海相淤泥土質(zhì)下的水工構(gòu)筑物深基坑施工技術(shù)研究

徐聆溪 姜萬 周月

摘要：本文以連云港市徐圩新區(qū)第二水廠及配套管網(wǎng)二期工程為例，通過分析工程地質(zhì)、水文情況、支護(hù)設(shè)計(jì)及施工等方面，最后基坑采用較為經(jīng)濟(jì)安全、節(jié)約工期的拉森鋼板樁+鋼支撐圍護(hù)體系，取得了良好的支撐效果，為今后類似沿海土質(zhì)的工程深基坑支護(hù)施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：深基坑;支護(hù)施工;海相淤泥

中圖分類號：TU753??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??? 文章編號：2095-6903（2021）08-0000-00

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及環(huán)保要求的提高，大型工業(yè)項(xiàng)目加速向沿海地區(qū)遷移，但沿海地區(qū)地質(zhì)多為海相淤泥，且淤泥層厚度較深，為水工構(gòu)筑物深基坑施工增加很大難度，極易造成基底隆起甚至塌方現(xiàn)象出現(xiàn)，因此需要從深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工等多方面入手，選擇最佳的支護(hù)體系。本文以連云港市徐圩新區(qū)第二水廠及配套管網(wǎng)二期工程為例，通過方案比選、優(yōu)化設(shè)計(jì)，基坑采用較為經(jīng)濟(jì)安全、節(jié)約工期的拉森鋼板樁+鋼支撐圍護(hù)體系，取得了良好的支撐效果，為今后類似工程深基坑支護(hù)施工技術(shù)提供參考。

1 工程概況

連云港市徐圩新區(qū)第二水廠二期工程位于連云港市徐圩新區(qū)陬山路與石化九路交匯處，日處理水量20萬噸，項(xiàng)目占地約75畝，工作區(qū)屬于濱海相沉積地貌，地勢較平坦，場地原大部分為鹽田分布區(qū)。

該工程主要構(gòu)筑物為清水池、排水排泥池、平流沉淀池、濾池、斜管濃縮池等。自然地面黃海高程標(biāo)高+3.60 m，基坑開挖深度 4.35～7.00 m，根據(jù)勘察資料及基坑深度，可以判定基坑基礎(chǔ)普遍在3層淤泥土質(zhì)中，廠區(qū)淤泥厚度平均14.11 m，3層淤泥具有含水量高，強(qiáng)度低，壓縮性高，側(cè)向穩(wěn)定性差，大大增加了構(gòu)筑物的施工難度，本文以排水排泥池為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

2 工程地質(zhì)及水文情況

2.1 工程地址條件

按土層的地質(zhì)時(shí)代、成因類型、巖性及工程地質(zhì)特性，將場地土在勘察深度范圍內(nèi)自上而下劃分為11個(gè)工程地質(zhì)層，分述如下：1層素填土：灰黃色，松散，稍濕，以黏性土為主，均勻性較差，厚度0.40～1.90 m，平均0.87 m;2層黏土：灰黃色，軟-可塑，土質(zhì)較均勻，切面光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，厚度0.70～1.80m，平均1.28 m;3層淤泥：淺灰色，流塑，土質(zhì)較均勻，干強(qiáng)度高，韌性中等，厚度13.30～15.20 m，平均14.11 m;4層粉質(zhì)黏土：灰黃色，可塑，土質(zhì)均勻性一般，干強(qiáng)度中等，韌性一般，厚度1.90～4.70 m，平均3.53m;4-1層粉砂夾粉土：褐黃色，中密，主要礦物成分為石英，夾粉土薄層，飽和，厚度1.10～5.30 m，平均3.18 m;4-2層粉土夾粉質(zhì)黏土：褐黃色，中密，土質(zhì)均勻性一般，夾黏性土及粉砂薄層，厚度1.70～5.30 m，平均2.84 m;5層粉質(zhì)黏土：灰黃夾灰褐色，土質(zhì)均勻性一般，干強(qiáng)度中等，厚度1.80～7.90 m，平均4.93 m;5-1層粉土夾粉砂：灰黃夾灰褐色，土質(zhì)均勻性一般，夾黏性土及粉砂薄層，厚度1.50～4.30 m，平均2.85 m;6層粉砂：灰黃夾灰褐色，中密-密實(shí)，主要礦物成分為石英及長石，級配較差，飽和，厚度5.10～10.90 m，平均8.49 m;7層粉質(zhì)黏土：灰褐色，軟-可塑，土質(zhì)均勻性一般，夾粉土薄層，干強(qiáng)度中等，厚度4.00～6.30 m，平均4.69 m;8層粉細(xì)砂：灰褐色，密實(shí)，主要礦物成分為石英及長石，顆粒多以亞圓形為主，工程性能較好。

