天津崇德園基坑支護(hù)工程技術(shù)

沈治新， 賈萬鑫， 宋國龍

(1.內(nèi)蒙古地質(zhì)工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)

天津崇德園基坑支護(hù)工程技術(shù)

沈治新1， 賈萬鑫1， 宋國龍2

(1.內(nèi)蒙古地質(zhì)工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)

介紹了天津崇德園(南開區(qū)水上公園西路團(tuán)校、政法學(xué)院地塊)基坑支護(hù)工程技術(shù)的選擇和應(yīng)用，考慮到基坑變形控制以及較強(qiáng)的止水性，采用SMW工法、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻、鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁綜合支護(hù)方案。

基坑支護(hù)；SMW工法；深層攪拌水泥土圍護(hù)墻；鉆孔灌注樁；高壓旋噴樁

1 工程概況

1.1 場(chǎng)地概況

崇德園工程擬建場(chǎng)地位于天津市南開區(qū)水上西路與賓水西道交口西北側(cè)，原天津青年職業(yè)學(xué)院內(nèi)，占地面積約為56000 m2，基坑面積約52000 m2。場(chǎng)地分團(tuán)校(南側(cè))、政法學(xué)院(北側(cè))兩大地塊，由市政規(guī)劃路育潔道將其分隔。整體上政法學(xué)院地塊設(shè)地下車庫1層，基坑開挖深度-7.5 m(現(xiàn)有場(chǎng)地相對(duì)標(biāo)高-1.5 m)；團(tuán)校地塊設(shè)地下車庫2層，基坑開挖深度-11 m。兩側(cè)車庫由下伏于育潔道的地下通道將其連通。

1.2 基坑周邊環(huán)境條件

本工程擬建基坑北側(cè)為元都花園，圍墻距離最近基坑邊緣約20 m，住宅樓距離最近基坑邊緣約45 m；西側(cè)緊鄰南開區(qū)水上小學(xué)溫泉校區(qū)，圍墻距離最近基坑邊緣約11 m，建筑樓距離最近基坑邊緣約30 m；南側(cè)與賓水西道相接；東側(cè)緊靠水上公園西路，道路中心線距離基坑邊緣約40 m。

1.3 地質(zhì)及水文條件

本工程土層條件詳見表1。

表1 基坑設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)表

注：括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)值建議值。

水文條件：初見水位埋深-1.90～-2.30 m，靜止水位埋深-1.50～-1.70 m， 表層地下水屬潛水類型，主要由大氣降水補(bǔ)給，以蒸發(fā)形式排泄。由于施工期間處于雨季，水位還存在上升空間。

1.4 基坑支護(hù)難點(diǎn)

本工程基坑開挖面積大、開挖深度較深、地下潛水量豐富，且地處南開區(qū)中心地段，不僅毗鄰小區(qū)和市政主干線，附近還有地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，周邊環(huán)境較為復(fù)雜。因此在不影響周邊建筑和地下盾構(gòu)以及周邊居民正常生活的前提下，如何安全有效、綠色環(huán)保、省時(shí)省工地完成該項(xiàng)基坑支護(hù)工程是本工程的難點(diǎn)所在，是對(duì)基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)的一次挑戰(zhàn)。

2 基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)原則

本基坑工程占地廣，兩側(cè)開挖深度亦有不同，根據(jù)周邊環(huán)境的差異和設(shè)計(jì)意圖的不同應(yīng)當(dāng)因地制宜采用多樣的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式才更具科學(xué)性。常見的基坑支護(hù)形式有：放坡開挖、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻、高壓旋噴樁、H型鋼鋼板樁、鉆孔灌注樁、TRD地下連續(xù)墻、土釘墻、SMW工法等。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件，表層地下潛水水位較高，人工填土層(①2)及粉質(zhì)粘土(砂性大)、粉土(⑥3)等透水性土層厚度較大。因此，基坑開挖時(shí)為防止對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響，必須做好基坑支護(hù)與止水、降水工作。

綜合以上因素，在考慮到基坑安全等級(jí)、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)承載力、基坑設(shè)計(jì)荷載、基坑變形控制等條件的情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)還需有較強(qiáng)的止水性。擬定采用SMW工法、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻、鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁綜合支護(hù)方案。

