注樁和水泥攪拌樁相結(jié)合的邊坡支護(hù)方式，剛性灌注樁主要起支護(hù)作用，而半剛性水泥攪拌樁可解決細(xì)砂層滲水問題。由于樁基達(dá)到強(qiáng)度有齡期要求，因此樁基施工在基坑開挖前打足了提前量，從而保證了本工程基坑開挖的順利進(jìn)行，節(jié)約了施工工期，不過在珠江軟基地區(qū)其他地方施工，沒有處理好支護(hù)與基坑開挖的關(guān)系，造成邊坡失穩(wěn)、工期嚴(yán)重拖后的情況是存在的。

2.2.3 水泥攪拌樁、灌注樁主副樁交替、單雙排布置和高壓旋噴樁組合支護(hù)技術(shù)。石碣泵站主泵房基坑平面為長方形，長27.5m、寬25.0m，開挖最大深度為9.65m（高程3.90～-5.75m）、進(jìn)水口段深5.55m、前池段深5.85m、檢修閘段深6.16m、出水口段深6.10m。根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭露，主要含水層為細(xì)砂層（高程-2.30～

-4.10m），厚度較厚，屬強(qiáng)透水層，地下水量豐富。本工程地處南方豐水地區(qū)，受徑流、潮汐共同影響，地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降水和側(cè)向徑流，地下水潛水面隨漲退潮而升降，且地下水位較高，并與臨近的東江有一定的水力聯(lián)系，基坑開挖過程中，極易產(chǎn)生地下水的突涌和基坑管涌等不良現(xiàn)象。

由于基坑緊鄰道路、民房和高壓線鐵塔等建筑物，無放坡空間，不能進(jìn)行常規(guī)的放坡開挖，同時(shí)周邊建筑物對沉降量和水平位移都有嚴(yán)格要求，因此必須采取絕對安全的支護(hù)方式，以保證周邊建筑物處于穩(wěn)定狀態(tài)?；又ёo(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是變形控制設(shè)計(jì)，目的是控制基坑開挖影響范圍內(nèi)邊坡土體的變形，另外還要考慮基坑地下水位高，采取有效的止水措施對周邊土體地下水進(jìn)行封閉，以利于地下工程在干燥環(huán)境下施工。在綜合考慮了各種影響因素后，決定選用水泥攪拌樁、灌注樁主副樁交替、單雙排布置和高壓旋噴樁組合支護(hù)技術(shù)進(jìn)行基坑支護(hù)，泵房、前池、檢修閘基坑四周均采用水泥攪拌樁進(jìn)行封閉式止水，灌注樁作支護(hù)兼做永久結(jié)構(gòu)，其中泵房基坑左右側(cè)采用雙排灌注樁支護(hù)，其余為單排。但在泵房基坑開挖施工過程中，緊鄰新泵房的舊泵房基礎(chǔ)底部出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生泥沙流失，危及到了舊泵房的安全；在出水口也出現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，對堤身的安全產(chǎn)生了安全隱患，因此在這兩個(gè)部位增設(shè)了高壓旋噴樁，既起到了止水的作用，又可兼做擋土結(jié)構(gòu)。在開挖施工中，我們對基坑工程全過程進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，隨時(shí)掌握基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、沉降、周圍建筑物的動(dòng)態(tài)（沉降或傾斜），監(jiān)測結(jié)果表明，支護(hù)樁的水平位移量及沉降量均上在監(jiān)控指標(biāo)范圍內(nèi)，基坑周邊的建筑物下沉量極小，基坑及周邊環(huán)境始終處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，很好地解決了基坑地下水位高，含砂地層流砂、滲水的難題。這充分說明了此種組合支護(hù)方案設(shè)計(jì)是合理的，在本工程的應(yīng)用是成功的。

3 結(jié)語

文章通過研究，基本明確了石碣泵站基礎(chǔ)開挖支護(hù)施工中不同樁基礎(chǔ)支護(hù)技術(shù)的組合應(yīng)用方法，可為其他工程提供以參考借鑒，但考慮到不同基礎(chǔ)開挖支護(hù)工程施工條件的差異性，以上方法在其他工程中應(yīng)用時(shí)，需要緊扣具體工程的施工情況，予以因地制宜的應(yīng)用，方可保證這些方法的適用性。

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