復雜場地條件下的基坑降水、土方和邊坡支護技術

文／王杰 安徽建工集團股份有限公司 安徽合肥 230031

引言：

近年來我國城市化進程不斷加快，建筑工程的數(shù)量規(guī)模逐年增加，在為建筑行業(yè)提供了巨大發(fā)展機遇的同時，對建筑施工技術水平也提出了更高的要求?；邮呛芏嘟ㄖこ淌┕ぶ械闹匾M成部分，但在現(xiàn)代城市中開展基坑工程建設時通常需要面對較為復雜的場地條件，施工現(xiàn)場可能存在地下水水位較高、地層結(jié)構(gòu)復雜等情況，而且工程區(qū)域往往與大量構(gòu)筑物和城市道路相鄰，且地下分布有大量的各類型市政管網(wǎng)設施，施工現(xiàn)場平面布局也更加復雜，這些因素都在客觀上加大了基坑工程的施工難度，也給基坑工程的施工質(zhì)量安全帶來了較高的風險隱患。因此施工單位必須在施工準備階段詳細勘查施工現(xiàn)場場地條件，嚴格遵守基坑工程施工的各項技術規(guī)范要求，結(jié)合場地特點進行基坑工程降水、土方開挖以及邊坡支護技術的選擇。在施工過程中則應準確把握各項施工技術要點，以提高施工的質(zhì)量和效率，為保證工程項目整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性奠定堅實的基礎。

1、復雜場地條件下的基坑降水，土方和邊坡支護技術概述

在基坑工程施工中如遇到較為復雜的場地條件時，施工單位應全面收集工程區(qū)域的地質(zhì)水文資料，施工場地下方的各種地下管網(wǎng)設施布局、走向以及類型，相鄰構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)形式以及基礎結(jié)構(gòu)等各種數(shù)據(jù)信息，并要對場地的實際情況進行綜合分析，以便依次為依據(jù)選擇基坑工程降水、土方以及邊坡支護施工技術，制定科學的技術方案。

在基坑工程中比較常見的降水技術包括降水井、排水井、疏干井以及止水帷幕等。而順序分段分層等開挖方式在基坑土方施工中的應用較為廣泛。而在基坑邊坡支護中主要包括鉆孔灌注樁技術、土釘墻技術、深層攪拌樁技術、SMW 技術以及預應力錨桿技術等。在復雜場地條件下確定基坑降水、土方開挖以及邊坡支護技術方案時，必須將土方開挖與地下水控制以及邊坡支護作為一個系統(tǒng)性工程進行整體的考慮。這主要是由于一旦降水技術選擇應用不當，不僅會對基坑土方開挖施工產(chǎn)生不利的影響，同時也直接關系到基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，這三方面技術具有較高的關聯(lián)性。此外，在選擇應用基坑降水、土方以及支護技術時還應結(jié)合具體的場地條件對不同技術方案的合理性、可行性以及經(jīng)濟性進行全面的對比分析，通過比選優(yōu)化基坑工程技術方案，以提高基坑施工質(zhì)量和效率。

2、復雜場地條件下的基坑工程降水，土方和邊坡支護技術應用實踐

2.1 某基坑工程概況分析

某基坑工程的深度達到了11-13m 左右，且寬度為100m，其長度約為210m，是規(guī)模較大的深基坑工程。該基坑工程所在區(qū)域地層結(jié)構(gòu)復雜，且地下水水位較高。同時，該基坑工程受客觀條件限制，施工現(xiàn)場面積相對較小，不利于大型設備的進場作業(yè)。且在基坑工程區(qū)域下方有燃氣管道、通訊光纖、市政污水管道和電力線纜等各類型管網(wǎng)設施。在基坑周邊則緊鄰城市道路與高層建筑物，其中基坑東側(cè)與道路相距僅為1m 左右。此外，在基坑工程附近還設有綠化帶以及觀賞花壇等設施，其中包括需要保護的名貴樹種，進一步增加了場地條件的復雜性。

