淺析深基坑支護止水在某鋼廠連鑄連軋

中鋼集團工程設計研究院有限公司 100080

摘要：華北某鋼廠連鑄連軋旋流井及C10泵站是邯鄲地區較深的復雜結構地下工程，該工程采用了地下連接墻與土層錨桿聯合支護及止水方案，以及沖挖機成槽的施工工藝，很好地解決了該區地質條件復雜、地下水較豐富的深基坑施工難題，采用合理的施工方法開創了國產設備在該地區優質、高效、節省地完成該類型工程的先例。

關鍵詞：深基坑；復雜地質；沖挖機；成槽；連續墻

目前我國高層建筑和大型基礎設施建設正方興未艾，地下工程亦向超深及大型方向發展，深基坑施工技術運用得當否，直接影響到工程施工工期、安全、質量及業主的預算支出和投資回報。

華北某鋼廠投資引進先進的國外技術和設備建設的連鑄連軋旋流井及C10泵站工程是當時邯鄲地區最深的地下工程，我公司根據地質條件及現場實際情況，精心制定了地下連續墻及錨桿的止水支護方案，業主通過對方案的論證，認為方案經濟合理切實可行，決定采用并負責施工，工程實施后取得了成功。

1 工程概況

旋流井及C10泵站工程為連鑄連軋配套工程，其旋流井為圓形池，底標高為-22.3m，外壁直徑為19.6m，壁厚800mm，C10泵站為方井，長×寬為20m×13.15m，底標高為-20.35m，壁厚800mm，兩者凈距離0.7m，由兩層通廊連接。

旋流井及C10泵站，位于連鑄連軋工程腹地，四周距離在建工程均較近，東側距連鑄主廠房13m，北側距離壓泵房8m，南側距平流池3m，西側距綜合泵站10m，業主為搶工期，要求以上工程必須同時平行施工。

2 方案選擇

2.1 工程地質情況：

根據巖土工程勘察報告，該場地地層結構為：表層為雜填土，層底埋深0.4～0.6米，上部為第四系全新統沖拱積成因的粉質粘土，埋深2.1～3.3米，中部為第四系上更新統沖積粉質粘土，埋深5.0～6.6米，下部為第四系中下更新統冰水沉積的粗礫卵石層，埋深9.5～11.5米，此層部分區域膠結堅硬，底部為第三系粘土巖。

2.2 方案設計思路：

2.2.1 該工程為招投標項目，所采用的止水支護方案費用必須適中。

2.2.2 該工程四周均有在建構筑物；距離較近，最近距離只3米（二次平流池），周邊工程基礎埋深較淺，且平行施工，因此在粘土巖上部至周邊淺基礎底標高土體必須支護，且支護結構要求有足夠的強度、剛度及抗變形能力（周邊施工有重型機械走動）

2.2.3 由于地下水位較高，穩定水位埋深為2.5～3m，③、④層粉質粘土為濕陷性黃土；⑤-1⑤-2為砂卵石層，為孔隙承壓水，見水均流動、塌方，因此該支護必須將粘土巖以上地下水切斷，方能確保本體工程正常施工。

2.2.4 -12.5m以下粘土巖自然狀態下雖較堅硬，但暴露遇水浸蝕風化較快，接近粘土，而粘土巖存在有裂隙水，此層亦要采取措施處理。

2.3 方案確立：

2.3.1 由探挖可知工程所在區域地下水位已降至-5m以下（主廠房工程施工降水），平流池底標高為-4.5m，確定-4.5m以上采用放坡開挖，放坡系數取0.5，邊坡采用土釘結合鋼絲20厚1：2.5水泥砂漿覆蓋防護。

2.3.2 粘土巖以上（-4.5m ～ -12.5m）采用地下連續墻配合錨桿支護止水，地下連續墻頂標高-4.5m，底標高-14.5m.錨于粘土巖中2m，墻厚0.6m，砼強度等級C25，抗滲等級S8，槽段間墻體采用鎖口管柔性連接。

基坑形式平面圖 剖面圖

2.3.3 連續墻設置兩層錨桿，連續墻在錨桿部位按要求預埋DN180套管。墻頂設置一道1.0m×0.6m砼壓頂圈梁；地下連續墻鋼筋錨固于圈梁中，使之形成整體。支護結構見圖2圖3，經計算，第一層錨桿錨頭標高-5.0m，傾角13°，間距1.5m，錨固體直徑150mm，錨桿長度19m；第二層錨桿錨頭標高-12.0m，傾角15°，間距1.5m，錨桿長度為15m。

