超厚高透水性砂層城市深基坑施工技術(shù)研究

畢大博

建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計院有限公司 北京 100000

引言

城市基坑工程建設(shè)具有較大的難度，深基坑位置大多處于比較復雜的環(huán)境中，周圍有大量的建筑或市政設(shè)施，所以在基坑開挖過程中應(yīng)重視周邊建筑物或各項基礎(chǔ)設(shè)施的安全。尤其是在超厚高透水性砂層地質(zhì)施工中，應(yīng)做好相應(yīng)的防護措施，避免引發(fā)不必要的安全事故?；诖?，在具體施工過程中科學應(yīng)用深基坑施工技術(shù)就顯得十分重要，不僅可以為施工安全提供保障，而且還可以有效促進施工進程的加快，節(jié)省施工成本，所以應(yīng)不斷加強對超厚高透水性砂層城市深基坑施工技術(shù)的研究[1]。

1 工程概況

本項目是某城市地下商業(yè)街修建工程，總長度為587.54m，寬度為24.00m，凈高為4.6m。此工程全部是地下建筑物，經(jīng)研究決定采用明挖方式進行建設(shè)?；娱_挖面積約為26300m2，基礎(chǔ)埋置最深位置是﹣6.54m，周邊建筑物數(shù)量較多，建筑物離基坑開挖位置最近為7m，而且地下鋪設(shè)著大量的排水、燃氣和通信管道。水文質(zhì)地情況也比較復雜，通過現(xiàn)場勘測發(fā)現(xiàn)地下70m深處分布著承壓水，承壓水的正水頭高度是4.0～9.0m。上部地下水類型為空隙潛水，含水層厚度為19m，地下40～70m的位置分布著多層細砂隔水層，上部潛水和下部承壓水沒有水力聯(lián)系。此種地質(zhì)環(huán)境為施工作業(yè)帶來較大阻礙，較厚的砂層讓止水帷幕的施工作業(yè)難度增大，施工場地面積較小，維護結(jié)構(gòu)施工困難，而且工程處于城市中心繁華地段，對基坑變形提出較高要求。

2 無止水帷幕的深基坑降水施工技術(shù)

2.1 確定施工方案

通常情況下，在基坑開挖過程中為了避免受到地下水的影響，需要將止水帷幕設(shè)置在基坑周邊。由于此區(qū)域具有較厚的砂層，而且還含有夾層，使得止水帷幕設(shè)置工作難度加大，對止水帷幕的施工質(zhì)量也帶來影響，存在著工期延誤的風險。因此，經(jīng)研究決定使用無止水帷幕的深基坑降水施工技術(shù)，在施工之前制定了完善的施工方案，將工程安全作為重點關(guān)注內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上開展施工作業(yè)。

2.2 布置降水井

以地下水分布情況和基坑形狀為依據(jù)，確定了降水井的數(shù)量和具體分布情況，本項目利用井點群井降水方式，對降水井的深度進行了合理調(diào)整，并根據(jù)地下水的流向確定了基坑長軸方向，使二者方向保持一致，此種設(shè)計可以在一定程度上縮短施工周期。把降水井布設(shè)在支護樁中心線向外1.6m等間距位置，由于基坑的長寬比具有較大差異，整個基坑接近于長方形，這樣容易使降水封閉基坑形成[2]。為了方便降水井施工鉆機的安放，在支護樁中心線向外1.6m的位置設(shè)置降水井，降水井深度為16～17m，全部降水井數(shù)量為137個。以施工現(xiàn)場條件為依據(jù)，確定注水井布置數(shù)量和觀測井數(shù)量，并確保觀測井和注水井交叉布置，在基坑內(nèi)部設(shè)置了集水井，起到輔助排水的作用。

3 深基坑開挖和抗浮施工技術(shù)

3.1 基坑支護形式

根據(jù)觀測到的降水數(shù)據(jù)信息分析，基坑開挖施工作業(yè)在地下水位降到基坑底部以下一米范圍時開始進行，由于受到場地環(huán)境和條件的制約，采用支護樁和預(yù)應(yīng)力錨桿相結(jié)合的復合支護形式，支護樁采用長螺旋鉆孔灌注樁后置鋼筋籠的施工技術(shù)，為了提升施工質(zhì)量，在實際施工過程中采用了下面幾種技術(shù)控制措施：第一，為了避免出現(xiàn)混凝土堵管的情況，選用的是具有較好和易性的混凝土，坍塌度18～22cm，粗骨料直徑在0.4～1.3cm之間，外加劑應(yīng)根據(jù)實際運輸距離酌情添加。泵送混凝土工作需要保持連續(xù)性，中間不可斷開。當鉆機需要移動位置時，混凝土料斗內(nèi)的混凝土攪拌工作應(yīng)繼續(xù)進行，為了防止空氣進入而導致堵管現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)確保料斗內(nèi)混凝土的高度不可低于400mm。第二，嚴格控制樁頂標高，結(jié)合分析地質(zhì)報告中的土層深埋情況，將每根樁需要用的混凝土數(shù)量計算出來，還應(yīng)保證混凝土充盈系數(shù)大于1，在樁身做好標記，嚴格控制樁頂標高。為了避免孔內(nèi)有土體進入，應(yīng)及時清除孔口部位的積土。第三，制作并安裝鋼筋籠，應(yīng)嚴格控制鋼筋籠材料的質(zhì)量，確保能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計要求，驗收工作也要嚴格遵循國家工程質(zhì)量標準要求。驗收合格之后，將導管放進鋼筋籠內(nèi)，讓導管、鋼筋籠和振動錘三者之間相互連接，然后在使用起重機將振動錘和鋼筋籠吊起，讓鋼筋籠保持垂直，慢慢下放到剛成樁的樁位，隨后啟動振動錘將鋼筋籠打入地下，直至達到設(shè)計標高為止，需要注意的是在導管提升的過程中不能讓振動錘停止[3]。為了降低鋼筋籠的變形程度，在實際吊運過程中需要在起吊點增設(shè)起吊桿，這樣可以讓起吊點的受力面積增大，在起吊過程中還要關(guān)注鋼筋籠的垂直度，隨時進行調(diào)整。