2.2 該基坑工程降水，土方和邊坡支護技術方案的確定

結(jié)合該基坑工程施工現(xiàn)場的實際場地條件，在保證基坑工程施工質(zhì)量安全的前提下，通過對各種降水、土方開挖以及邊坡支護技術方案的綜合性比選，決定采用降水井結(jié)合局部止水帷幕的降水技術方案，而土方開挖應采取分段分層的順序開挖方式?；舆吰轮ёo則采用了土釘墻技術。

2.3 該基坑工程降水施工技術分析

2.3.1 降水施工中的降水井技術要點

在該基坑工程的施工中，由于場地條件較為復雜，且地下水水位相對較高，因此采用了降水井結(jié)合止水帷幕的施工技術方案。其中，降水井是基坑施工中比較常用的施工技術。在降水井施工時，施工人員首先應按照井點平面布局設計圖紙進行井位的測放，如設計圖紙與施工現(xiàn)場存在一定的差異時，施工單位可以在現(xiàn)場對井點位置進行必要的小幅度調(diào)整。之后，施工人員應按照測放的井位埋設護筒。在埋設護筒時應將埋設深度控制在1m-1.5m 之間，且護筒上端應比地面略高出0.1m-0.3m 左右。當護筒埋設就位后，應將鉆機安裝在孔位位置，且應確保鉆機基礎的承載能力和平整度達到施工要求。當鉆機就位后應對其水平度和垂直度進行調(diào)整。在鉆進成孔施工時應準確控制孔徑。當鉆進至設計標高位置時應使鉆頭保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)，然后再提出鉆頭。施工單位在對成孔質(zhì)量檢驗合格后應采用泥漿清孔方式，對孔底沉渣進行清理，清孔泥漿應為輕質(zhì)泥漿，且應將孔底沉渣厚度控制在100mm 以內(nèi)。

在制作降水井井管時，采用的是無砂濾水管作為井管材料，且應按照設計井徑合理選擇井管直徑規(guī)格。在沉放井管施工時應用40 母濾網(wǎng)包裹在井管外側(cè)，然后利用卷揚機等設備將井管緩慢沉放至設計深度。當井管達到指定位置后，應對井口進行固定，且應確保井管中心與鉆孔中心相一致。

在對降水井以及疏干井周圍進行濾料填充施工前，施工人員應先將抽水管下放至井管內(nèi)，且應與孔底之間保持0.3m-0.5m 左右的間距。同時施工人員應用井蓋封住井管上口，以避免井內(nèi)有濾料掉入。在充填濾料過程中應加強對其標高的監(jiān)測，確保濾料能夠?qū)ψ匀坏仄合路郊s2m范圍內(nèi)充滿。為提高止水效果，應回填厚度約為2m 的黏性土，且應利用水泥土等對井孔進行封堵，以避免井內(nèi)有地表污水或者泥漿等流入。由于該基坑工程的降水井直徑較大，因此在洗井時應通過深水潛水泵等設備進行洗井抽排作業(yè)，且應在有清水被排出時停止抽排。在完成降水井施工后，施工單位應進行試抽水，以檢驗降水井的降抽水效果。在完成了基坑工程的土方開挖以及底板部分的混凝土澆筑施工后，施工單位還應對降水井進行封井處理。

2.3.2 降水施工中的止水帷幕技術要點

在該基坑工程的降水施工中還采用了高壓旋噴樁止水帷幕技術。施工中采用的水泥類型為普通硅酸鹽類，標號為P.042.5，而水泥用量應達到450kg/m 以上，水灰比則應控制在1。

在施工準備階段，施工單位應對所使用水泥的各項質(zhì)量性能指標進行檢測，檢驗合格后才能進場使用。進場后的水泥應存放在水泥管內(nèi)或指定地點，且應做好防潮措施。在本次施工中根據(jù)實際需要配置了攪拌機、空壓機、地質(zhì)鉆機、泥漿泵以及高噴臺車等施工設備。