2.3.4 -12.5m以下圓井（旋流井）采用鋼筋砼支護，護壁每層高1.2m，厚0.4m采用雙層雙向鋼筋網；上層護壁豎向鋼筋均按35d錨固于下層護壁砼內形成整體，形式同人孔樁成孔。

3 施工技術

3.1地下連續墻結構施工

3.1.1 導墻施工：

考慮到地連墻施工期間，導墻承受的荷載情況，導墻采用倒“L”形，為保證導墻嚴密不跑漿，采用現澆鋼筋砼結構，壁厚325mm，高1400mm，槽寬650mm，比地連墻寬50mm，作為下步沖槽施工余量。

導墻主要起導正沖槽方位及墻體垂直度，儲存泥漿的作用，并作為鋼筋籠吊放的基準，故導墻軸線垂直度及頂面標高是導墻施工控制要點。

3.1.2 成槽施工

由于地連墻必須穿過膠結層，并進入粘土巖3-4m，本工程采用國產300型沖挖機成槽，沖孔成槽采用跳沖法，施工順序如下圖所示：槽段共分為20個，十個一期槽，十個二期槽，平均槽長6m左右，施工時先施工一期槽，再施工二期槽。為保證工期，需多臺沖挖機同時施工。

A.沖孔 B.在兩孔之間沖孔 C.對槽型進行修整

3.1.3 泥漿循環

成槽采用泥漿護壁，由于本場區②-④層為粉質粘土，可自行造漿，若自造泥漿不滿足要求時，少量使用膨脹潤土制漿進行調整，槽內泥漿比重為1.3～1.7t/㎡。

成槽完畢，下鋼筋籠前通過氣舉反循環清孔。鋼筋籠人槽后，用重錘檢查槽底沉碴厚度，測定泥漿濃度，如達不到標準，采用氣舉法二次清孔，直到滿足要求。

3.1.4 特殊情況處理措施

沖槽過程中，若遇到嚴重漏漿、槽壁坍塌的情況時，應立即提出錘頭并馬上回填粘土及補充新鮮泥漿，并向槽內加入木屑、鋸木等直至漏漿停止，槽內泥漿液面穩定后再開始施工。

在巖石層沖槽應采用低錘快落的作業方式，且通過錘上鋼絲繩在槽內所處位置，觀測錘頭跑偏。若遇到巖層為斜坡面沖錘時，應及時向跑偏位填片石糾偏。拋片石土作用使沖錘底面均落實，效果較好。

3.1.5 驗槽

成槽過程中的垂直度，靠觀測錘上鋼絲繩偏離導墻槽中心線的情況來控制，槽寬通過檢測錘頭直徑來控制；終槽后采用超聲波檢測儀測定槽壁垂直度，作為驗槽資料。

3.1.6 鋼筋籠安放

鋼筋籠采用兩點起吊；異形鋼筋籠吊點各不相同，應在加工中找準鋼筋籠重心及吊點，同時采取其它輔助措施，以確保鋼筋籠入槽時垂直，順利入槽。

換漿完畢，鋼筋籠應盡早入槽，減少砼澆筑時沉碴厚度，鋼筋保護層厚度不應小于70mm。

3.1.7 接頭施工

由于該地連墻為臨時工程，不作工程本體，為節約費用，接頭采用鎖口管柔性接頭，即在一期槽鋼筋籠入槽后砼澆筑前，將鎖口管垂直插入鋼筋籠兩端頭，鎖口管嵌入鋼筋籠內不小于200mm，砼澆筑前，需將砂包沉入鎖口管與后期槽體空隙填滿，以避免砼繞管流出堆積，給后期沖槽增加難度。后期槽段施工時，用接頭刷洗刷接頭，直至接頭刷提出地面時不夾帶泥為止，使兩期槽砼結合緊密。

