西寧市城東區(qū)湟水河附近區(qū)域基坑施工難點分析及應(yīng)對措施

閆永康

(北京昌水建筑有限公司,北京 102200)

1 區(qū)域工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概述

青海省西寧市城東區(qū)臨近湟水河附近區(qū)域絕對高程為2214.52～2215.63 m,地貌單元隸屬于湟水河南岸Ⅰ級階地。地層自上而下依次分布為:雜填土、非濕陷性黃土狀土、卵石、強風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖、微風(fēng)化泥巖。

場區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙潛水,主要含水層為卵石層,地下水初見水位埋深2.7～3.3 m,標(biāo)高2211.9～2212.6 m,穩(wěn)定水位埋深2.7～3.2 m;第三系泥巖強風(fēng)化屬相對隔水層,由于泥巖層中具有水平及近豎向裂隙,充填有片狀石膏、芒硝巖脈,分布呈層狀、脈狀、囊狀,地下水易沿層間、成巖裂隙下滲,并隨著風(fēng)化裂隙減小和埋深增大逐漸變?yōu)楦羲畬印５叵滤a給來源為大氣降水和臨近高階地水文地質(zhì)單元含水層、上游湟水河河水側(cè)向補給,地下水流向總趨勢由南西向北東補給湟水河,年水位變化為0.5～1.0 m。

本區(qū)域地層結(jié)構(gòu)較為簡單,地下水位埋藏較淺,卵石層與泥巖層相交接,泥巖層中有水平和豎向裂隙,泥巖層中夾有石膏和芒硝,地下水沿裂隙下滲,隨著裂隙減小和埋深增大,泥巖層逐漸變?yōu)楦羲畬印?/p>

2 該區(qū)域工程實例及問題分析

該區(qū)域從2011年至2019年包含有深基坑開挖的項目共3個,3個項目基坑均已施工完畢,其基本情況、出現(xiàn)問題及原因如下。

2.1 項目1

2.1.1 項目基本情況

項目1的施工時間為2011～2013年,基坑開挖深度為14.4 m。

原設(shè)計支護及止水結(jié)構(gòu)為上部2 m 摘帽采用磚砌擋墻支護,下部采用樁錨結(jié)構(gòu)進行支護,其中2～8 m 采用咬合樁進行止水。后變更為上部2 m采用摘帽擋墻支護,2～8 m 采用小口徑鋼管樁結(jié)合錨索進行支護,鋼管樁外側(cè)布設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕(三重管高壓旋噴)+無收縮雙液注漿(WSS注漿)進行止水,止水帷幕及雙液注漿深度同鋼管樁,鋼管樁樁頂以下3.6 m 至基坑底在鋼管樁內(nèi)側(cè)設(shè)置直徑0.8 m 的混凝土灌注樁結(jié)合錨索進行支護。

基坑開挖至8 m 左右發(fā)現(xiàn)坑壁泥巖中有水平裂隙,裂隙中出現(xiàn)滲水,滲水量逐漸增大,且坑底局部也從裂隙中有水冒出,基坑外圍再加一圈雙液注漿孔,深度至基坑底以下3 m。

2.1.2 施工中的困難及問題

①沖擊鉆成樁比較困難,施工完的咬合樁止水效果較差;②高壓旋噴注漿止水帷幕止水效果達不到預(yù)期;③止水帷幕未施工到基坑底面以下,8 m 以下泥巖層中裂隙滲水;④增加一圈雙液注漿孔后坑壁仍有水滲出;⑤基坑周邊地面下沉,周圍有多個建筑物出現(xiàn)沉降裂縫;⑥樁間噴射混凝土面層大面積脫落。