2.2 水文地質(zhì)條件

地下水主要類型為潛水和承壓水，潛水主要賦存于上部1層素填土、2層黏土、3層淤泥中，潛水水位埋深0.20～1.00 m，標(biāo)高一般在1.90 m左右;承壓水主要賦存于4～1層粉砂夾粉土、4-2層粉土夾粉質(zhì)黏土、5-1層粉土夾粉砂、6層粉砂、8層粉砂中，4～1層粉砂夾粉土、4～2層粉土夾粉質(zhì)黏土承壓水水位標(biāo)高約在-1.0 m，5～1層粉土夾粉砂承壓水水位標(biāo)高約在-6.0 m，6層粉砂、8層粉砂承壓水水位標(biāo)高約在-10.0 m（測量孔為 CJ03/CJ08/CJ15 三孔，采用下套管分層測量），水量一般。

該場地環(huán)境類型為Ⅱ類。根據(jù)附近場地前期勘察水質(zhì)分析報(bào)告，判定場地地下水，在長期浸水條件下，對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性;在干濕交替條件下，對混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋具強(qiáng)腐蝕性。承壓水在長期浸水條件下，對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性。

3 深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及施工

3.1 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）排水排泥池基坑開挖深度5.3 m，局部開挖深度為6.5 m，根據(jù)勘察資料及基坑深度，可以判定基坑基礎(chǔ)在3層淤泥土質(zhì)中，3 層淤泥具有含水量高，強(qiáng)度低，壓縮性高，靈敏度較高，側(cè)向穩(wěn)定性差，對基坑側(cè)壁穩(wěn)定性影響較大，所以對基坑支護(hù)要求高;（2）基坑開挖時(shí)因存在較厚軟土層，容易對已施工的樁基造成偏樁，且現(xiàn)場構(gòu)筑物基本為全地下結(jié)構(gòu)，施工難度較大;（3）排水排泥池緊鄰北側(cè)沉淀池、東側(cè)濃縮池，基礎(chǔ)施工時(shí)對周邊影響大，必須控制好基坑位移;（4）為確?；影踩潘拍喑卦O(shè)計(jì)兩道橫支撐，且基坑底部存在1.2 m的高低差，空間狹小，給施工帶來較大難度。

3.2 基坑支護(hù)形式的選擇

本著“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，方便施工，節(jié)約工期”的原則，綜合考慮地質(zhì)條件、環(huán)境影響等因素，經(jīng)過計(jì)算及論證，最終確定支護(hù)方案為：采用FSP-VI-18m拉森鋼板樁施工支護(hù)，圍檁材料均采用400×400×13×21H型鋼，支撐采用609×16圓管鋼支撐，立柱采用H400×400×13×21，長度20米，共10顆，排水排泥池做上下兩層支撐，角撐兩道，對撐三道，支撐方法詳如圖1、圖2所示。

3.3 基坑支護(hù)施工

3.3.1 施工流程

（1）施工準(zhǔn)備→（2）測量放線，確認(rèn)定位鋼板樁位置→（3）定位鋼板樁施工→（4）依次施工鋼板樁→（5）重復(fù)（2）～（4）直至鋼板樁施工完畢→（6）土方開挖至第一道圍檁支撐標(biāo)高-2.2m→（7）安裝第一道支撐→（8）土方開挖至第二道圍檁支撐標(biāo)高-4.2m→（9）安裝第二道支撐→（10）土方開挖至距基底標(biāo)高→底板施工→澆筑混凝土→側(cè)壁施工→回填后拆除第二道撐→側(cè)壁繼續(xù)施工→回填后拆除第一道撐→頂板施工，詳如圖3所示。

3.3.2 基坑支護(hù)與開挖

排水池排泥池基礎(chǔ)頂相對標(biāo)高-4.500～-5.700m，筏板厚度500mm，基底相對標(biāo)高-5.100～-6.300m，開挖深度約4.9～6.1米?；娱L為33.7m，寬25.9m，開挖土方量約為5300m3。鋼板樁施工完成，進(jìn)行鋼板樁標(biāo)高驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行圍檁支撐卸土，卸第一層土深度達(dá)到圍檁設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.2m。支撐安裝完成后進(jìn)行支撐驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行第二層開挖達(dá)到第二道圍檁設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.2m。支撐安裝完成后進(jìn)行支撐驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行第三層開挖達(dá)到坑底標(biāo)高。挖第一層土采用220反鏟式挖機(jī)在坑內(nèi)開挖，第二層、第三層土均采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。

