淺析泵站深基坑排樁支護(hù)施工技術(shù)

劉錫豪

（廣東省東莞市常平鎮(zhèn)水務(wù)工程運(yùn)營中心, 廣東 東莞 523560）

1 工程概況

松崗泵站等別為Ⅲ等,規(guī)模為中型,屬于拆除重建工程,周邊是建成區(qū)?；涌偯娣e為3282 m2,基坑外形呈“Y”形狀,泵房基坑深度5.40 m～9.40 m,最深處位于泵房右側(cè),周邊有建筑物及現(xiàn)狀路,前池基坑深度4.80 m～8.60 m。基坑?xùn)|側(cè)為寒溪河河堤,西側(cè)為崗梓牌坊,西南側(cè)為恒利五金廠,北側(cè)為恒峰廠和現(xiàn)狀路,基坑周邊建筑物密集,環(huán)境復(fù)雜,基坑支護(hù)施工難度大?；訃o(hù)樁與周邊環(huán)境平面見圖1。

圖1 基坑圍護(hù)樁與周邊環(huán)境平面示意圖

2 工程地質(zhì)水文及周邊環(huán)境條件

2.1 地質(zhì)條件

場地地層具體分述如下：

1）填土層（Q4ml）。①壓實(shí)填土：由粘性土夾碎石組成,

2）沖積層（Q4al）。②-1粉質(zhì)粘土：由粉粘粒組成,層厚1.80 m～7.60 m。②-2淤泥質(zhì)土：層厚1.50 m～7.10 m。

3）殘積層（Q4el）。③粉質(zhì)粘土：由粉粘粒組成,層厚2.80 m～12.20 m。

4）下古生界巖層（P）。④-1全風(fēng)化石英砂巖：為極軟巖,層厚4.70 m～5.70 m。④-2強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖：層厚0.60 m～10.60 m。④-3中風(fēng)化石英砂巖：巖芯呈塊狀構(gòu)造,為較軟巖。

2.2 水文條件

沿線所經(jīng)地段地下水,可劃分為松散層類孔隙水及基巖裂隙水。

松散層類孔隙水分布在第四系土層,場區(qū)主要為填土層、淤泥、粉質(zhì)粘土等,透水性較強(qiáng)。

基巖裂隙水賦存于基巖風(fēng)化裂隙帶中,其水量貧乏。鉆孔綜合穩(wěn)定水位：1.10 m～4.60 m,水位高程為2.39 m～3.92 m；河水位深度在1.10 m～1.50 m。

2.3 場地周邊環(huán)境條件

基坑場地緊鄰工業(yè)廠房、市政道路、江河堤防等建筑物,具體如下：基坑西南側(cè)為恒利廠,與基坑最短距離約2.4 m；西側(cè)為崗梓牌坊,與基坑最短距離為0.8 m；北側(cè)為恒峰廠和市政路,與基坑最短距離為10 m；東側(cè)為寒溪河河堤?；娱_挖對(duì)鄰近建筑物位移、沉降影響大,整體施工難度大。

3 基坑支護(hù)類型分析

基坑工程核心問題是擋土支護(hù)和排降止水[1],在城市建筑密集區(qū)、軟弱土層地基上廣泛使用的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型有：鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁、地下連續(xù)墻、攪拌水泥土墻等支護(hù)型式。降低地下水常用方法：輕型井點(diǎn)、深井井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)等方法。

地下連續(xù)墻支護(hù)整體性、剛度及抗?jié)B防水性能好,但施工時(shí)需要大型機(jī)械設(shè)備、現(xiàn)場施工需建造泥漿循環(huán)設(shè)施、單元接頭處理難度大且造價(jià)費(fèi)用高、軟弱淤泥質(zhì)土和含漂石的巖基上施工困難。

鉆孔灌注樁具有：（1）廣泛適用性。適合軟弱地基（淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏性土）和水下施工,符合本工程地質(zhì)條件。層厚1.20 m～5.20 m。（2）較大承載力。鉆孔灌注樁可靈活增加樁長、樁徑以提高承載力,適宜作水工永久結(jié)構(gòu)。（3）施工成本低。鉆孔灌注樁一般現(xiàn)澆,相比預(yù)制樁,更節(jié)約成本。（4）施工對(duì)環(huán)境影響小。鉆孔灌注樁不擠壓周邊土體,不對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生振動(dòng)和沉降破壞,可有效減少對(duì)恒利廠、崗村牌坊、恒峰廠和現(xiàn)狀道路振動(dòng)沉降影響。

高壓旋噴樁具有：（1）適用大多數(shù)土類,能在淤泥質(zhì)土、粘性土等眾多土類施工,適用本工程第四紀(jì)的沖積巖、殘積層等地質(zhì)條件,止水效果良好,加固效果穩(wěn)定。（2）施工及設(shè)備操作簡單、施工速度快,能在狹小場地施工,適合本工程基坑與周邊建筑物距離近、施工場地狹小等情況。（3）低噪音、小振動(dòng)。因振動(dòng)效應(yīng)小,能有效防止對(duì)恒利廠、恒峰廠、崗梓牌坊等建筑物的振動(dòng)破壞。（4）防水性能好。缺點(diǎn)：樁身強(qiáng)度低、擋土抗側(cè)移性能較差。

