巖溶地區(qū)深基坑止水和降水技術(shù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

（湖南省輕工紡織設(shè)計(jì)院 湖南長沙410000）

（湖南省輕工紡織設(shè)計(jì)院 湖南長沙410000）

止水和降水是深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，巖溶地區(qū)因地下水豐富，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，深基坑工程設(shè)計(jì)施工過程中和施工完成后，如何有效止水和降水，是支護(hù)工程是否成功的關(guān)鍵。本文針對(duì)長沙地區(qū)某超高層建筑深基埋設(shè)工程提出巖溶地區(qū)深基坑止水和降水設(shè)計(jì)技術(shù)，取得成功經(jīng)驗(yàn)，供類似工程參考。

深基坑巖溶止水降水

1 工程及場地概況

本工程位于長沙市湘江東岸，擬建建筑物高179.50m，地上45層，地下4層，總建筑面積119000m2。擬開挖基坑深度26.50m，基坑底面積約16500m2。

擬建場地西距湘江直線距離約330mm，地下水位埋深在0.5～0.70m之間，與湘江河水有密切水力聯(lián)系。場地上覆第四系雜填土層2.20～4.50m，粗砂層0.80-1.60m，可塑粉質(zhì)粘土4.70-8.50m，中細(xì)砂層1.80-7.90m，軟塑粉質(zhì)粘土1.50--9.70m，下伏基巖為石炭系灰?guī)r，巖溶發(fā)育，勘察過程中發(fā)現(xiàn)有十余處高約0.70～1.45m左右的溶洞，洞內(nèi)充填泥流、泥沙，巖溶水極豐富。各巖土層參數(shù)見表1：

表1 各巖土層特性參數(shù)表

2 深基坑工程特點(diǎn)

（1）擬建場地上覆土層厚達(dá)21.35～27.88m，其中中細(xì)砂層和軟塑粉質(zhì)粘土屬軟臥層，厚度達(dá)3.30～16.50m，地下潛水豐富，與湘江水有直接水力聯(lián)系。（2）下伏碳系灰?guī)r巖深發(fā)育，發(fā)現(xiàn)多處連通型溶洞，巖溶豐富，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)與湘江水有直接聯(lián)系。（3）擬建場地周圍均為密集高層建筑和城市主干道，降水極易誘發(fā)地面沉降危及周鄰建筑物及道路安全。場地地下水高水位、地下水水量豐富，水源量大，止水、降水是本深基坑穩(wěn)定、安全的核心和關(guān)鍵。

3 帷幕止水及降水方案

結(jié)合基坑支護(hù)采用地下鉆孔樁連續(xù)墻方案，在考慮施工場地條件許可的情況下，比選了深層攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鉆孔灌注樁等樁畢后，決定采用高壓旋噴樁，與鉆孔樁組成雙排式地下連續(xù)墻，起到基坑支護(hù)與止水帷幕雙重作用。基坑施工設(shè)計(jì)采用逆作法，考慮本場地地下水位高，水量豐富特性，為防范施工過程帷幕局部發(fā)生滲水、漏水進(jìn)而危及與支護(hù)工程安全的情況發(fā)生，在場地內(nèi)及周鄰采用局部降水措施。

4 止水帷幕設(shè)計(jì)

根據(jù)場地工程地質(zhì)情況，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)Ф1200＠1300mm鉆孔樁，止水帷幕設(shè)計(jì)Ф600＠350mm旋噴樁。高壓旋噴施工，按地層深度分別采用定噴和擺噴兩種方式。各設(shè)計(jì)參數(shù)見表2：

表2 旋噴設(shè)計(jì)參數(shù)表

在上部地層0-15m深度位置，按180°和225°兩種角度進(jìn)行擺高壓擺噴，在下部15.00-27.50m深度位置，采用定噴方式，可使樁體固結(jié)體呈扇形加固，并使噴射體相到交叉重疊，形成穩(wěn)固封閉墻體，起到止水作用。并與支護(hù)鉆孔樁有機(jī)結(jié)合，互為加固屏障。

