深厚淤泥地質(zhì)條件下的深基坑支護(hù)施工

姜曉毅

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東青島 266100）

1.工程概況

印尼某電站項(xiàng)目取水泵房地下結(jié)構(gòu)尺寸為長(zhǎng)29.5m×寬12m，泵房前半部分為三道進(jìn)水渠道，長(zhǎng)24m，結(jié)構(gòu)高度為9.5m，樁基采用φ500mm的預(yù)制管樁。泵房區(qū)域場(chǎng)地為臨河漫灘地貌，地質(zhì)層自上而下分別為：（1）填土層（松散，層厚3m）；（2）淤泥質(zhì)粘土（流塑狀態(tài)，層厚10m）；（3）粉質(zhì)粘土：（軟塑狀態(tài)，層后12m）；（4）粉細(xì)砂（松散～中密，層厚10m）；（5）粉細(xì)砂（中密～密實(shí)，層厚7m），地下水主要為孔隙潛水和下部承壓水，地下水受地表降水補(bǔ)給以及河水的側(cè)向補(bǔ)給影響，孔隙潛水最高水位在-0.1m處。

2.支護(hù)方案選擇

泵房緊鄰河道，河道邊坡陡峭，開挖深度達(dá)9.6m，為深基坑工程。區(qū)域內(nèi)的淤泥土層為流塑、軟塑狀，自然條件下處于平衡狀態(tài)。但在場(chǎng)地填方時(shí)，由于外加荷載的作用，水平應(yīng)力抵消不均，越靠近河邊，土體向河道滑移情況越嚴(yán)重。因此本工程應(yīng)在確保土體的自然平衡不破壞的前提下考慮支護(hù)措施。由此，可選用的支護(hù)方案有排樁、地下連續(xù)墻及沉井等支護(hù)方案。由于地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法作為本工程主體結(jié)構(gòu)的一部分，造價(jià)成本高，因此不在考慮范圍之內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)主要針對(duì)沉井及排樁支護(hù)方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)[1]。

方案1：內(nèi)支撐排樁支護(hù)加攪拌樁止水帷幕的組合方案，在基坑外側(cè)施工單排φ800mm的灌注樁，相鄰樁中心間距為1.2m。排樁施工完成后，在樁頂部及樁身-6m處施工兩道混凝土內(nèi)部支撐，在排樁外側(cè)施工雙排φ700mm的攪拌樁，攪拌樁搭接200mm，形成止水帷幕。

方案2：沉井施工，采用水泥土攪拌樁加固周邊土體，在泵房外邊緣布置5排L=20m，D=650mm水泥土攪拌樁，在作為止水帷幕的同時(shí)防止沉井結(jié)構(gòu)內(nèi)部涌泥。由于沉井結(jié)構(gòu)自重大，為保證沉井均勻，在刃腳底部施工3排L=20m，D=650mm水泥土攪拌樁用來(lái)承受沉井結(jié)構(gòu)的重量，泵房前端為敞口設(shè)計(jì)，需在墻體間設(shè)計(jì)臨時(shí)鋼支撐連接，形成剛性封閉。

根據(jù)以上兩種設(shè)計(jì)方案及工程量，從安全、質(zhì)量、工期、成本等方面的對(duì)比分析：

安全性對(duì)比：內(nèi)支撐排樁支護(hù)側(cè)向強(qiáng)度高，安全系數(shù)高，沉井由于下部空間狹小，需用人工破除刃腳攪拌樁，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

質(zhì)量對(duì)比：內(nèi)支撐排樁支護(hù)為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，不影響主體質(zhì)量。沉井前端為敞口設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)有多個(gè)薄弱點(diǎn)，泵房主體在破樁沉井時(shí)，很難保證均勻下沉，對(duì)泵房結(jié)構(gòu)質(zhì)量有一定的隱患，質(zhì)量控制難度大。

工期對(duì)比：內(nèi)支撐排樁支護(hù)體系施工3個(gè)月，泵房主體施工3個(gè)月。工期共6個(gè)月。沉井?dāng)嚢铇妒┕ぜ羽B(yǎng)護(hù)工2個(gè)月，兩節(jié)沉井5個(gè)月，總工期約7個(gè)月。

成本對(duì)比：根據(jù)初步設(shè)計(jì)工程量統(tǒng)計(jì)，內(nèi)支撐排樁支護(hù)成本約為600萬(wàn)，沉井?dāng)嚢铇都芭R時(shí)支撐成本約為700萬(wàn)。

通過多方面比較，針對(duì)本工程深厚淤泥地質(zhì)條件下的深基坑施工，內(nèi)支撐排樁支護(hù)方案優(yōu)勢(shì)明顯，可作為本工程支護(hù)方案，支護(hù)形式如圖1。