4 本工程特點(diǎn)、難點(diǎn)及解決措施

4.1 本工程基坑特點(diǎn)

本泵站工程在建筑物林立的城區(qū)修建,采用基坑支護(hù)方式,并且具有以下特點(diǎn)：一是基坑支護(hù)體系作永久結(jié)構(gòu),需考慮長期荷載對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響。二是泵站基坑臨河開挖,周邊地下水量大、水位高,滲流作用影響基坑支護(hù)安全。

4.2 本工程基坑難點(diǎn)

本基坑開挖深度較深,且開挖面積較大,周邊建筑林立,且基坑開挖面上下均為土質(zhì)條件較差的淤泥質(zhì)粉土,考慮基坑開挖周期較長對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較不利,由此引發(fā)的“時(shí)空效應(yīng)”[2]等對(duì)基坑的位移、整體穩(wěn)定等一系列技術(shù)參數(shù)均不利,本次基坑圍護(hù)對(duì)支護(hù)體系的整體要求非常高。

4.3 解決措施

根據(jù)本泵站基坑土質(zhì)條件差、支護(hù)結(jié)構(gòu)作永久結(jié)構(gòu)且承載力要求高、周邊建筑物離基坑近且工期短等特點(diǎn)。松崗泵站基坑布置在透水性較強(qiáng)、地下水位高的軟弱土層上,周邊緊鄰眾多建筑物,臨河軟弱土層基坑的變形和穩(wěn)定對(duì)建筑安全影響大。可見,為保障基坑自身和建筑物安全,擋土、止水是該基坑工程的核心問題。

結(jié)合灌注樁和旋噴樁的優(yōu)點(diǎn),采用灌注樁與旋噴樁搭接,形成擋土止水的單排樁結(jié)構(gòu)（見圖2）。若需提高排樁的整體抗側(cè)移和抗彎強(qiáng)度,可將單排樁調(diào)整為前后雙排樁,通過連系梁把前后雙排樁的冠梁相連,形成門式雙排擋土結(jié)構(gòu)（見圖3）。排樁具有成本低、布置靈活、施工工藝簡單、無擠土、無振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)[3]。

圖2 單排樁搭接示意圖

圖3 雙排樁平面示意圖

綜上所述,從基坑的安全、穩(wěn)定、施工造價(jià)經(jīng)濟(jì)、縮短工期、提高基坑施工效率等因素綜合考慮,本基坑采用以鋼筋混凝土鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁組成排樁為主要支護(hù)形式對(duì)泵站基坑進(jìn)行支護(hù)和止水,局部為雙排灌注樁抗側(cè)移。基坑支護(hù)布置平面見圖4。

圖4 基坑支護(hù)布置平面示意圖

5 支護(hù)施工及要點(diǎn)

5.1 支護(hù)施工順序

場地平整→灌注樁、旋噴樁施工→冠梁施工→基坑土方開挖

5.2 排樁施工要點(diǎn)

旋噴樁與灌注樁施工搭接成排樁需重點(diǎn)處理好樁與樁搭接時(shí)施工時(shí)間配合問題和旋噴樁的垂直度問題。關(guān)于樁與樁搭接時(shí)施工時(shí)間配合問題。需重點(diǎn)做好旋噴樁與灌注樁施工時(shí)間安排,并做好成樁記錄,旋噴樁成樁2 d～7 d間適時(shí)開展灌注樁搭接施工,防止搭接施工中旋噴樁未初凝造成灌注樁成樁出現(xiàn)塌孔或旋噴樁強(qiáng)度增強(qiáng)造成灌注樁搭接施工阻力太大。關(guān)于旋噴樁的垂直度問題。保障噴射注漿管的允許傾斜度不大于1%,鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置偏差不得大于50 mm,從而保證旋噴樁的垂直度,避免旋噴樁與灌注樁搭接出現(xiàn)止水不良、基坑漏水等現(xiàn)象。

5.2.1 旋噴樁施工要點(diǎn)

本工程采用Φ600 高壓旋噴樁止水,樁長為7 m～12 m,間咬合200 mm,旋噴樁與灌注樁咬合200 mm。旋噴樁采用跳打法施工,工藝為單管旋噴法,施工流程：定孔→鉆機(jī)到位→鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高→高壓旋噴→邊噴邊提升→旋噴成樁。重點(diǎn)施工參數(shù)：漿液壓力20 MPa,流量80 L/min,噴嘴孔徑2 mm,水灰比1∶1,旋轉(zhuǎn)速度16r/min,提升速度20 cm/min,注漿外徑60 mm,固化劑：42.5普通硅酸鹽水泥,摻入比大于25%。