旋噴樁設(shè)計(jì)入巖0.50m，遇溶洞后應(yīng)穿過溶洞底板0.50m，可有效解決巖溶水墻底繞流，并阻斷水流作用。

5 降水井設(shè)計(jì)

考慮場地高水位和豐富地下水因素，為確保旋噴樁施工和基坑土方開挖，設(shè)計(jì)采用井管降水。基坑外圍設(shè)計(jì)降水井16口，間距根據(jù)地層特點(diǎn)按25-45m布設(shè)，基坑內(nèi)布設(shè)降水井10口。降水井采用工程鉆孔成井，成孔直徑為300mm，為防止孔壁垮塌，采用鋼管護(hù)壁，孔壁與護(hù)壁管之間填礫石作過濾層。降水采用高揚(yáng)程泥漿泵，根據(jù)支護(hù)樁施工階段，單一井點(diǎn)或多井點(diǎn)同時(shí)降水根據(jù)施工進(jìn)展情況確定。基坑內(nèi)、外均布置水位觀測和沉降觀測點(diǎn)，及時(shí)掌握水位和周圍沉降情況。

6 施工工藝

設(shè)計(jì)采用三重管高壓旋噴工藝，壓力值為20MPa。采用高壓泵發(fā)出的高壓噴射水流及環(huán)繞圓筒狀氣流，進(jìn)行同軸噴射沖切土體，形成最大空隙，由高壓泥漿泵注入壓力為2-5MPa的水泥漿，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，促使水泥漿混合土體顆粒凝固成固結(jié)體，連續(xù)并橫向重疊搭接，從而形成地下連續(xù)墻。具體工藝參數(shù)見表3。

表3 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)表

旋噴采取自下至上、連續(xù)注漿方式，如換班或停工恢復(fù)，需向下搭接不小于500mm長度，考慮場地各種土層，根據(jù)密實(shí)度、含水量及土粒顆粒大小應(yīng)適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，以保證固結(jié)體的均勻和穩(wěn)定。

施工工序?yàn)椋翰骞茏鳂I(yè)：鉆孔定位→鉆探成孔→插旋噴管，插入到設(shè)計(jì)深度，過程當(dāng)中為防止泥砂堵塞噴嘴應(yīng)射水下插，水壓可控制在1.0MPa左右。旋噴作業(yè)：水泥漿液配置→設(shè)定流量、壓力、參數(shù)→旋轉(zhuǎn)噴射→提升噴射→凝固成樁。水泥漿液初凝時(shí)間應(yīng)提前試驗(yàn)，滿足本場地高水位、水量豐富特點(diǎn)，介質(zhì)漿液、水、空氣壓力、流量務(wù)必滿足設(shè)計(jì)參數(shù)，試驗(yàn)及施工過程并做好記錄。降水井作業(yè)：孔位測定→鉆探成孔→下井管→填礫→成井。在成孔過程中控制垂直度、深度。為防止鉆孔垮塌和縮徑，一定要確保井管居中、垂直、接頭牢固。填礫時(shí)要求檢查礫徑，按要求雙側(cè)對(duì)稱回填。抽水過程要及時(shí)量測水位，并作好記錄。

7 結(jié)語

采用高壓旋噴樁止水帷幕、大口徑降水設(shè)計(jì)工藝，與鉆孔樁基坑支護(hù)工程互為加固屏障，成功處理巖溶地區(qū)深基坑止水和降水問題，為基坑支護(hù)起到關(guān)鍵作用。本工程施工過程中，止水效果良好，同時(shí)有利的起到了增強(qiáng)加固支護(hù)體系的作用，設(shè)計(jì)工藝合理、安全，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

巖溶地區(qū)深基坑止水和降水技術(shù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

■劉星

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TV551.4+1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-477-1