2.1.3 原因分析

①卵石層中含有大漂石導(dǎo)致咬合樁施工進度緩慢,成樁困難;②卵石層中遇到大漂石影響高壓旋噴切割直徑,泥巖層中高壓旋噴達不到設(shè)計直徑,泥巖層跟卵石層交接處止水帷幕的整體性不好;③原勘察報告未提及泥巖裂隙,將強風(fēng)化泥巖層判定為隔水層,勘察結(jié)論與現(xiàn)場實際不符;④雙液注漿時泥巖層中的微小裂隙得不到封堵,單一雙液注漿對該地層堵漏止水效果不佳;⑤長期滲水導(dǎo)致卵石層中細顆粒物流失,泥巖層中石膏及芒硝溶蝕導(dǎo)致泥巖層層間裂隙增大;⑥混凝土面層后方泥巖溶蝕導(dǎo)致面層后土體出現(xiàn)空洞,加之冬季支護結(jié)構(gòu)面層結(jié)冰春季開始融化。

2.2 項目2

2.2.1 項目基本情況

項目2的施工時間為2015～2016年,基坑開挖深度7 m。

基坑支護及止水結(jié)構(gòu)設(shè)計為上部2 m 采用磚砌擋墻進行支護,下部采用0.8 m 樁徑樁錨結(jié)構(gòu)進行支護,樁距1.4 m,護坡樁嵌固段長度3.5 m,護坡樁外圍距離樁中心0.9 m 采用高壓旋噴樁形成一道止水帷幕,三重管高壓旋噴樁設(shè)計直徑1.0 m,間距0.7 m,咬合寬度0.3 m,旋噴樁外圍距樁心0.7 m 布設(shè)WSS注漿孔,注漿孔間距1.3 m,旋噴樁及雙液注漿深度同樁長。

開挖前基坑西側(cè)8層磚混結(jié)構(gòu)建筑物臨近基坑側(cè)所有獨立基礎(chǔ)采用鉆孔灌注無收縮雙液漿進行加固。

2.2.2 施工中的困難及問題

①旋挖鉆機成孔時卵石層易塌孔;②基坑開挖后坑壁局部錨索孔有水滲出,坑壁卵石層與泥巖層交界處局部有水滲出;③基坑西側(cè)建筑物外墻出現(xiàn)沉降裂縫。

2.2.3 原因分析

①護筒埋設(shè)深度不足;②卵石層中遇到大漂石影響高壓旋噴切割直徑,泥巖層中高壓旋噴達不到設(shè)計直徑,泥巖層跟卵石層交接處止水帷幕的整體性不好;③抽水排水時間過長,致使泥巖層中石膏及芒硝溶蝕導(dǎo)致泥巖層層間裂隙增大,造成建筑物基底靠近基坑側(cè)出現(xiàn)沉降,使上部結(jié)構(gòu)外墻出現(xiàn)沉降裂縫。

2.3 項目3

2.3.1 項目基本情況

項目3的施工時間為2018～2019年,基坑開挖深度11.5 m。

選用咬合樁結(jié)合錨索進行支護及止水,護坡樁設(shè)計樁徑1.0 m,樁間距1.5 m,樁長15 m,相鄰護坡樁中間布設(shè)素混凝土樁,樁徑1.0 m,樁距1.5 m,樁長15 m,確保咬合寬度≥0.2 m,樁身混凝土強度護坡樁采用C25,素混凝土樁采用C20。

基坑西側(cè)距基坑約2 m 位置有一東西走向長度約53 m 的6層磚結(jié)構(gòu)宿舍樓,基礎(chǔ)埋深1.8 m,為獨立磚基礎(chǔ),本次基坑設(shè)計未考慮對其進行加固。

2.3.2 施工中的問題及原因分析

其原因主要是:①咬合樁施工前未進行導(dǎo)墻施工,樁位誤差偏大,局部咬合度不夠,對咬合結(jié)合處未采取適當(dāng)?shù)难a強措施;②長期滲水導(dǎo)致卵石層中細顆粒物流失,泥巖層中石膏及芒硝溶蝕導(dǎo)致泥巖層層間裂隙增大;③磚結(jié)構(gòu)建筑物自身抵抗變形能力較差并且未對建筑基礎(chǔ)底面以下的卵石層進行加固處理。

