濱海灘涂人工回填場地基坑支護方案比析

溫道軍 胡豐產 李 奇

(河南省核工業地質局，河南信陽 464000)

1 地質概況

濱海灘涂場地內雜填土、填石屬較強透水層;填砂屬強透水層;淤泥屬隔水層;殘積土、全風化巖屬弱透水層;強風化巖屬較弱～中等透水層;中風化巖、微風化巖屬較弱～弱透水層，為場地深部主要含水帶。殘積土與下部各風化帶基巖呈漸變過渡關系，無明顯分界面。場地殘積土與風化基巖之間均存在一定的水力聯系。地下水受海域海水的動態影響，高潮時海水補給地下水，低潮時地下水向海域排泄。

2 沖孔灌注樁施工存在的問題

采用沖孔灌注樁，樁間加二重管高壓旋噴樁，在土方開挖過程中大部分止水樁在海水漲退潮幅度范圍內會存在斷樁及孔洞現象，無法達到原設計的止水要求。同時由于地下水的作用，容易因為泥漿比被地下水稀釋造成孔洞坍塌。另外，在樁灌注時，潮汐作用下，地下水的突然涌出，容易造成斷樁的現象，成樁效果得不到保證，地下土層的復雜性也使得沖孔灌注樁應用受到限制。

3 解決方案

考慮到濱海灘涂地的特殊性，可考慮以下方案:

1)在沖孔圍護樁間加沖孔素土樁。

2)在鎖口梁外側加一排二重管高壓旋噴樁。

3)采用三軸攪拌樁止水。

4)采用鋼板樁止水。

4 方案比析

4.1 素混凝土樁

素混凝土樁是采用沖孔樁機在已施工完成并達到一定齡期的支護樁樁間成孔，在成孔過程中將支護樁的保護層一并沖除，達到要求的深度后灌注素混凝土。比較適用于土層中存在回填石的場地，采用旋噴樁無法成樁的情況下使用。素混凝土樁雖然施工工藝簡單，但承載力低，不能承受較大的剪力和彎矩，施工工期較長，因此較少使用。

4.2 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁是通過注漿管的噴嘴在空壓機的助力下將漿液注入土層，漿液在高壓作用下對土層進行切割和注射，即高壓旋轉的噴嘴將水泥漿或復合漿噴入土層與土體混合，進而使土層提高防水性能及強度。

1)方案特點。

設備要求低，對工人的操作水平要求不高，噪聲較低、占地少，但容易污染環境，對于特殊的不能使噴出漿液凝固的土質不宜采用。

2)適用范圍［1］。

a.高壓旋噴樁適用于處理軟弱地基，包括粘性大的土層、碎石土層、砂性土層。

b.對于一些比較復雜，影響注漿效果的土層，宜進行試驗，根據試驗的效果判定是否適用。

c.高壓噴射注漿法應用廣泛，包括改擴建工程的地基加固，圍堰加固等。

d.對地下水流速過大或已涌水的工程，應慎重使用。

3)工作原理。

高壓旋噴注漿是在空壓機的作用下，將漿液通過注漿管注射到預定的位置，因旋噴和強噴工藝，漿液與土混合凝固后，形成圓柱樣的樁柱。

高壓旋噴一般分為單重管法、二重法和三重管法［2］。注漿液僅僅含有水泥漿即為單重管法，如果除高壓水泥漿外還有空氣即兩種介質就稱為二重管法，二重管法高壓注漿的作用還有高壓空氣的作用，兩種力的耦合下增強注漿的穿透力，可以實現更好的效果。三重管法中的三重主要三種介質，高壓水泥漿、水、空氣，介質能量的耦合類似于二重管法，但三種力的耦合效果強于二重管法。

