對高水位深砂層基坑支護(hù)及降水施工技術(shù)的探討

張小衛(wèi)

摘要：深基坑支護(hù)與降水施工方案不僅關(guān)系著工程施工安全、進(jìn)度及質(zhì)量，制定安全可靠且科學(xué)合理的施工方案具有重要的意義。灃西新城雨水泵站基坑支護(hù)及降水施工項(xiàng)目的地下水位高且砂層深，本文對該項(xiàng)目基坑支護(hù)及降水方案進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，并對高水位深砂層基坑支護(hù)及降水施工技術(shù)進(jìn)行探討。

Abstract： Deep foundation pit support and dewatering construction plan are not only related to project safety， schedule and quality， it is of great significance to formulate safe， reliable， scientific and reasonable construction plan. Fengxi Xincheng rainwater pumping station foundation pit support and precipitation construction project has high groundwater level and deep sand layer. This article designs and analyzes the project's foundation pit support and precipitation scheme， and discusses the foundation pit support and precipitation construction technology in high water level deep sand layer.

關(guān)鍵詞：深基坑;基坑支護(hù);井點(diǎn)降水

Key words： deep foundation pit;foundation pit support;well point dewatering

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）11-0191-03

1? 工程概況

本工程位于西咸新區(qū)灃西新城新河?xùn)|側(cè)，地面高程介于388.50～391.00m。場地地貌單元屬渭河南岸一級階地。建筑±0.00對應(yīng)的絕對高程為391.00m，雨水泵站基坑底標(biāo)高為-18.60～-16.05m，閥門井基坑底標(biāo)高為-15.55m。

1.1 地質(zhì)水文

在基坑開挖深度范圍內(nèi)地層主要為填土、黃土狀土、細(xì)砂、粉土、中砂、礫砂等構(gòu)成，場地地下水穩(wěn)定水位埋深約為9.94～11.38m，地下水屬潛水類型。地下水主要受渭河水及大氣降水補(bǔ)給，地下水位變化幅度為2～3m。

1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)荷載

支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.10;基坑支護(hù)為臨時(shí)性支護(hù)，支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限為12個(gè)月。

距離基坑邊沿2.0m范圍禁止堆載及動(dòng)載;基坑四周臨建或材料堆放場地距基坑邊線不得小于1.5m，按均布荷載15kPa考慮。

2? 基坑支護(hù)及降水方案

2.1 基坑支護(hù)方案

基坑AA/2A/3段：坡高17.10m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)方案，平臺(tái)寬4.0m;

基坑A/3BB/1、C/1C段：坡高14.55m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)方案，平臺(tái)寬4.0m;

基坑abcd段：坡高14.05m，上部6.0m采用坡比1：1.0鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)方案，平臺(tái)寬4.0m;

基坑ef段：坡高16.05m，上部7.5m采用坡比1：1.2鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)方案，平臺(tái)寬4.0m;

基坑fgh段：坡高18.60m，上部7.5m采用坡比1：1.2鋼管土釘墻，下部采用鋼筋混凝土排樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)方案，平臺(tái)寬4.0m。

2.2 基坑降水

據(jù)《巖土勘察報(bào)告》，場地地下水穩(wěn)定水位埋深約為9.94～11.38m，需要進(jìn)行基坑降水，降水深度應(yīng)達(dá)到基礎(chǔ)底面以下1.5m深度，降水采用管井降水方案。

2.3 工程材料

2.3.1 混凝土及砂漿

鋼筋混凝土灌注樁混凝土標(biāo)號C30;冠梁混凝土標(biāo)號C30;噴射混凝土面層混凝土標(biāo)號C20;錨孔注漿砂漿強(qiáng)度M25。

2.3.2 鋼材

鋼筋： HPB300鋼筋，fy=270N/mm2， HRB400鋼筋，fy=360N/mm2;型鋼：采用Q235號型鋼，f=215N/mm2;鋼管：普通鋼管DN48×3.5;焊接：焊接熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)滿足（GB/T5117-1995）和（GB/T5118-1995）的規(guī)定;水泥：采用強(qiáng)度為32.5R普通硅酸鹽水泥，并經(jīng)過進(jìn)場復(fù)試合格后方可使用。

