淺談河口濱海軟土地區(qū)水閘深基坑圍護(hù)施工方案

王紅剛

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

上海嘉定蕰藻浜以南地區(qū)近期引水調(diào)度工程吾尚塘泵閘，位于上海市嘉定區(qū)南翔鎮(zhèn)。工程內(nèi)容包括：吾尚塘泵閘主體、翼墻護(hù)岸及調(diào)度中心。工程泵閘地板底標(biāo)高為-3.25m，場(chǎng)地地表整平標(biāo)高為+4.50m，基坑最大開(kāi)挖深度為7.75m，基坑開(kāi)挖面積3488m2。泵閘西側(cè)圍護(hù)外邊線紅線外為綠地及18層住宅小區(qū)；泵閘東側(cè)圍護(hù)外邊線紅線外為綠地，綠地外為嘉耀路。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程技術(shù)規(guī)范》(DG/DJ08-61-2010)的規(guī)定，該基坑安全等級(jí)屬二級(jí)，環(huán)境保護(hù)等級(jí)按二級(jí)考慮。

建設(shè)泵閘所在河道位于南翔鎮(zhèn)城區(qū)，河道兩側(cè)為工業(yè)與民用建筑、政道路及地下管線，場(chǎng)地深度復(fù)雜。根據(jù)鉆探、靜力觸探試驗(yàn)及土工試驗(yàn)資料了解：本工程范圍內(nèi)所揭露土層為全新世Q4的人工、濱海-河口、濱海-淺海；濱海、沼澤相沉積物及晚更新Q3的河口-濱海相沉積物。該地區(qū)土層工程特性表現(xiàn)為：流塑，含云母、夾粉土，韌性中等、干強(qiáng)度中等，稍有光澤，工程力學(xué)性質(zhì)較差、為天然地基的軟弱下臥層，基槽開(kāi)挖時(shí)，容易產(chǎn)生剪切破壞。

2 基坑圍護(hù)布置形式

由于該工程基坑安全等級(jí)屬二級(jí)，根據(jù)基坑開(kāi)挖深度及周邊環(huán)境條件和場(chǎng)地現(xiàn)有條件，無(wú)法采用放坡開(kāi)挖方式，經(jīng)充分論證基坑圍護(hù)采用灌注樁排樁圍護(hù)墻圍護(hù)方案，其結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+止水帷幕+一道鋼支撐的圍護(hù)形式。

基坑內(nèi)設(shè)置一道水平支撐，支撐采用2φ609×16mm鋼管支撐；圍檁采用1100mm×700mm混凝土圍檁，混凝土圍檁及鋼支撐中心標(biāo)高為+1.550m，支撐主柱坑底以上采用角鋼格構(gòu)柱，格構(gòu)斷面為470mm×470mm?？拥滓韵略O(shè)置立柱樁，立柱樁采用φ800mm灌注樁。角鋼格構(gòu)立柱在穿越底板的范圍內(nèi)需設(shè)置止水片。在底板處設(shè)置混凝土傳力帶換撐，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30。當(dāng)?shù)装鍝Q撐及型鋼臨時(shí)換撐完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除鋼支撐。

2.1 閘室段圍護(hù)布置

閘室段基坑由于深度最大，結(jié)構(gòu)物布置較多，圍護(hù)形式采用內(nèi)側(cè)φ800@1000mm，樁長(zhǎng)為15.7m的WZ1型鉆孔灌注樁，樁低標(biāo)高-14.50m；外側(cè)布置雙排φ700@500mm，水泥摻量為13%，樁長(zhǎng)分別為15.0m、6.0m的JB1、JB4型雙軸水泥攪拌樁止水，并于基坑外側(cè)布置排水溝及護(hù)坡，防止周圍水流入基坑內(nèi)。

圖1 閘室段圍護(hù)布置剖面圖

圖2 進(jìn)出水池段圍護(hù)布置剖面圖

2.2 進(jìn)出水池段圍護(hù)布置

進(jìn)出水池段基坑由于深度相對(duì)閘室段最小，結(jié)構(gòu)物布置較少，圍護(hù)形式采用兩岸側(cè)φ700@1000mm，水泥摻量為13%，樁長(zhǎng)分別為13.0m的JB2型雙軸水泥攪拌樁止水，寬度5.20m，并分別內(nèi)插2φ48×3.5mm，長(zhǎng)6.0m，間距1.0m的鋼管，及上部9φ12@1000mm，長(zhǎng)1.2m的插筋，整體頂部上壓20cm厚3%坡度C20混凝土壓頂。并于基坑外側(cè)布置排水溝及護(hù)坡，防止周圍水流入基坑內(nèi)。

