海邊細砂層深基坑鋼板樁支護與坑內輕型真空降水質量控制

官兆根 韶關市第一建筑工程有限公司

1.項目背景及地質情況

外羅風電項目由中國能源集團投資30億元，裝機總容量30萬KW，其中陸上集控中心項目包括GIS樓、無功補償樓、綜合樓、水泵房四個單體建筑，距離海邊僅480米，細砂層地質，地下水水頭高。GIS配電樓筏板基礎，厚度1.2m，墊層底標高-6.7m。GIS樓含有地下室，在細砂層開挖7m深基坑，基坑開挖施工難度大。地質條件：第一層細砂質重粉質壤土（Q4）灰白色，深度1.5m，第二層流砂狀態為近期沖積含水砂層，厚度為2～5m，底層以下6.5～25m，多為含水粉細砂層，土層黏粒含量極小，黏結力極差，滲透系數1.5×10-3cm/s-3.5×10-3cm/s,漲潮時有壓力水。

2.拉森鋼板樁支護參數確定（以GIS樓為例）

鋼板樁頂面高程：退潮時，地下最高水位相對于設計地面-1.75米，漲潮時，相對于設計地面-1.2米，潮漲潮落水位差 0.55米，鋼板樁頂高出漲潮時水位0.7米，頂標高設置在-0.5米（離設計地面），見圖1。

圖1 GIS樓支護平面示意圖

鋼板樁底標高及樁長的確定：墊層底標高-6.7m，經驗算鋼板樁采用12米長的拉森NSP-IV鋼板樁。鋼板樁底標高為-12.5m，經驗算符合抗傾覆要求。

鋼板樁支護平面尺寸確定：考慮地下室模板施工操作空間，基坑內設排水明溝，所以鋼板樁支護范圍較地下室剪力墻長寬尺寸大1.3米，即32.6m×67.4m，見圖2。

圖2 GIS樓基坑支護立面圖

鋼板樁支護設計：通過應力分析，本支護設一層內支撐，內支撐包括：圍檁、頂層支撐、斜支撐、Ф300厚6mm鋼管支撐。

3.鋼板樁支護施工工藝流程

（1）在施工范圍內，第一層砂土開挖至-0.5米處。（2）清理鋼板樁→測量放樣→安裝內導向框→插打定位鋼板樁。每根鋼板樁都要安放磁性止水條，確保止水條隨鋼板樁打入。（3）開挖第二層基坑砂土，開挖至-1.5m即地下水位頂面。（4）設置內支撐圍檁、頂管支撐、斜支撐。（5）設置坑內真空降水管，降低地下水到-4.5m標高。（6）挖砂土到-4.5m標高，暫停開挖，重新布置真空降水。（7）降水到-7.3m時，持續保持降水，水位保持在-7.3m以下，開挖至墊層標高-6.7m處。內有側壁滲漏，坑底明溝設間隔性清水泵排水。（8）工藝流程：澆筑砼墊層→筏板鋼筋綁扎→支模板→筏板砼澆筑→剪力墻施工到-0.5m→施工25cm正負板完成→拆除真空降水→拆除鋼板樁。

4.鋼板樁施工時防滲漏措施

圖3 平面布置示意圖

鋼板樁自身鎖口的質量和樁身是否完整，材料必須經過外觀驗收，如發現樁身存在裂縫、孔洞，采用鋼板進行焊接補漏；鎖口驗收用一塊長3.0米且鎖口標準的鋼板樁，對所有鋼板樁做鎖口檢查，不順直或間隙大的及時調整，不合格的不能使用。本工程有一半新的鋼板樁，部分舊的按照上述辦法調整。

鋼板樁再怎么精心組織施工都可能存在滲漏點，且隨著基坑開挖越深漏水點的壓力越大。如何止水是個重要的問題，能否截水止水是保證坑內施工，鋼板樁的穩定的重要環節。鋼板樁磁性止水條為柔性材料制成的條狀體，該條狀體內沿止水條方向嵌設有磁性體，具有自粘性的橡膠止水條，視滲漏水量的大小，截5#、10#等邊角鋼，按漏點測量長度加長80-100cm，沿滲漏段貼上磁性止水條，用角鋼將其扣在鎖口滲漏段，將角鋼用水下焊條焊接在鋼板樁上即可封堵。