3? 基坑支護(hù)施工方法和工藝流程

工程主要施工項(xiàng)目包括土釘墻施工、護(hù)坡樁施工、預(yù)應(yīng)力錨索施工、掛網(wǎng)噴射混凝土施工。

3.1 土釘墻施工

工序?yàn)椋和练介_挖→邊坡修整→打入鋼管→孔內(nèi)注漿→補(bǔ)漿→面層鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)→設(shè)置排水孔→面層噴射混凝土→灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2 護(hù)坡樁施工

3.2.1 護(hù)坡樁的施工工藝

場地平整→樁位放線→鉆機(jī)就位、孔位校正→鉆孔→清除泥渣→清孔→終孔驗(yàn)收→下鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→澆筑混凝土→成樁養(yǎng)護(hù)。

3.2.2 質(zhì)量保證措施

①護(hù)坡樁的定位放線誤差在垂直于軸線方向不得大于10mm，且不得偏向基坑內(nèi)。施工時(shí)首先應(yīng)定出邊坡開挖邊線的準(zhǔn)確位置，在此基礎(chǔ)上考慮施工的水平誤差和垂直誤差，并結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移50mm進(jìn)行外放，以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)不影響主體結(jié)構(gòu)施工。

②護(hù)坡樁施工時(shí)應(yīng)間隔跳打或灌注混凝土24h后才能施工相鄰的樁;確保樁端樁長及孔底成渣滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，確保樁身混凝土的連續(xù)完整。

③成孔時(shí)應(yīng)注意砂土層出現(xiàn)塌孔、串孔等不良工程現(xiàn)象的發(fā)生，確保樁端樁長及孔底成渣滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，確保樁身混凝土的連續(xù)完整，并注意泥渣排污問題。

④鋼筋籠縱向鋼筋的連接必須采用焊接，在孔口焊接時(shí)，主筋接頭應(yīng)間隔預(yù)留，同一截面接頭數(shù)量不得大于50%，相鄰接頭不小于35d且不小于500mm。焊接采用搭接焊，搭接長度單面搭接焊不小于10d，雙面焊搭接長度不小于5d;焊縫厚度不得小于0.3d，焊縫寬度不得小于0.8d;豎向鋼筋與橫向鋼筋的相交點(diǎn)必須全部綁牢或焊牢，箍筋搭接處應(yīng)沿受力豎筋方向錯(cuò)開布置，鋼筋籠安裝入孔后，檢查其頂端的標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)的要求。鋼筋籠的長度較長時(shí)，可采用地面分段制鋼筋籠，孔口分段搭接的方法制作安裝。

⑤混凝土采用商品混凝土，施工應(yīng)連續(xù)一次澆灌完成。澆筑冠梁前應(yīng)將護(hù)坡樁頂浮渣全部鑿去;基坑開挖應(yīng)在護(hù)坡樁及冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度及錨索張拉后進(jìn)行，并經(jīng)設(shè)計(jì)人員確認(rèn)安全的情況下方可進(jìn)行。

3.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

錨索施工工序?yàn)椋哄^孔定位→錨索成孔→錨索鋼絞線制作及安放→注漿→腰梁制作安裝→施加預(yù)應(yīng)力→錨頭鎖定。

3.3.1 成孔要求

成孔：采用機(jī)械成孔，成孔過程不得加泥漿，為防止塌孔，可注入純水泥漿;鉆孔間距：水平方向孔距誤差不大于5cm，垂直方向不大于10cm;鉆孔直徑：選用的鉆具直徑不得小于錨孔設(shè)計(jì)值;鉆孔方向：鉆孔底部的偏斜尺寸不大于鉆孔長度的3%。鉆孔速度：鉆孔速度不得高出鉆機(jī)本身標(biāo)準(zhǔn)鉆速的1～2%，采用勻速鉆進(jìn);鉆孔深度：鉆孔深度不得淺于設(shè)計(jì)深度，并應(yīng)超鉆30cm;孔底要求：鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后，不能立即停鉆，必須在停止進(jìn)尺的情況下，穩(wěn)鉆1～2分鐘，防止孔底端部尖滅;成孔過程中應(yīng)嚴(yán)格做好地質(zhì)鉆孔編錄，以便及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)。

3.3.2 錨索制作

錨索體必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的材料選用，材料必須要有國家法定單位或部門的合格證書及試驗(yàn)檢測報(bào)告。每根錨索的長度及鋼絞線數(shù)目不得少于設(shè)計(jì)要求，錨索體自由鍛進(jìn)行涂黃油包裹波紋管處理。

3.3.3 注漿

灌漿材料：錨索注漿采用水泥砂漿;水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，水泥砂漿強(qiáng)度不低于25MPa，配合比為1：1（重量比），水灰比為0.4～0.5。水泥砂漿拌合均勻，隨拌隨用。