3 基坑支護(hù)方案

3.1 SMW工法與TRD工法對(duì)比

SMW工法(Soil Mixing Wall)是以多軸型鉆掘攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)向一定深度進(jìn)行鉆掘，同時(shí)在鉆頭處噴出水泥系強(qiáng)化劑而與地基土反復(fù)混合攪拌，在各施工單元之間則采取重疊搭接施工，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強(qiáng)度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的地下墻體[1]。TRD工法(Trench cutting Re-mixing Deep wall method)，是將滿足設(shè)計(jì)深度的附有切割鏈條以及刀頭的切割箱插入地下，在進(jìn)行縱向切割橫向推進(jìn)成槽的同時(shí)，向地基內(nèi)部注入水泥漿以達(dá)到與原狀地基的充分混合攪拌在地下形成等厚度連續(xù)墻的一種施工工藝[2]。

兩種工藝均能打造出高止水性、高勁性地下水泥連續(xù)墻，輔佐以插型鋼等手段能起到較好的擋土支護(hù)作用。相比之下，雖然TRD工法具有止水效果更好、不容易漏縫、受地下巖土條件約束小、型鋼的插法不受限制、水泥利用率高等優(yōu)勢(shì)，但是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析來講(圖1)，30 m以淺的深基坑更適合SMW工法，成本更低，而30 m以深的超深基坑采用TRD工法更加經(jīng)濟(jì)。

圖1 SMW與TRD工法經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析[3]

本工程基坑深度6～10 m，通過對(duì)基坑設(shè)計(jì)荷載的計(jì)算，?850@1200攪拌樁樁端位于-18.2 m持力層、700 mm H型鋼插至-13.8 m即可滿足樁側(cè)土壓和樁端懸臂梁承載力,此范圍內(nèi)SMW工法的造價(jià)明顯低于TRD工法的造價(jià)。畢竟基坑工程屬于臨時(shí)工程，所以在能夠滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，低成本的SMW工法是首要之選。

SMW工法施工時(shí)噪聲低、對(duì)臨近土體擾動(dòng)作用小，在本工程中不會(huì)對(duì)臨近小區(qū)造成房屋傾斜、路面沉降等影響，產(chǎn)生的廢水泥漿采取轉(zhuǎn)移處理手段，H型鋼亦可二次回收利用，綠色環(huán)保，適用于本工程無放坡條件、無需做永久設(shè)施、開挖深度6～7 m的地塊。

SMW工法設(shè)備對(duì)土層條件有一定的局限性，而本工程位于原青年干部學(xué)院內(nèi)，基坑內(nèi)存在多處老基礎(chǔ)和廢棄管線，因此要在施工前做好翻槽工作以保證工法的正常施工。

3.2 深層攪拌水泥土圍護(hù)墻

深層攪拌水泥土圍護(hù)墻是采用深層攪拌機(jī)就地將土和輸入的水泥漿(粉)強(qiáng)行攪拌，形成連續(xù)搭接的水泥土柱狀加固體擋墻，起到止水和擋土的效果。與傳統(tǒng)的兩軸攪拌機(jī)相比，本工程使用的新型的三軸攪拌機(jī)在充填水泥漿時(shí)加入高壓空氣，使得水泥漿與土體混合得更加均勻和充分，成樁強(qiáng)度和防水性能大幅提高。

施工工藝流程與SMW工法施工一致，只是成樁后不插H型鋼，因此樁身強(qiáng)度稍低，位移相對(duì)較大，主要起止水作用。在本工程中應(yīng)用于止水帷幕，局部開挖深度較小的地塊也用于支護(hù)擋土。

3.3 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁圍護(hù)墻是鉆孔灌注樁按照一定間隔連續(xù)排列，具有良好的擋土功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)，不具備擋水作用，適用于地下潛水層水位較低的地區(qū)，在水位較高的地區(qū)需要在其后方另設(shè)一道止水帷幕。其缺點(diǎn)是不能擋水，尤其對(duì)于土質(zhì)為軟粘土類的土層，容易造成水土流失。但其優(yōu)勢(shì)也很明顯：成樁后樁身剛性強(qiáng)、承載力大、沉降小、不易偏移，適合做永久結(jié)構(gòu)；潛水鉆機(jī)施工過程中無振動(dòng)、無噪聲、無擠土，對(duì)周邊結(jié)構(gòu)影響?。慌c工法設(shè)備相比，潛水鉆機(jī)占地小，機(jī)身輕，相對(duì)靈活，對(duì)場(chǎng)地的要求不那么苛刻，可以同步施工，在雨季施工中更容易完成工期目標(biāo)。