3 主要施工方法

圍護(hù)雙軸水泥土攪拌樁約11900m3，壩體內(nèi)套打鉆孔灌注樁約1000m3，攪拌樁壓頂約270m3，混凝土護(hù)坡約140m3。該閘安排2臺(tái)SJB-Ⅱ型雙軸攪拌樁機(jī)施工圍護(hù)壩體，2臺(tái)GPS-10型工程鉆機(jī)在攪拌樁施工10d后施工鉆孔灌注樁和立柱樁，后續(xù)攪拌樁壓頂和護(hù)坡跟進(jìn)施工，并配合結(jié)構(gòu)施工班組挖土跟進(jìn)施工鋼支撐。

3.1 雙軸攪拌樁施工

雙軸攪拌樁施工工藝流程：各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作→放線、開(kāi)挖、定位→樁機(jī)就位→預(yù)攪下沉→第一次注漿提升攪拌→第二次下沉攪拌→第二次注漿提升攪拌→第三次下沉、提升攪拌→成樁結(jié)束→試塊制做→樁機(jī)移位。樁位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/150。水泥土攪拌樁養(yǎng)護(hù)期為28d以上，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu≥0.8MPa時(shí)方可開(kāi)挖基坑。

3.1.1 水泥土配合比

根據(jù)水泥土攪拌樁的特點(diǎn)，水泥漿配比的技術(shù)要求如下:設(shè)計(jì)合理的水泥漿液及水灰比，確保水泥土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水泥摻入比的設(shè)計(jì)，必須確保水泥土強(qiáng)度，降低土體置換率，減輕施工時(shí)環(huán)境的擾動(dòng)影響。基坑圍護(hù)區(qū)為水泥土重力式壩體(局部套打鉆孔灌注樁)，水泥土攪拌樁采用P·O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥摻入比為13%。

3.1.2 制備水泥漿液及漿液注入

在施工現(xiàn)場(chǎng)搭建拌漿施工平臺(tái)，平臺(tái)附近搭建水泥庫(kù)，在開(kāi)機(jī)前按要求進(jìn)行水泥漿液的攪制。將配制好的水泥漿送入貯漿桶內(nèi)備用。水泥漿配制好后，停滯時(shí)間不超過(guò)2h，不得離析，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不超過(guò)10h。

3.1.3 預(yù)攪鉆進(jìn)和噴漿提升

水泥攪拌樁在下沉和提升過(guò)程中均應(yīng)注入水泥漿液，同時(shí)嚴(yán)格控制下沉和提升速度，噴漿攪拌時(shí)鉆頭提升(下沉)速度不宜大于0.5m/min，鉆頭每轉(zhuǎn)一圈提升(或下沉)量以1.0cm～1.5cm為宜。在樁底部分重復(fù)攪拌注漿，停留1min左右。為了保證樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部提留30s，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30s。雙軸水泥土攪拌樁應(yīng)連續(xù)搭接施工，相鄰樁施工間歇時(shí)間不得超過(guò)16h。

3.2 鉆孔灌注樁施工

結(jié)合上海軟土地基鉆孔灌注樁施工經(jīng)驗(yàn)和本工程土質(zhì)特征，采用GSP-10型工程鉆機(jī)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，地層自然造漿護(hù)壁，正循環(huán)兩次清孔的成孔工藝，采用導(dǎo)管法水下混凝土灌注成樁技術(shù)。由于泥漿護(hù)壁保證了安全鉆進(jìn)，順利成孔，兩次清孔對(duì)清除孔底沉渣效果顯著，在提高樁身質(zhì)量上提供可靠保證。

鉆孔灌注樁的施工工藝流程：定位和護(hù)筒埋設(shè)→機(jī)械就位和鉆具校驗(yàn)→成孔施工→第一次清孔→鋼筋籠吊放→第二次清孔→灌注混凝土→移機(jī)。樁位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/200?；炷翉?qiáng)度為C30，沉渣厚度不大于200mm。

3.2.1 成孔工藝

由于本工程鉆孔灌注樁為在雙軸攪拌樁壩體內(nèi)套打施工，為防止鉆孔灌注樁施工時(shí)造成穿孔及減少對(duì)雙軸攪拌樁的樁體影響。按一般常規(guī)要求，鉆孔灌注樁施工宜在雙軸攪拌樁施工10d后開(kāi)始施工。

鉆進(jìn)參數(shù)及鉆頭選擇：鉆頭結(jié)構(gòu)為單環(huán)三翼刮刀鉆頭。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓10kN～15kN，鉆速20r/min～47r/min，保證孔徑達(dá)到要求。