注漿：預(yù)應(yīng)力錨索注漿壓力為0.5～0.8MPa，注漿管端部距孔底宜為20～30cm。隨著水泥砂漿的灌入，待孔口出現(xiàn)溢漿且持續(xù)穩(wěn)定后方可停止注漿。灌漿時(shí)應(yīng)逐步將漿管向外拔出直至孔口。注漿完畢后待砂漿凝固收縮后，孔口應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿。

灌漿要求：灌漿漿液應(yīng)攪拌均勻，隨攪隨用，漿液在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入漿液;漿液作業(yè)應(yīng)一次性完成，中途不得停止;灌漿施工必須做嚴(yán)格記錄，以便及時(shí)調(diào)整灌漿量。

3.3.4 預(yù)應(yīng)力張拉

待錨索砂漿強(qiáng)度及臺(tái)座砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。上排預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定后方可進(jìn)行下部土方開挖;張拉采用OVM錨具配套的穿心式千斤頂;正式張拉前必須對錨索進(jìn)行預(yù)緊張拉1～2次，張拉力為設(shè)計(jì)值的10～20%，使其各部位緊密接觸，鋼絞線完全平直。

3.3.5 掛網(wǎng)噴射混凝土施工

掛網(wǎng)噴射混凝土施工工序?yàn)椋和练介_挖→邊坡修整→釘固定鋼筋→面層鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)→壓網(wǎng)鋼筋網(wǎng)固定焊接→面層噴射混凝土→灑水養(yǎng)護(hù)?；討?yīng)分段分層自上而下進(jìn)行開挖，分層開挖深度不超過1.5m，軟弱土層分層開挖深度不超過1.0m;當(dāng)基坑上方的混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，嚴(yán)禁向下方挖土;編制鋼筋網(wǎng)片及噴射混凝土前應(yīng)預(yù)留錨索位置，在噴射混凝土初凝后方可進(jìn)行錨索鉆孔施工;面層應(yīng)根據(jù)坑壁滲水情況設(shè)置排水孔。

4? 高水位深砂層條件的降水施工技術(shù)

4.1 降水井布置及施工要求

基坑降水采用管井井點(diǎn)降水方案，共布降水井16個(gè)，基坑外降水井間距約14.0m，井深30.0m，布井12個(gè)?；觾?nèi)降水井間距約15.0m，井深約24.0m，布置在后澆帶處，布井4個(gè);每口井中水泵安裝流量100m3/h水泵，水泵揚(yáng)程不小于35m，控制水位按不小于基坑底部1.50m設(shè)計(jì);基坑周邊的總排水管口徑不小于800mm，最少有4個(gè)排水口，集水總管水排入明渠中，排水口距離基坑邊線不小于200.0m。

成井時(shí)應(yīng)采用護(hù)壁措施，減少塌孔，保證孔垂直度;降水井鑿井直徑800mm，濾水管采用圓孔纏絲鋼制過濾器，內(nèi)徑為500mm，壁厚不小于6mm，孔隙率大于30%;過濾器外填充磨圓度較好的硬質(zhì)巖石濾料，粒徑為3～5mm，濾料回填應(yīng)密實(shí)，無空洞;井管下沉后必須充分洗井，保證井管滲水暢通，成井后應(yīng)進(jìn)行單井抽水試驗(yàn)，降水施工過程中應(yīng)做好水位觀測及記錄;基坑降水應(yīng)分級進(jìn)行，先開啟基坑外的12口井的水泵抽水，根據(jù)基坑開挖深度及基坑內(nèi)地下水位標(biāo)高，逐步開啟基坑內(nèi)其他水泵抽水，滿足基坑降水需要;基坑降水電路應(yīng)單獨(dú)布設(shè)，并設(shè)置斷電報(bào)警系統(tǒng);現(xiàn)場必須配置應(yīng)急電源，保證降水隨時(shí)正常進(jìn)行，防止水位上升引起基坑支護(hù)失效。

4.2 降水施工工序

降水施工工藝流程：準(zhǔn)備工作→鉆機(jī)進(jìn)場→放線定位→鉆孔→下井管→填濾料→封井→洗井→安裝水泵及集水管→下泵→抽水→記錄。

4.3 質(zhì)量保證措施

鑿井：為確保降水效果，減小洗井難度，所有管井采用循環(huán)鉆機(jī)成孔，井徑、孔深不小于設(shè)計(jì)值，井身應(yīng)保持圓正垂直;