在施工過程中，施工人員應首先對旋噴樁樁位進行準確測放。測放時應以控制基線為參照，以確保樁位測放準確無誤，且測放精度應達到技術規(guī)范要求。在鉆進成孔施工中，施工人員應對孔位測放精度進行復核，確認無誤且孔位偏差控制在10cm 以內(nèi)后應將鉆進就位，且應確保鉆機安裝的水平度和垂直度均符合施工要求。在鉆進過程中應對孔徑、鉆進深度以及孔壁斜度進行動態(tài)監(jiān)測，以便及時采取相應的偏差糾正措施。如果出現(xiàn)偏差明顯超過允許范圍的情況時應采取補救或者原孔報廢處理措施，重新進行鉆孔作業(yè)。在鉆進過程中，施工人員應對孔內(nèi)地層結(jié)構(gòu)等相關數(shù)據(jù)進行詳細地記錄。如果在鉆進時出現(xiàn)掉塊以及塌孔等問題時，則應采取灌漿等相關處理措施，在解決問題后才能恢復鉆進作業(yè)。

在完成鉆進成孔施工后，施工單位應指派專業(yè)及時人員對成孔質(zhì)量進行檢驗，檢驗合格后就可以開展地面試噴作業(yè)了。在本次基坑工程高壓旋噴樁止水帷幕的施工中采用的是三重管噴射技術，施工單位應選擇具有一定代表性的地塊進行試噴，以驗證各項技術參數(shù)的合理性，并對設備的實際工作性能進行檢驗。在通過試噴優(yōu)化相關技術參數(shù)后，施工人員應向鉆孔內(nèi)下放噴嘴，且插管應與射漿作業(yè)同步進行。施工人員應準確控制噴頭位置以及射漿壓力，以保證施工質(zhì)量。

在施工過程中，施工人員應嚴格按照設計要求制備漿液。漿液的水灰比應控制在0.8:1-1：1 之間，且應采用普通硅酸鹽類水泥，水泥標號應選擇P42.5 型。在制備水泥漿時應根據(jù)設計配比準確控制各成分用量，且應攪拌均勻充分。在完成初級攪拌后應對漿液比重進行檢測，當其達到設計標準后應進行過濾處理。之后再對漿體繼續(xù)進行二級攪拌，且攪拌時間應達到30S 以上。制備完成的漿液應盡快使用，如在制備后4h 內(nèi)未使用完畢的水泥漿不得繼續(xù)使用。在送漿前應對漿液進行過篩處理，且在送漿過程中應保持連續(xù)性。

在旋噴作業(yè)中，施工人員應在噴具下放就位后按照設計標準對噴漿壓力進行調(diào)整，之后應在孔底旋轉(zhuǎn)噴桿。下放注漿管時為確保土體潤滑度能夠滿足施工要求，施工人員可以向土體噴少量水或漿液。當下放過程中遇到較硬的土層時，應將噴桿轉(zhuǎn)速適當降低。在孔口有漿液冒出后應進行2min-3min 左右的靜止噴漿，然后在對噴具進行提升。施工單位在旋噴過程中應確保供漿系統(tǒng)與旋噴作業(yè)協(xié)調(diào)配合，并要加強對孔內(nèi)土層的觀測，及時調(diào)整注漿壓力和注漿量，且應動態(tài)檢測進漿以及回漿比重。并對各項施工技術參數(shù)進行準確、詳細地記錄。

在施工過程中可以利用高壓泵或者其他高壓發(fā)生設備產(chǎn)生高壓水噴射流，且噴射流壓力應達到30MPa，以形成圓筒狀氣流，其壓力應控制在0.6Mpa-0.8MPa 之間，以便利用同軸圓筒狀氣流和高壓噴射流對土體進行噴射沖切。當土體中有較大空隙形成時，施工人員應及時利用泥漿泵充填漿液，注漿壓力一般應控制在0.2Mpa-0.3MPa之間。在注漿的過程中應一邊旋轉(zhuǎn)噴桿一邊按照設計標高緩緩提升噴具，提升速度應控制唉0.1m/min—0.12m/min 之間，以確保土體能夠被切削破碎以及攪拌均勻充分。施工人員應對成樁直徑進行嚴格檢測。在對注漿管進行分次卸管施工時，施工人員應將搭接長度控制在100mm 以上，以保證固結(jié)體結(jié)構(gòu)的完整性。在施工過程中如發(fā)生停機現(xiàn)象時，重新啟動注漿設備時應確保注漿管的搭接長度能夠達到100mm 以上。在完成高壓噴射施工后，施工人員應將注漿管迅速拔出，且應對注漿管進行徹底的清理，避免注漿管被殘留的水泥漿等雜物堵塞，以便進行循環(huán)利用。