3 處理措施及效果

根據(jù)總結(jié)前3個項目的經(jīng)驗,在2019年項目的基坑設(shè)計時采用了比較有針對性的應(yīng)對措施。本項目基坑開挖深度最深處為12.2 m,基坑上部1.5 m摘帽做擋墻,下部采用樁錨支護。止水采用咬合樁結(jié)構(gòu)+WSS注漿法聯(lián)合止水。護坡樁樁徑1.0 m,樁中心距1.5 m,樁身混凝土強度C25,止水樁為素混凝土樁,樁徑1.0 m,樁距1.5 m,與支護樁咬合搭接厚度≥0.2 m,止水樁樁長與護坡樁相同,嵌固段深度3.5 m(且進入中風(fēng)化泥巖層深度≥1.5 m),樁身混凝土采用C20緩凝混凝土。WSS工法無收縮漿液為水泥–水玻璃雙液漿液即A 液和C液的混合物,A液為稀釋后的水玻璃,C液由水泥、添加劑和水組成,添加劑主要是調(diào)節(jié)漿液的可灌性和混合液的凝結(jié)時間。

3.1 導(dǎo)槽施工

為了提高鉆孔咬合樁孔口的定位精度和就位效率,在樁頂上部施作鋼筋砼導(dǎo)墻是鉆孔咬合樁施工前必須的首要條件。導(dǎo)槽寬度1.2 m,高度1.5 m,保證其坐落于原狀土層。導(dǎo)墻斷面形式采用鋼筋砼倒“L”型斷面,導(dǎo)墻混凝土強度等級為C20[9]。

墻壁軸線放樣必須準(zhǔn)確,誤差≤0.01 m,導(dǎo)墻壁施工平直,內(nèi)墻墻面平整度偏差≤0.003 m,垂直度≤0.5%,導(dǎo)墻頂面平整度為0.005 m,導(dǎo)墻頂面宜略高于施工地面0.10～0.15 m,每個槽段內(nèi)的導(dǎo)墻上至少應(yīng)設(shè)有一個溢漿孔。導(dǎo)墻基底與土面密貼,為防止導(dǎo)墻變形,導(dǎo)墻兩內(nèi)側(cè)拆模后,每隔1.5 m 布設(shè)一道木撐,砼未達到70%強度前嚴(yán)禁重型機械在導(dǎo)墻附近行走[7]。

3.2 咬合樁施工

咬合樁施工采用全套管護壁成孔,解決了卵石層容易塌孔的問題。為了保證鉆孔咬合樁底部有足夠的咬合量,對其孔口的定位誤差進行嚴(yán)格的控制,在導(dǎo)墻上設(shè)置定位孔,其直徑宜比樁徑大0.02～0.04 m。鉆機就位后,將第一節(jié)套管插入定位孔并檢查調(diào)整,使套管周圍與定位孔之間的空隙保持均勻[7]。

除對其孔口定位誤差嚴(yán)格控制外,還對其垂直度進行嚴(yán)格的控制,首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度,按照樁長將配置的套管全部連接起來,于地面上測放出兩條相互平行的直線,將套管置于兩條直線之間,然后用線錐和直尺進行檢測,套管順直度偏差控制在1%～2%。成孔過程中,在地面選擇兩個相互垂直的方向采用經(jīng)緯儀或線錐監(jiān)測地面以上部分的套管的垂直度,每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前,用測環(huán)或線錐進行孔內(nèi)垂直度檢查[1]。

我國的金融市場基礎(chǔ)薄弱，發(fā)展緩慢，創(chuàng)新能力不足，更應(yīng)該在此次全球金融衍生產(chǎn)品市場監(jiān)管風(fēng)潮中加強力度，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，才能保障國家經(jīng)濟安全，維護國家經(jīng)濟利益，在未來世界金融大戰(zhàn)中把握優(yōu)勢。那么應(yīng)該如何加強對金融衍生市場的風(fēng)險控制呢？立足于中國國情，筆者針對以上問題提出以下觀點：

總的施工原則是先施工A 樁(素混凝土樁),后施工B樁(鋼筋混凝土樁),其施工工藝流程如圖1所示。

圖1 排樁施工工藝流程圖Fig.1 Flow chart of row-piles construction process

在多臺鉆機分段施工時,在施工段與段的端頭設(shè)置一個砂樁(成孔后用砂灌滿),待后施工段到此接頭時挖出砂子,灌上混凝土即可[5]。

3.3 混凝土選擇

正確選擇混凝土是咬合樁咬合效果的關(guān)鍵,本項目素混凝土樁選用C20超緩凝混凝土,初凝時間≥60 h,終凝時間≤70 h,坍落度0.16±0.02 m,3d強度≤2 MPa。