4)成樁機理。

高壓噴射流沖擊破壞土體的同時也有使漿液與土體攪拌混合的功能［3］。

a.高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式沖擊破壞土體，使土體出現空穴，土體裂隙擴張。

b.多種介質的耦合作用。在旋噴的過程中，旋噴和提升必然會產生管下和周邊的空隙，注漿液在高壓下，對空隙進行填充和滲透，并在攪拌的作用下，混合在一起，凝固后形成柱狀體。

c.擠壓效果。介質在高壓的作用下，對周邊有個擠壓作用，從而起到擠壓的效果。

4.3 SMW工法“三軸攪拌機”樁

SMW工法是指水泥土深層攪拌樁墻體中，按一定型式插入H型鋼，成為一種勁性復合圍護結構。這種結構抗滲性好，剛度大，構造簡單，施工簡便，工期短，無環境污染。該方法的施工主要步驟有:準備、開挖導向溝;樁機就位;制攪拌樁。該方案止水效果較好，但施工機械較少及施工工作面要求達到16 m寬，且造價也較高。工藝特點、加固原理及成樁機理與高壓旋噴樁施工工藝相似。

主要特點有:

1)施工對周邊的土層擾動小，不會造成臨近房屋沉陷或傾斜、管線移位、道路路面裂縫等。

2)止水效果好。因其充分攪拌，形成墻體，所以有良好的止水效果。

3)適用性廣。可用于粘性土、粉土、砂土、黃土等。

4)可用于深基坑，特別是需要止水效果好，基坑深、地下出水多的工程。

5)工期較短。在一般情況下，為地下連續墻的1/3。

6)產生的廢土量少。

4.4 拉森鋼板樁

拉森鋼板樁用途廣泛，可用于碼頭、卸貨場、堤防護岸、護墻、擋土墻、防波堤、導流堤、船塢、閘門等;在臨時性構筑物上，可用于封山、臨時擴岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設臨時溝渠開挖的擋土、擋水、擋沙等;在抗洪搶險上，可用于防洪、防塌陷、防流沙等。

主要特點有:

1)高質量(高強度，輕型，隔水性良好)，但成本較高;

2)施工工藝簡單，工期較短、耐久性良好;

3)建設費用低、可重復利用;

4)環保效果好，取土量和混凝土使用量都較少;

5)時效性較強，可用于救災搶險等;

6)使用鋼板樁材料，能夠簡化檢查性材料和系統材料的復雜性。

5 濱海灘涂人工回填場地基坑的特點

1)潮汐作用。濱海場地處于海邊，每天兩次潮汐，在退潮時地下水位低，漲潮時地下水位高，而且潮水對地下水有推高作用。

2)灘涂的地質特點。灘涂位于岸邊，對海泥有個堆積作用，最后形成淤泥層。特別是部分濱海地區，原用于漁場。

3)人工填土。隨著濱海城市的經濟發展，因為海景對地塊價值的提升作用，在土地稀缺的地方，部分地區開始對灘涂進行改造開發，在進行地基處理時，一般采用換填法，將淤泥層進行挖除，然后回填砂性土并進行夯實。砂性土的特點是滲透性強，進行基坑開挖時，在地下水的作用下容易產生管涌、坍塌等現象。

4)濱海的土質復雜，雜填土、有機土層含量高，海水對鋼筋的腐蝕性大。

6 方案選擇原則和結論

方案的選擇原則要求工藝簡單、安全性好、經濟性強，能滿足止水和加固的作用和工期的要求。在對濱海灘涂人工回填場地特點的分析，并對各方案的比較，我們可以得到以下結論:

1)在沖孔圍護樁間加沖孔素土樁，止水效果好，但會造成鎖口梁局部破壞，且施工工期較長。

2)在鎖口梁外側加二重管高壓旋噴樁，施工工期較短，因靠海邊較近且止水段均為吹填砂，受潮汐影響，成樁質量難以保證，止水效果不好。

3)采用三軸攪拌樁止水，止水效果較好，可用于較深的深基坑，但施工機械較少及施工工作面要求達到16 m寬，且造價也較高。

4)采用鋼板樁止水，施工進度及質量較好，時效性強，但成本較高。

因此，對于濱海灘涂人工回填場地，回填土種類及碾壓的質量、潮汐大小等都影響著方案的選擇。

［1］JGJ 79-91，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］徐至鈞，全科政.高壓噴射注漿法處理地基［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［3］葉觀寶.地基加固新技術［M］.北京：機械工業出版社，1999.

［4］任瑞合.深基坑加深支護設計方案選擇和施工［J］.山西建筑，2012，38(10)：68-69.