2.3.3 降水施工中的回灌技術要點

回灌施工時，施工人員應將水表、止水閥以及回水閥等設置在回灌井上，并通過連接管連接水泵、積水總管以及降水管，從而形成完整的降水及回灌體系。施工人員應對回灌井口進行密封處理，避免在回灌過程中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象?；毓嗲?，施工人員應通過水位觀測井的設置加強觀測地下水水文變化情況，在回灌前后分別應按照每天2 次的頻率開展觀測工作，以及時掌握地下水水位。在回灌過程中應注意合理控制回灌壓力以及回灌水量，且應避免回灌水體內(nèi)有土或砂等固體雜質(zhì)存在，以防止其對回灌效果產(chǎn)生不利的影響。在回灌的過程中，抽水機運行仍應保持正常，且施工人員應每隔12h 進行一次水位觀測，動態(tài)檢測水位變化。在基坑工程地下水水位處于基本穩(wěn)定狀態(tài)后，應每天進行一次觀測，以便對回灌水量進行相應的調(diào)整。在停止基坑降水作業(yè)后，應繼續(xù)進行一段時間的觀測，當?shù)叵滤换謴椭琳Ｋ胶?，就可以停止回灌施工了?/p>

2.4 該基坑工程土方開挖施工技術分析

在該基坑工程的土方開挖施工中采用了常規(guī)順序開挖技術。在正式開挖施工前，施工人員應準確測放基坑邊線，且應以分段以及分層方式進行開挖作業(yè)。施工人員應按照施工技術方案要求準確掌握開挖施工順序，以及分段長度和分層厚度，同時應確保開挖坡度符合技術標準，以確保積水能夠順利排出。在基坑工程的開挖過程中應準確控制標高，且應在一定高度的基底上將水平線抄出，以確?；訕烁吣軌蚺c設計標高相一致。土方開挖至底層時應采取人工清底方式，以盡量減少對土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。在開挖至邊坡時應加強對開挖土方量的控制，避免出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象，并要減少擾動周圍土體。此外，在開挖過程中應及時施作支撐結(jié)構(gòu)以及相關的排水設施等，且作業(yè)面寬度應達到施工要求，以保證基坑工程土方開挖施工的質(zhì)量安全。

2.5 該基坑工程邊坡支護施工技術分析

2.5.1 清理坡面施工技術要點

在該基坑工程的邊坡支護施工中采用的是土釘墻施工技術。應用土釘墻施工技術前，施工人員應首先按照設計放坡標準進行土方開挖作業(yè)，并通過人工作業(yè)方式對基坑邊坡進行修整，以確保其坡率符合設計要求。施工人員還應對邊坡坡面進行清理，為后續(xù)的土釘安裝施工創(chuàng)造有利條件。

2.5.2 制作安裝土釘施工技術要點

在本次基坑工程的邊坡支護施工中采用的是規(guī)格為φ22 的鋼筋作為土釘桿體材料。在制作土釘是首先對鋼筋進行除銹以及調(diào)直處理。在鉆進成孔施工時采用了麻花鉆機設備。施工人員應準確測放鉆孔孔位，且應對施工現(xiàn)場進行整平加固處理，作業(yè)面寬度應達到4m 以上。在鉆進過程中應準確控制鉆孔直徑，且成孔傾角應控制在10°-15°之間。在完成鉆進作業(yè)后應對孔內(nèi)雜物進行清理。安裝土釘施工時應同時向孔內(nèi)放入錨桿和注漿管，且注漿管管端應與孔底保持50mm-100mm 左右的間距。施工人員應保證桿體與鉆孔中心線以及鉆孔傾角角度相同，且應防止桿體在下放是出現(xiàn)被壓彎或者扭曲等問題。為確保桿體與鉆孔中心對正，施工人員可以將定中支架以2m 間距設置在桿體軸線方向上。