旋噴樁完工后,經(jīng)對(duì)樁土層滲透檢測（滲透系數(shù)＜1×10-7cm/s）符合設(shè)計(jì)要求。采用抽芯法對(duì)成樁28 天的旋噴樁進(jìn)行檢測,樁強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

5.2.2 灌注樁施工要點(diǎn)

本工程采用Φ800和Φ1000鉆孔灌注樁,水下澆筑C30商品砼。灌注樁施工流程：護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→開孔及鉆進(jìn)→鉆孔檢查、清孔成孔→鋼筋籠的制作及入孔→拼接及下放導(dǎo)管→水下灌注砼。灌注樁重點(diǎn)做好鉆孔、鋼筋籠制作、水下灌注混凝土等關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量控制。

（1）鉆孔。在粘性土層中鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)加快鉆進(jìn)速度；在易坍孔的砂土、軟土等土層鉆進(jìn)時(shí),宜采用低速、輕壓鉆進(jìn),保證護(hù)壁穩(wěn)固且孔位水平位移≤50 mm、垂直度≤0.5%。

（2）鋼筋籠制作安裝。鋼筋籠采用現(xiàn)場焊接,外徑比設(shè)計(jì)孔徑小100 mm,主筋保護(hù)層為50 mm。同時(shí),將鋼筋籠應(yīng)平穩(wěn)垂直吊放入孔,并對(duì)鋼筋籠設(shè)置防浮鋼管支撐定位。

（3）樁身水下砼灌注。灌注前,導(dǎo)管內(nèi)先用鐵絲懸掛隔水塞并灌入0.1 m3～0.2 m3的1∶1.5水泥砂漿,再水下灌注砼,導(dǎo)管應(yīng)插入砼中0.8 m～1.3 m。樁頭頂部混凝土超灌高500 mm,以保障樁頭質(zhì)量。

5.2.3 樁頂冠梁施工要點(diǎn)

支護(hù)排樁完工后開展樁頭開鑿工作,排樁鋼筋與冠梁鋼筋搭接牢固,鋼模板安裝后現(xiàn)場澆灌C30混凝土。

5.3 土方開挖施工要點(diǎn)

土方開挖施工重點(diǎn)做好先撐后挖、逐層分段開挖、嚴(yán)禁超挖、土方隨挖隨運(yùn),支護(hù)樁強(qiáng)度和靜截檢測合格后,采用機(jī)械開挖基坑上層土方至冠梁標(biāo)高,然后澆筑樁頂冠梁。待冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,安裝鋼管內(nèi)支撐并施加預(yù)應(yīng)力,待預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后開挖土方。土方逐層分段開挖至基坑底板標(biāo)高以上30 cm,利用水準(zhǔn)儀控制基底標(biāo)高,防止土方超挖。

6 基坑及周邊建筑物變形監(jiān)測

對(duì)泵站基坑及周邊建筑物開展施工變形監(jiān)測,對(duì)位移、沉降變形監(jiān)測日期為2020年10月26日～2021年7月30日,基坑開挖施工日期為2020年12月26日～2021年7月20日。

從基坑監(jiān)測相關(guān)資料可得,支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部位移變化量為-2.1 mm～18.4 mm,基坑開挖施工期間位移變化量最大值為18.4 mm,累計(jì)沉降值為+0.13 mm～-18.08 mm,基坑開挖施工期間沉降量最大值為-18.08 mm；恒利五金廠監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降值為-3.65 mm～-4.39 mm,基坑開挖施工期間沉降量最大值為-4.39 mm；崗梓牌坊監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降值為-0.99 mm～-2.56 mm,基坑開挖施工期間沉降量最大值為-2.56 mm；恒峰廠監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降值為-1.08 mm～-2.15 mm,基坑開挖施工期間沉降量最大值為-2.15 mm；基坑周邊道路監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)沉降值為-8.49 mm～-13.72 mm,基坑開挖施工期間沉降量最大值為-13.72 mm。

從基坑工程監(jiān)測結(jié)果可得,基坑及周邊建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)均在規(guī)范允許值（±20 mm）范圍內(nèi),施工期間未出現(xiàn)較大變形、位移、沉降,實(shí)現(xiàn)了支護(hù)安全、施工安全的目標(biāo)。

7 結(jié)語

水利泵站基坑支護(hù)具有臨河軟土地基布設(shè)、支護(hù)作永久結(jié)構(gòu)等個(gè)性特點(diǎn),同時(shí)也具有受土質(zhì)、水文、周邊環(huán)境共同影響等建筑工程基坑的共同點(diǎn),基坑支護(hù)成敗的核心在于擋土和止水,基坑施工抓住核心問題才能事半功倍。本工程采用排樁基坑支護(hù)措施,取得了良好的擋土和止水效果,保障了基坑自身和周邊建筑物安全及泵站項(xiàng)目的順利施工,說明鉆孔灌注樁+高壓旋噴樁組成排樁支護(hù)在建筑物密集、施工空間有限且高地下水位的珠三角地區(qū)是經(jīng)濟(jì)可行的。