3.2.2 泥漿

鉆進(jìn)泥漿粘度是防止縮徑、塌孔并及時(shí)攜帶出孔內(nèi)鉆渣的重要措施。一般平均密度在1.15-1.20，粘度20S左右。做好地層泥漿凈化工作和經(jīng)常性的泥漿性能測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)與孔內(nèi)情況不相適應(yīng)，出現(xiàn)孔壁不穩(wěn)定或縮徑時(shí)，應(yīng)及時(shí)作適當(dāng)調(diào)整。并同時(shí)做好場(chǎng)地清渣排污工作，保持場(chǎng)地整潔。

3.2.3 清孔

實(shí)際實(shí)施過(guò)程中采用兩次清除孔底沉渣的方法。當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，將鉆頭提離孔底150mm-200mm，開(kāi)動(dòng)泥漿泵進(jìn)行正循環(huán)清孔，時(shí)間不小于20min。樁孔終孔后，按設(shè)計(jì)要求檢查終孔深度、沉渣、泥漿性能等各項(xiàng)指標(biāo)。樁孔驗(yàn)收合格后下鋼筋籠。當(dāng)下好鋼筋籠和灌注導(dǎo)管后，利用導(dǎo)管正循環(huán)進(jìn)行第二次清孔，要求清孔后，孔底沉渣不超過(guò)200mm。

3.2.4 混凝土灌注

孔口準(zhǔn)備工作就緒后，即可開(kāi)始灌注，初灌注時(shí)，先在導(dǎo)管內(nèi)安放好隔止塞，隔止塞應(yīng)下在導(dǎo)管內(nèi)泥漿面以上，用8#-10#鉛絲懸掛在漏斗上，然后按計(jì)算的初灌混凝土量剪斷鉛絲把混凝土一次投入孔內(nèi)，孔口大量出泥漿，說(shuō)明初灌成功，然后可按工序進(jìn)行連續(xù)灌注作業(yè)。灌注過(guò)程要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，應(yīng)縮短灌注時(shí)間，以防孔內(nèi)頂層混凝土失去流動(dòng)性，灌注過(guò)程中應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)檢測(cè)記錄，隨時(shí)注意觀察管內(nèi)混凝土下降及孔內(nèi)返水情況，控制導(dǎo)管埋深，做到勤提勤拆?；炷凉嘧⒅袘?yīng)防止鋼筋籠上拱，混凝土面進(jìn)入鋼筋籠底端3m左右，灌注速度應(yīng)適當(dāng)放慢。

4 圍護(hù)后基坑開(kāi)挖

待基坑圍護(hù)施工完成后，圍檁整體形成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，而后才能分層分塊進(jìn)行開(kāi)挖至坑底，并立即澆筑墊層，局部集水井等落深坑，應(yīng)待大面積混凝土墊層澆筑完成后，方開(kāi)大面積開(kāi)挖。

基坑開(kāi)挖區(qū)中支撐與圍檁上不得堆載，支撐上不允許有任何壓重，基坑開(kāi)挖期間禁止在坑邊堆放建材，大型機(jī)械等重物。土方、降水等工程應(yīng)注意與圍護(hù)施工的協(xié)調(diào)配合，土方工程必須達(dá)到齡期和設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求并坑內(nèi)預(yù)降水完成后才能開(kāi)始。在開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)基坑周邊的位移及沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整挖土流程，在開(kāi)挖過(guò)程中不得超挖，開(kāi)挖面高差應(yīng)控制在2m之內(nèi)，放坡坡度宜小于1∶2，開(kāi)挖到底后應(yīng)立即澆搗墊層至圍護(hù)樁邊，隨挖隨搗，基坑底暴露時(shí)間應(yīng)控制在24h之內(nèi)，挖土后在坑內(nèi)設(shè)明溝或盲溝集水井排水。

5 結(jié)語(yǔ)

各地軟土地區(qū)基坑圍護(hù)方案因地質(zhì)、土體物理力學(xué)性質(zhì)不同而不同，針對(duì)上海地區(qū)河口-濱海軟土深基坑因工程地質(zhì)條件差，一般采用強(qiáng)圍護(hù)方案。在施工前，必須摸清地下障礙物及淺部不良地質(zhì)情況，如影響基坑施工應(yīng)提前處理。同時(shí)在圍護(hù)施工時(shí)必須重視周邊環(huán)境安全監(jiān)測(cè)工作，尤其在基坑土方開(kāi)挖期間，需要隨時(shí)隨地不間斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)基坑變形過(guò)大，應(yīng)立即停止開(kāi)挖并通知設(shè)計(jì)等有關(guān)單位及時(shí)分析原因及對(duì)策，防止出現(xiàn)基坑坍塌等事故。