3.1.8澆灌砼

砼采用雙導管水下澆灌工藝，即整個槽段安裝兩套導管，導管間距2～3m，導管底口距槽底為300～500mm，兩導管同步均勻下料，保持砼面呈水平狀態上升，質量控制點為：

a首罐有足夠的砼量將砼導管埋足夠的深度，且卸料時必須同時連續、高速；盡量短的時間內完成首罐澆灌，有效地置換出槽底濃漿；

b嚴格砼配合比，確保砼坍落度，盡可能短的時間內完成砼澆灌，澆筑導管埋入砼深度為1.5-6m，避免提空、堵管導至二次澆罐影響質量。

c砼技術參數為：強度等級C30，砼用水泥強度等級不應低于32.5MPa，水灰比應小于0.6，水泥用量不少于370kg/m3，砼入槽時的坍落度l80～220mm，砼澆注高度控制應比設計墻頂標高超灌0.5m，以滿足鑿除浮漿層要求。

地連墻砼澆注完畢，將墻頂挖出，進行地連墻頂壓頂圈梁的施工，將地下連續墻連成整體后進行下步錨桿工程的施工。

3.2 錨桿施工

按計算和經驗所確定方案，該工程由兩層錨桿組成，第一層錨桿錨頭標高-5.0m，第二層錨桿錨頭標高-12.0m，在進行錨桿施工作業前，土方均應挖至低于錨桿錨頭標高0.5m，便于錨桿施工且基坑土面平整，排水措施完善。

3.2.1 土層錨桿的施工工藝流程

3.2.2 成孔采用德國寶峨公司生產的KLEMM803型全液壓多功能錨桿鉆機。通過清水鉆進清孔，套管跟進護壁，鉆進過程中控制鉆進速度、轉速，達到預定深度。

3.2.3 錨桿桿體制作及安放：桿體按設計要求下料，按設計股數進行編簾，在錨固段每隔1-1.5m設置一對中支架，通過對中支架固定桿體，自由段用塑料薄膜包裹，兩端用防水膠布封口，在自由段和錨固段的分界處，用防水膠布綁孔牢固。注漿管由對中支架中插人，安放桿體時取出鉆桿，套管不取出。

3.2.4 注漿：注漿材料為水灰比0.4～0.45的純水泥漿，水泥用525#普通硅酸鹽水泥，注漿時自孔底向外注漿，邊注漿邊拔套管，直到水泥漿以孔口流出為止，孔口用粘土封住。

3.2.5 張拉鎖定：待水泥漿強度大于設計強度時，即進行腰粱安裝，張拉時首先進行預張拉，張拉力為0.1～0.2Nt；張拉荷載分級施加，分級卸荷；張拉至1.1～1.2Nt保持荷載10min，然后卸荷至鎖定荷載進行鎖定。

3.3 土方開挖

土方豎向開挖順序：挖第一層土至標高-5.5m→打第一層錨桿→挖第二層土至標高-12.5m一打第二層錨桿→挖第三層土至設計標高。挖第一、二層土時，使用兩臺反鏟，同時在基坑西側開挖運輸斜坡道，坡比1：10寬8m。土由裝載車直接運出場外。挖第三層土使用一臺反鏟坑內挖土、裝土，用50L、80L兩臺吊車將土吊至坑外，由裝載車運出場外。

4 結語

本工程按照上述方案實施完成比原定10個月的合同工期提前近一個月，且質量優良，無安全事故發生，經開挖證明，地下連續墻的施工是成功的，起到了擋土和止水的作用，取得了良好的經濟效益和社會效益。通過本工程得出以下幾點體會：

4.1地下連續墻成槽設備及方式目前國內主要有液壓抓斗等設備完成，但對于在地層中含有大塊卵石層、膠結層、類似粘土巖等土層中成槽其效果不佳或者費用很高。如果結合國內沖擊鉆設備的特點采取適當的方法施工，就能很好適應上述較硬的土層中施工，并能降低成本取得較大的經濟效益。

4.2土層錨桿施工與土方開挖交叉進行，互不影響，避免了由于使用內支撐而影響土方開挖和本體的施工，因此，地下連接墻與土層錨桿聯合支護在縮短工期，降低成本具有較大的優越性。

4.3地下連續墻成槽、槽段接頭的施工是本工程施工的難點和關鍵點，成槽設備的使用方法，護壁泥漿指標的控制，鎖口管的安放和拔出方法，二期槽段接頭的沖刷干凈等都是要嚴格按照要求實施，否則，達不到設計的目的，造成較大的質量隱患，甚至造成重大的安全事故和經濟損失。

參考文獻：

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