2.5.3 漿液灌注施工技術要點

施工單位應根據(jù)設計標識對注漿材料的質(zhì)量性能進行嚴格的控制，水泥漿應采用M10 型號，且水灰比應控制在0.4-0.45 之間.施工人員應均勻攪拌漿液，且應對漿液進行過篩處理，以確保漿體具有較好的工作性能。在漿液初凝前應將所有制備完成的漿液使用完畢，以避免管路被漿液堵塞。在注漿過程中應通過泵送擠壓方式向孔底輸送漿液，且注漿口應保持在漿面下方。施工人員應合理控制注漿壓力以及注漿量，注漿量的充盈系數(shù)一般應控制在1.1-1.3 之間，比理論計算量略大，以確保漿液能夠從孔底向孔口充填飽滿，且應。當孔口部門有漿液溢出時，注漿應停止。如果在注漿過程中的注漿壓力在0.4Mpa-0.6MPa 之間，且排氣管已無氣體排出時，也應將注漿作業(yè)停止。注漿時如果出現(xiàn)漿液凝固導致無法充滿錨固體時應即時采取補漿措施。施工人員在注漿施工時應注意控制注漿管高度，當漿液溢出孔口時應將及時拔出注漿管。在把關過程中應避免對鋼筋造成擾動。對外露鋼筋應采取必要的清理以及保護措施。

2.5.4 綁扎鋼筋網(wǎng)施工技術要點

在該基坑工程邊坡支護施工中采用了規(guī)格為φ6.5@250 規(guī)格的鋼筋進行鋼筋網(wǎng)的制作。在綁扎鋼筋網(wǎng)施工時，施工人員應將鋼筋搭接長度控制在300mm 以上，且鋼筋應與坡面之間保持30mm 左右的空隙。同時，施工人員應將保護層墊塊設置在基坑邊坡護面內(nèi)，且應將鋼筋保護層的厚度控制在20mm 以上。在連接鋼筋網(wǎng)和土釘施工時，施工人員應在土釘端部平行設置與土釘桿體直徑相同的鋼筋，并通過焊接方式將其與加強筋連接。而加強筋則應緊貼在鋼筋網(wǎng)的外側(cè)，避免桿體在混凝土噴射施工時出現(xiàn)晃動的情況。

2.5.5 混凝土噴射施工技術要點

在噴射混凝土施工前，施工人員應首先對噴射設備狀態(tài)進行詳細的檢查，確保設備運行良好且無漏料或者漏氣等現(xiàn)象存在。施工人員還應對施工電路狀態(tài)以及混凝土等施工材料的質(zhì)量性能進行嚴格的檢測，確認各項指標參數(shù)均達到施工技術標準后才能開始混凝土噴射施工。在該基坑工程的施工中，混凝土混合料制備采用的是普通硅酸鹽類型水泥，其標號為P.042.5，所選擇的砂石料為中砂以及粒徑在0.5cm-1cm 之間的碎石。漿液水灰比控制在0.45。在噴射混凝土施工時應先對作業(yè)面進行徹底的清理，并利用算鋼筋等材料作為混凝土噴射厚度的控制標識，作為施工控制的參照。在混凝土噴射過程中，施工人員應將噴頭垂直于作業(yè)面，且應將噴頭與作業(yè)面之間的間距控制在0.5m-1m 之間。在噴射過程中應均勻平整，且合理控制噴面的濕潤度，避免出現(xiàn)干斑或流淌等問題。同時，混凝土護面層應上翻至地面部分，且寬度應控制在1.5m，之后應通過錨釘?shù)葘⑵浯怪惫潭ɡ喂獭?/p>

結(jié)語：

當施工現(xiàn)場場地條件較為復雜時，施工單位在開展基坑工程建設前應詳細勘查場地情況，準確掌握施工現(xiàn)場地質(zhì)水文特征以及基坑工程與相鄰道路、構(gòu)筑物以及地下管網(wǎng)設施之間的關系，以科學的制定降水，土方和邊坡支護技術方案，合理選擇各項施工技術工藝，為保證基坑工程的施工質(zhì)量安全奠定良好的基礎。在基坑工程的施工過程中則應做好技術交底工作，確保所有現(xiàn)場施工人員均能夠準確掌握基坑降水、土方以及邊坡支護等各項技術要點，施工操作應標準規(guī)范，從而全面提高基坑工程的施工質(zhì)量和效率，促進我國建筑施工技術水平的發(fā)展進步。