正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，連排鉆孔灌注樁加止水帷幕的支護(hù)止水體系在水位高的地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，本工程中開挖深度較大、后期做永久結(jié)構(gòu)的地塊便多采用這種支護(hù)形式(圖2)。

圖2 連排鉆孔灌注樁加止水帷幕的支護(hù)止水體系

3.4 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是利用高壓通過旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土體和土層從而混合形成水泥土加固體,相互搭接形成排樁,用來擋土和止水。

本工程基坑面積大，SMW工法和止水帷幕施工量大，分期次施工難免會(huì)形成施工冷縫。高壓旋噴樁的施工設(shè)備占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、靈活性和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，故可用于堵冷縫，真正的使工法帷幕無縫連接。設(shè)備施工時(shí)噪聲小、振動(dòng)小，對(duì)周邊建筑和結(jié)構(gòu)影響小，應(yīng)用于本工程工法和帷幕存在施工冷縫的部位。

4 基坑降水方案

在支護(hù)與止水系統(tǒng)完工后、基坑開挖前，便可實(shí)施基坑內(nèi)降水方案，可采用大口井降水系統(tǒng)，將水位降至坑底以下1.00 m處。同時(shí)在坑外布置觀測(cè)井，嚴(yán)格監(jiān)控基坑內(nèi)外水位變化。注意施工降排水對(duì)周邊環(huán)境的影響，由于施工期正處于天津市雨季，基坑坡頂也要做好截水排水工作。

5 結(jié)語

在基坑工程飛速發(fā)展的同時(shí)，越來越多的基坑支護(hù)技術(shù)被采用和完善，只有根據(jù)周邊環(huán)境的差異和設(shè)計(jì)意圖的不同因地制宜制定出基坑支護(hù)方案，才能低成本、高效率地達(dá)到工期目標(biāo)。天津崇德園基坑支護(hù)工程根據(jù)基坑變形控制以及較強(qiáng)的止水性的要求，采用SMW工法、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻、鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁綜合支護(hù)方案，很好地解決了該基坑的支護(hù)問題。

[1] 成幸工業(yè)(株).SMW工法[M].基礎(chǔ)工, 1986，(8):105.

[2] 李茂坤,錢力航,何星華，等.一種新的水泥土地下連續(xù)墻施工方法——TRD工法[J].建筑科學(xué),1998,14(5)：47-49.

[3] 嚴(yán)嘉敏.淺談TRD工法與SMW工法技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化,2016，(2).

[4] 李承光,姜立峰,陳宗剛.SMW工法在天津近海地區(qū)軟土地基基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2007,34(3):29-30.

[5] 陳曉飛,李慶剛,唐偉華,等.SMW工法用于深基坑中的研究與實(shí)踐[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(2):43-45.

[6] 周順華,劉建國,潘若東,等.新型SMW工法基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2001，(6):17-19.

[7] 陳哲,張兆楠,石遜.福清核電廠邊坡工程高壓旋噴與帷幕灌漿止水施工技術(shù)[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2016,43(5):71-75.

[8] 董建忠,黃飛.復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2015,42(12):34-38.

[9] 張明遠(yuǎn)，楊小平,劉庭金.臨近地鐵隧道的基坑施工方案對(duì)比分析[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2011，(6):1203-1208.

Technology of Foundation Pit Support Engineering in Chongdeyuan of Tianjin/

SHENZhi-xin1,JIAWan-xin1,SONGGuo-long2

(1.Inner Mongolia Geology Engineering Co., Ltd., Hohhot Inner Mongolia 010010, China; 2.Inner Mongolia Third Geological Mineral Exploration Institute, Hohhot Inner Mongolia 010050, China)

This paper introduces the selection of foundation pit support engineering technology in Chongdeyuan of Tianjin and the application. In view of the deformation control of foundation pit and high water sealing property, a comprehensive support scheme is adopted with SMW method, deep mixing cemented soil wall, bored grouting pile and high pressure jet grouting pile.

foundation pit support; SMW method; deep mixing cemented soil wall; bored grouting pile; high pressure jet grouting pile

2016-06-15；

2017-02-11

沈治新，男，漢族，1969年生，從事基礎(chǔ)工程施工工作，天津市河?xùn)|區(qū)福建大廈9樓904(300061)。

TU473

B

1672-7428(2017)04-0071-03