圖1 支護(hù)形式圖

3.支護(hù)施工

3.1 灌注樁排樁施工

排樁支護(hù)采用一圈φ800mm的灌注樁，樁間距為1.2m，樁身長(zhǎng)度不小于25m。施工前應(yīng)進(jìn)行成孔試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)量不宜少于2次。本工程采用旋挖鉆機(jī)成孔，并通過導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土水下澆注成樁，施工時(shí)混凝土強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)進(jìn)行配制。灌注樁樁頂應(yīng)充分泛漿，泛漿高度不應(yīng)小于 500mm，確保鑿去浮漿后樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)滿足設(shè)計(jì)要求。施工過程中為盡可能降低對(duì)鄰樁的干擾性，確保成樁的施工質(zhì)量，完成澆筑混凝土的樁與正在施工的樁間距應(yīng)不小于4倍樁徑，本工程采用的是隔三打一的方式進(jìn)行施工，完成澆筑的灌注樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度65%左右，即可開始相鄰灌注樁施打。待灌注樁排樁施工結(jié)束后，對(duì)樁頂混凝土進(jìn)行清理和鑿除，施工壓頂梁，灌注樁主筋應(yīng)錨入壓頂梁中，壓頂梁澆筑應(yīng)采用與灌注樁同標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆注[2]。

3.2 水泥土攪拌樁止水帷幕施工

在距離泵房結(jié)構(gòu)邊線3m處，采用SJB-Ⅱ型雙軸攪拌樁機(jī)施工兩排直徑為700mm的水泥土攪拌樁，形成止泥、止水帷幕，相鄰樁縱向及橫向中心間距均為500mm，咬合200mm。水灰比0.5～0.55，水泥摻入比15%。由于場(chǎng)地淤泥層深厚，為保證樁基的正常施工，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整。清除成樁部位的樹根、雜填土等障礙物，確保樁身的施工質(zhì)量。然后在平整好的場(chǎng)地上鋪設(shè)原木及H型鋼軌道，確保施工時(shí)樁機(jī)不下陷，安全施工。

4.基坑開挖

在壓頂梁支撐體系強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始基坑開挖。開挖的過程遵循分段分層分塊進(jìn)行挖土，先中間后兩邊，邊挖邊支撐，限時(shí)完工的開挖原則。首段開挖范圍自-1m～-6.5m，采用1臺(tái)PC200型長(zhǎng)臂挖掘機(jī)在基坑長(zhǎng)邊兩側(cè)進(jìn)行開挖，土方隨挖隨清，禁止基坑外側(cè)堆放，開挖完成后按設(shè)計(jì)圖紙施工第二道支撐體系。在第二道支撐體系混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，繼續(xù)開挖至-9.55m，開挖深度為采用PC200長(zhǎng)臂挖掘機(jī)配合PC60小挖掘機(jī)開挖，開挖完成后，應(yīng)及時(shí)完成基坑封底施工，加強(qiáng)底部支撐。

5.基坑監(jiān)測(cè)

本基坑安全等級(jí)為二級(jí)。依據(jù)《建筑基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，檢測(cè)報(bào)警值為：一般區(qū)域最大變形＞40mm，臨近建筑側(cè)最大變形＞30mm，變形速率＞3mm/d，并持續(xù)3d以上。地下水位變化＞500mm。第一道支撐設(shè)計(jì)軸力：2100kN，第二道支撐設(shè)計(jì)軸力：4400kN。

5.1 基坑周邊環(huán)境的沉降監(jiān)測(cè)

基坑周邊建（構(gòu)）筑物、道路、管線的沉降觀測(cè)是基坑監(jiān)測(cè)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)以查明支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊環(huán)境在施工過程中的沉降為目的。本工程選定基坑周邊20m～30m范圍內(nèi)的部棧橋基礎(chǔ)為沉降觀測(cè)對(duì)象，按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求方法施測(cè)。每次觀測(cè)要采用儀器設(shè)備、測(cè)站線路、觀測(cè)人員“三固定”的方法借以提高觀測(cè)精度；每次觀測(cè)還應(yīng)注記基坑施工進(jìn)展、天氣情況，并繪制觀測(cè)點(diǎn)位置平面圖；每次觀測(cè)采用附合或閉合線路施測(cè)并當(dāng)場(chǎng)檢查。

5.2 支護(hù)體系樁身側(cè)向位移監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)樁側(cè)向變形情況與兩側(cè)土壓力大小變化密切相關(guān)?；訙y(cè)斜是通過測(cè)量測(cè)斜管軸線與鉛垂線之間夾角變化量來(lái)監(jiān)測(cè)支護(hù)樁在不同深度側(cè)向水平位移。本項(xiàng)目在基坑四邊分別設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)。將測(cè)斜導(dǎo)預(yù)埋在樁體內(nèi)。使用CX-01型測(cè)斜儀在測(cè)斜管中逐段（每隔500mm測(cè)讀一次，測(cè)完后，將測(cè)頭旋轉(zhuǎn)180°再測(cè)一次，兩次觀測(cè)深度應(yīng)一致）測(cè)出產(chǎn)生位移后管軸線與鉛垂線的夾角，分段求出水平位移，累加得出總位移量及沿管軸線整個(gè)孔深位移的變化情況。經(jīng)檢查樁身位移最大值為28mm，小于設(shè)計(jì)允許值40mm，符合設(shè)計(jì)要求。

6.結(jié)語(yǔ)

印尼該電站通過采用內(nèi)撐式灌注樁排樁支護(hù)加水泥土攪拌樁止水帷幕的組合形式，順利完成泵房施工。通過本工程實(shí)踐，證明該支護(hù)組合形式具有受力均勻、封閉止水、安全系數(shù)高的特點(diǎn)，且施工工藝操作簡(jiǎn)便、施工成本可控。