因鋼板樁施工前驗收不仔細，樁身上存在小孔漏水，從小孔向外填塞部分棉絮或塑料薄膜先將水堵住，然后切割一塊鋼板，采用水下焊條，將其焊接在樁身上即可封堵。

5.真空降水在基坑內降水應用

本項目基坑開挖至地面1.5米以下，即見地下水，且有潮起潮落的壓力水，地勘資料表明在20-30米內都是粉質細砂層，選用基坑內真空降水的方案。

5.1 水環式真空降水的設備及原理

設備：真空泵，電機功率1.1kw，揚程高度15m，口徑Ф50～Ф75，本項目采用Ф50，軟管口徑Ф50，PVC管Ф50，軟管兩端按口徑50直接頭，一頭接真空泵，一頭接硬PVC管。PVC管一般規格長6m。本項目要降水位到-7.2m以下，采用一根半（即9m插管）中間用直接頭接長3m，無蓋油桶一個。

5.2 水環式真空泵工作原理

水環式真空泵葉片的葉輪偏心地裝在圓柱形泵殼內，泵內注入一定量的水，葉輪旋轉時，將水甩出泵殼形成一個水環，環的內表面與葉輪輪轂相切。由于泵殼與葉輪不同心，右半輪于水環間的進氣空間逐漸擴大，從而形成真空，由進氣管進入泵內進氣空間，隨后氣體進入右半部，由于轂環之間容積被逐漸壓縮而增高了壓強。于是氣體經排氣空間及排氣管被排至泵外。

將自來水灌入無蓋水桶，將真空泵泵頭灌滿水，一頭伸入油桶中抽水，一頭連接軟管，軟管連接制作好的6m長的硬PVC管，將泵頭灌滿水啟動抽水開關，從桶內抽出水，從硬PVC管中出來形成壓力水。將硬PVC管豎直在需插入的位置，通過水力沖開細砂，把管不斷壓入地層，直至6mPVC管全部送入砂層中，施工開挖到4.5m時，暫停施工，第二次接管3m，依上述辦法把PVC管送入砂層。依次可將全部9m的PVC管插入砂層中。

5.3 真空降水管的施工工藝

拉森鋼板樁及內支撐施工完成后，沿鋼板樁基坑內周邊每3米寬設置一根Ф50的PVC管。平面布置示意圖見圖3。

三根豎管連接一臺真空泵，再連接基坑外環周邊Ф150 PVC大管至排水溝，在各泵頭灌滿水后即可啟動每臺泵真空排水，如水位無法降到位，再在基坑四周對稱增加真空泵和豎管，直到水位降至要求，穩定水位后，停止增加真空泵及排水豎管。工藝流程：場地平整→測量定位→利用真空泵壓力水成孔放管→連接水平管→真空泵灌水抽水試驗→驗收→觀測水位。

6.結語

在細砂壓力水層施工鋼板樁，最突出的難題是解決鋼板樁之間的滲漏問題，必須保證在開挖過程中少滲水。一是要重視挑選修復鋼板樁；二是使用磁性止水條。開挖深度越大，滲漏的可能性越大，在施工鋼板樁時，必須保證鋼板樁的垂直度，出現滲漏情況，及時安裝磁性止水條，不能等鋼板樁外側滲空才去安裝，保證基坑內側鋼板樁少滲漏，是能否順利開挖的關鍵。

降低基坑底水位是能否繼續開挖的關鍵，真空泵降水操作方便簡單，降水效果快速。鋼板樁與真空泵結合使用，在許多海邊細沙淤泥粉砂土層地域有較大的使用空間。實踐證明，在超厚粉細砂層基坑施工中，使用鋼板樁支護與真空降水相結合的方法，可以大程度的簡化施工工藝。此項施工方法值得推廣運用于海邊江河灘地的深基坑工程。