圖1 深坑基坑現(xiàn)場支護

3.2 深基坑開挖

需要在基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計指導下開展基坑開挖作業(yè)，施工過程應(yīng)嚴格遵循工況發(fā)生的先后順序，基坑開挖采用的是分層、分段方式，具體開挖順序如下：第一層土體同時進行四個施工區(qū)段開挖作業(yè)，然后同時開挖第一施工區(qū)段和第二施工區(qū)段的第二層土體，再開挖第一施工區(qū)段的第三層土體。當?shù)谌龑油馏w施工結(jié)束后，接著進行第二施工區(qū)段的第三層土體開挖，最后同時進行第三施工區(qū)段和第四施工區(qū)段的第二層和第三層土體的開挖作業(yè)。

3.3 深基坑抗浮施工技術(shù)

在基坑施工過程中，配重抗浮、抗拔錨桿和抗拔樁是三種比較常用的抗浮措施。通常情況下，斷樁和縮頸等質(zhì)量問題多存在于抗拔樁施工過程中，而且抗拔樁方法的施工成本比其他兩種方法高。在抗拔錨桿設(shè)計過程中有可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)自重無法得到充分應(yīng)用的情況，使得成本增加，并且容易發(fā)生安全事故。配重抗浮與上述兩種方法相比來說，具有十分明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠很好地避免上述問題，施工成本較低，而且具有較高的安全性。因此，通過對比本工程最終決定選用配重抗浮施工技術(shù)。

因為本工程施工周期較短，為了節(jié)省施工時間，在人防工程進入結(jié)構(gòu)底板施工階段時，施工人員總結(jié)以往施工經(jīng)驗，經(jīng)過研究討論最后決定在底板下部設(shè)置結(jié)構(gòu)抗浮配重體，如此一來不僅節(jié)省了施工需要的時間，而且還提升了施工過程中的安全性。抗浮配重體的設(shè)計工作是根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行，詳情如下：①配重體的軸線位置和混凝土的強度等級保持不變，將配重體由頂板上部垂直移動到底板下部。②利用連接插筋的方法將配重體和結(jié)構(gòu)底板連接起來。③利用雙向布設(shè)配筋方法開展配重體的水平分布工作。④將加強筋設(shè)置在結(jié)構(gòu)的高低差位置。在結(jié)構(gòu)抗浮配重體施工完成后，通過監(jiān)測分析得知，將抗浮配重體移到底板下部的措施取得了不錯的效果，說明這種施工方案是行之有效的。

4 監(jiān)測和分析

4.1 降水監(jiān)測和分析

在無止水帷幕的情況下開展基坑開挖工作，可能會發(fā)生地下水滲流的問題，導致基坑周邊土體出現(xiàn)固結(jié)沉降現(xiàn)象，對正常施工過程造成嚴重影響，基坑施工和原有建筑設(shè)施的安全性得不到保證。所以，在基坑降水過程中，需要做好地下水位的監(jiān)測工作，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息記錄下來。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行分析可以發(fā)現(xiàn)，雖然存在著水位差較大的情況，但應(yīng)用了回灌施工技術(shù)之后，能夠讓地下水位的變化波動明顯降低，從而為基坑降水施工安全提供了保障。

4.2 沉降監(jiān)測和分析

因為在基坑周邊有大量的建筑物和管道分布，所以在基坑開挖過程中應(yīng)做好基坑周邊沉降現(xiàn)象的監(jiān)測工作，一旦發(fā)現(xiàn)有沉降跡象，就要及時采取相對應(yīng)的措施進行加固，避免基坑開挖導致周邊建筑物發(fā)生沉降現(xiàn)象帶來嚴重的損失。通過分析得知，在基坑開挖過程中基坑周邊沉降量較小，最大沉降量僅為2mm，由此判斷基坑開挖不會影響到周邊建筑或設(shè)施的安全。

5 結(jié)束語

綜上所述，在實際深基坑開挖過程中，應(yīng)將施工安全作為重點關(guān)注內(nèi)容，同時還要考慮工程的經(jīng)濟效益和施工進度要求，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況選擇合適的超厚高透水性砂層城市深基坑施工技術(shù)。