下井管：下管時(shí)所有深井的底部按標(biāo)高嚴(yán)格控制。井管應(yīng)平穩(wěn)入孔，接頭要完整無隙，下管要準(zhǔn)確到位，自然落下，不可強(qiáng)力下壓，下好井管后，把井管居中固定;

填濾料：井管下入后立即填入礫料。礫料應(yīng)保持連續(xù)沿井管外四周均勻填入。應(yīng)用鐵鍬填料，以防不均勻或沖擊井壁，如遇蓬堵可用水沖，在洗井過程中，如礫料下沉量過大，應(yīng)補(bǔ)填，礫料為？準(zhǔn)3-5mm干凈礫料;

洗井：填濾料后立即洗井，間隔不超過3小時(shí);要求至少2個(gè)臺(tái)班，直至井內(nèi)出清水，基本不含砂，井底沉砂不大于10cm;

封井：為了防止上部泥漿及降水直接滲入礫料內(nèi)影響成井質(zhì)量，等填礫結(jié)束后，上部填粘土;

水泵安裝：潛水泵及泵管置于距井底以上2.0-2.5m處。做到單井單控電路，并檢查水位繼電制動(dòng)抽水裝置和漏電保護(hù)系統(tǒng);

抽降：連網(wǎng)統(tǒng)一抽降后應(yīng)連續(xù)抽水，不應(yīng)中途間斷。開始抽降時(shí)要間隔逐一啟動(dòng)水泵。抽水開始后，應(yīng)檢查排水管道是否暢通，有無滲漏現(xiàn)象。

5? 變形監(jiān)測及檢測

5.1 變形監(jiān)測

根據(jù)規(guī)范要求，在基坑開挖過程與支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)，必須進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移監(jiān)測和基坑開挖影響范圍內(nèi)建構(gòu)筑物、地面的沉降監(jiān)測，應(yīng)對錨索拉力及地下水位進(jìn)行監(jiān)測;沿基坑四周邊坡坡頂及樁頂設(shè)置變形觀測點(diǎn)，在臨近建筑物角點(diǎn)及相鄰道路中心設(shè)計(jì)沉降觀測點(diǎn)，應(yīng)監(jiān)測每種規(guī)格錨索的內(nèi)力;監(jiān)測點(diǎn)或監(jiān)測面不應(yīng)少于3個(gè);在邊坡開挖前應(yīng)測得初始值，且不應(yīng)少于兩次;當(dāng)監(jiān)測結(jié)果達(dá)到預(yù)警值或出現(xiàn)其他異常情況時(shí)，立即停止施工，采取切實(shí)有效的措施后方可繼續(xù)進(jìn)行;施工期間應(yīng)定期巡視檢查，應(yīng)委托有資質(zhì)的第三方按照相關(guān)要求進(jìn)行錨索的驗(yàn)收試驗(yàn)和護(hù)坡樁的完整性檢測工作，樁身完整性檢測數(shù)量為100%，錨桿（索）檢測數(shù)量不應(yīng)低于總數(shù)的5%，且同一土層中的檢測數(shù)量不應(yīng)少于3根。

5.2 監(jiān)測頻次及預(yù)警值

監(jiān)測頻次：施工期間監(jiān)測不應(yīng)少于每天一次，支護(hù)施工完畢后至基坑回填期間每3天觀測一次，強(qiáng)降雨后應(yīng)增加觀測，變形異常時(shí)加密觀測或連續(xù)觀測。

監(jiān)測預(yù)警值：坡頂水平位移報(bào)警值25mm，豎向位移報(bào)警值20mm，變化速率報(bào)警值3mm/d;相鄰建筑物沉降報(bào)警值25mm，周邊地表沉降報(bào)警值為25mm。

6? 結(jié)論

由于本工程所處地下砂層厚、水位高、水量豐富且緊鄰河道，水位變化受季節(jié)天氣影響變化幅度大，基坑支護(hù)和降水是重點(diǎn)和難點(diǎn)，降水效果直接影響施工安全和進(jìn)度。針對復(fù)雜的地質(zhì)條件，利用懸臂灌注樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力管式錨桿、噴射砼面層土釘墻組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，并采用基坑內(nèi)外管井降水，很好的解決了此條件下深基坑支護(hù)及降水的施工難題，施工過程必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行，保證施工質(zhì)量。

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