3.4 咬合部位加固措施

通常在情況咬合樁咬合部位達不到設(shè)計要求時,采用在素混凝土樁和鋼筋混凝土樁外側(cè)增加一根旋噴樁作為防水處理,但是該地層旋噴樁成樁困難,為了提前預(yù)防咬合缺陷,增強咬合樁止水效果,在咬合樁外側(cè)布置了WSS工法A、C無收縮雙液漿注漿孔,見圖2支護樁搭接示意圖。注漿孔距護坡樁中心距為0.65 m,間距0.75 m,注漿孔深度同護坡樁深度[8]。

圖2 支護樁搭接示意圖Fig.2 Schematic diagram of support pile overlapping

3.4.1 二重管雙液注漿施工工藝流程

設(shè)備進場→孔位定點→成孔→漿液攪拌→注漿→提拔注漿管→分段循環(huán)注漿至設(shè)計深度→封孔。

3.4.2 方法及主要技術(shù)參數(shù)

采用二重管雙液垂直及傾斜回抽注漿施工方法,基坑止水注漿采用垂直注漿,基礎(chǔ)加固注漿采用傾斜注漿施工方法[3]。

注漿材料配比為:A液,水∶水玻璃=0.65∶1;C液,水∶水泥∶H 劑∶C劑=1∶0.44∶0.0168∶0.0032[10]。

本工程地層為砂性土,應(yīng)合理調(diào)節(jié)漿液凝結(jié)時間和控制滲透距離,施工前通過試驗確定最終配比?；A(chǔ)加固注漿加固深度至泥巖標(biāo)高,加固寬度5 m。

3.4.3 技術(shù)要求

(1)按照圖紙要求,根據(jù)現(xiàn)場實際情況做出定位標(biāo)示,定孔位偏差≤0.02 m,鉆孔角度偏差≤1°。

(2)鉆機按照指定位置就位,調(diào)整鉆桿角度,對準(zhǔn)孔位后,鉆機不得移位。

(3)鉆進成孔要嚴(yán)格掌握深度,慢速回轉(zhuǎn),掌握地層情況,以確定該地層條件下的鉆進參數(shù);密切觀察溢水出水情況,出現(xiàn)大量溢水時,應(yīng)立即停鉆,分析原因后方可繼續(xù)施工[6]。

(4)嚴(yán)格控制提升速度,每次勻速提升≤0.2 m。

(5)采用經(jīng)校準(zhǔn)的計量工具,按照設(shè)計配方配料。

(6)根據(jù)要求,嚴(yán)格控制每孔注漿量、提升速度和注漿壓力,壓力控制在0.15～0.75 MPa(根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整),注漿時密切關(guān)注漿液流量,當(dāng)壓力突然變化、漿液溢出時,應(yīng)立即停止注漿,查明異常原因,采取必要的措施(調(diào)節(jié)注漿參數(shù)、移位、打斜孔等方式)后方可繼續(xù)注漿[4]。

本項目基坑開挖后只有個別錨索鉆孔有水滲出,且水量較小,無需采取集水明排抽水的措施,止水效果達到預(yù)期。

4 結(jié)語

通過對該區(qū)域幾個基坑項目的分析,為確保類似地層情況的基坑工程施工順利進行,必須首先選擇合理的支護及止水方案。類似區(qū)域通過采用咬合樁結(jié)構(gòu)+無收縮雙液漿注漿(WSS注漿)法聯(lián)合止水的措施,成功地解決了卵石層易塌孔導(dǎo)致不易成樁的問題以及高壓旋噴樁在該地層中不能起到止水結(jié)構(gòu)加固補強作用的問題,為類似工程地質(zhì)場地基坑工程施工及地下結(jié)構(gòu)施工提供了借鑒與參考。