第一步開挖時(shí)按照“由深到淺”和“先支撐后開挖”的施工原則，對深基坑開始開挖。鋼板樁撐安裝結(jié)束后先在基坑兩側(cè)用2臺200挖機(jī)對稱開挖。當(dāng)200挖機(jī)不夠長時(shí)再使用2臺18米臂長的長臂挖機(jī)開挖（經(jīng)計(jì)算18米臂長的長臂挖機(jī)均能滿足深基坑的開挖臂長）或者用吊車將60小挖機(jī)吊入坑內(nèi)，小挖機(jī)將基坑中間土方翻到坑邊讓200挖機(jī)開挖。局部挖機(jī)挖不到的部位采用人工開挖。

挖第一層土采用220反鏟式挖機(jī)在坑內(nèi)開挖，第二層、第三層土均采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。采用兩臺長臂挖掘機(jī)在鋼板道路上對稱開挖，以保證鋼板樁支護(hù)穩(wěn)定。為了減少對土體的擾動(dòng)，運(yùn)輸車輛采用小型農(nóng)用車進(jìn)行運(yùn)土。

鋼板樁施工完成，進(jìn)行鋼板樁標(biāo)高驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行圍檁支撐卸土，卸第一層土深度達(dá)到圍檁設(shè)計(jì)標(biāo)高-2.2m。支撐安裝完成后進(jìn)行支撐驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行第二層開挖達(dá)到第二道圍檁設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.2m。支撐安裝完成后進(jìn)行支撐驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行第三層開挖達(dá)到坑底標(biāo)高。挖第一層土采用220反鏟式挖機(jī)在坑內(nèi)開挖，第二層、第三層土均采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。采用兩臺長臂挖掘機(jī)在鋼板道路上對稱開挖，以保證鋼板樁支護(hù)穩(wěn)定。為了減少對土體的擾動(dòng)，運(yùn)輸車輛采用小型農(nóng)用車進(jìn)行運(yùn)土，詳如圖4所示。

3.3.3 鋼板樁拔除

支撐拆除后，采用振動(dòng)錘拔樁，拔時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）拔樁起點(diǎn)和順序：按照沉樁時(shí)的實(shí)際來選擇拔樁起點(diǎn)，拔樁順序盡量與打樁順序相反，從最后一根樁拔到第一根，可以在拔樁時(shí)考慮跳樁。

（2）振打與振拔：采取邊振邊拔的方式拔樁，先通過使用振動(dòng)錘將板樁鎖口振活來減少土的粘附。對較難拔除的板樁可先用柴油錘將樁振下100～300mm，再與振動(dòng)錘交替振打、振拔。

（3）起重機(jī)應(yīng)隨振動(dòng)錘的啟動(dòng)而逐漸加荷，起吊力略小于減振器彈簧的壓縮極限。

（4）對于拔除后留下的樁孔，必須立即進(jìn)行回填處理。回填使用材料為中粗砂。

3.3.4 基坑監(jiān)測

在基坑施工中，基坑監(jiān)測是保證工程及周邊環(huán)境安全，充分發(fā)揮工程經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益的一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。在基坑開挖和后續(xù)施工中，加強(qiáng)對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，掌握基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性，為信息化施工和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

4 結(jié)語

海相淤泥地基中深基坑施工對支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有更高的要求。通過對連云港市徐圩新區(qū)第二水廠及配套管網(wǎng)二期工程基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工、檢測的分析，可以表明采取此方案能夠彌補(bǔ)因基底加固水泥攪拌樁在淤泥質(zhì)地基中成型不好所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，降低了基坑隆起甚至塌方所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，能夠保證基坑的安全。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2021-07-08

作者簡介：徐聆溪（1979—），女，江蘇連云港人，本科，高級工程師，研究方向：建筑工程、水土結(jié)構(gòu)工程的管理。

Research on Construction Technology of Deep Foundation Pit of Hydraulic Structure under Marine Silt Soil

XU Lingxi，JIANG Wan，ZHOU Yue

（1.Jiangsu Fangyang Group Co. LTD，Lianyungang Jiangsu ?222000;2.Jiangsu Fangyang Water Co. LTD，Lianyungang? Jiangsu ?222000）

Abstract： This article takes the second phase of the second water plant and supporting pipeline network in Xuwei New District， Lianyungang City as an example. Through the analysis of engineering geology， hydrological conditions， support design and construction， etc.，F(xiàn)inally， the foundation pit adopts a relatively economical， safe， and time-saving Larsen steel sheet pile and steel support enclosure system， which has achieved a good support effect.It provides technical reference for the support construction of deep foundation pits similar to coastal soils in the future.

Keywords： deep foundation pit; support construction; marine silt