深厚淤泥地質條件下的深基坑支護施工

姜曉毅

（山東電力建設第三工程有限公司，山東青島 266100）

1.工程概況

印尼某電站項目取水泵房地下結構尺寸為長29.5m×寬12m，泵房前半部分為三道進水渠道，長24m，結構高度為9.5m，樁基采用φ500mm的預制管樁。泵房區域場地為臨河漫灘地貌，地質層自上而下分別為：（1）填土層（松散，層厚3m）；（2）淤泥質粘土（流塑狀態，層厚10m）；（3）粉質粘土：（軟塑狀態，層后12m）；（4）粉細砂（松散～中密，層厚10m）；（5）粉細砂（中密～密實，層厚7m），地下水主要為孔隙潛水和下部承壓水，地下水受地表降水補給以及河水的側向補給影響，孔隙潛水最高水位在-0.1m處。

2.支護方案選擇

泵房緊鄰河道，河道邊坡陡峭，開挖深度達9.6m，為深基坑工程。區域內的淤泥土層為流塑、軟塑狀，自然條件下處于平衡狀態。但在場地填方時，由于外加荷載的作用，水平應力抵消不均，越靠近河邊，土體向河道滑移情況越嚴重。因此本工程應在確保土體的自然平衡不破壞的前提下考慮支護措施。由此，可選用的支護方案有排樁、地下連續墻及沉井等支護方案。由于地下連續墻圍護結構無法作為本工程主體結構的一部分，造價成本高，因此不在考慮范圍之內。現場主要針對沉井及排樁支護方案進行初步設計[1]。

方案1：內支撐排樁支護加攪拌樁止水帷幕的組合方案，在基坑外側施工單排φ800mm的灌注樁，相鄰樁中心間距為1.2m。排樁施工完成后，在樁頂部及樁身-6m處施工兩道混凝土內部支撐，在排樁外側施工雙排φ700mm的攪拌樁，攪拌樁搭接200mm，形成止水帷幕。

方案2：沉井施工，采用水泥土攪拌樁加固周邊土體，在泵房外邊緣布置5排L=20m，D=650mm水泥土攪拌樁，在作為止水帷幕的同時防止沉井結構內部涌泥。由于沉井結構自重大，為保證沉井均勻，在刃腳底部施工3排L=20m，D=650mm水泥土攪拌樁用來承受沉井結構的重量，泵房前端為敞口設計，需在墻體間設計臨時鋼支撐連接，形成剛性封閉。

根據以上兩種設計方案及工程量，從安全、質量、工期、成本等方面的對比分析：

安全性對比：內支撐排樁支護側向強度高，安全系數高，沉井由于下部空間狹小，需用人工破除刃腳攪拌樁，安全風險大。

質量對比：內支撐排樁支護為臨時支護結構，不影響主體質量。沉井前端為敞口設計。該結構有多個薄弱點，泵房主體在破樁沉井時，很難保證均勻下沉，對泵房結構質量有一定的隱患，質量控制難度大。

工期對比：內支撐排樁支護體系施工3個月，泵房主體施工3個月。工期共6個月。沉井攪拌樁施工加養護工2個月，兩節沉井5個月，總工期約7個月。

成本對比：根據初步設計工程量統計，內支撐排樁支護成本約為600萬，沉井攪拌樁及臨時支撐成本約為700萬。

通過多方面比較，針對本工程深厚淤泥地質條件下的深基坑施工，內支撐排樁支護方案優勢明顯，可作為本工程支護方案，支護形式如圖1。

圖1 支護形式圖

3.支護施工

3.1 灌注樁排樁施工

排樁支護采用一圈φ800mm的灌注樁，樁間距為1.2m，樁身長度不小于25m。施工前應進行成孔試驗，試驗數量不宜少于2次。本工程采用旋挖鉆機成孔，并通過導管法進行混凝土水下澆注成樁，施工時混凝土強度應比設計樁身強度提高一個等級進行配制。灌注樁樁頂應充分泛漿，泛漿高度不應小于 500mm，確保鑿去浮漿后樁身混凝土強度等級滿足設計要求。施工過程中為盡可能降低對鄰樁的干擾性，確保成樁的施工質量，完成澆筑混凝土的樁與正在施工的樁間距應不小于4倍樁徑，本工程采用的是隔三打一的方式進行施工，完成澆筑的灌注樁身混凝土強度達到設計強度65%左右，即可開始相鄰灌注樁施打。待灌注樁排樁施工結束后，對樁頂混凝土進行清理和鑿除，施工壓頂梁，灌注樁主筋應錨入壓頂梁中，壓頂梁澆筑應采用與灌注樁同標號混凝土進行現場澆注[2]。

3.2 水泥土攪拌樁止水帷幕施工

在距離泵房結構邊線3m處，采用SJB-Ⅱ型雙軸攪拌樁機施工兩排直徑為700mm的水泥土攪拌樁，形成止泥、止水帷幕，相鄰樁縱向及橫向中心間距均為500mm，咬合200mm。水灰比0.5～0.55，水泥摻入比15%。由于場地淤泥層深厚，為保證樁基的正常施工，應對場地進行平整。清除成樁部位的樹根、雜填土等障礙物，確保樁身的施工質量。然后在平整好的場地上鋪設原木及H型鋼軌道，確保施工時樁機不下陷，安全施工。

4.基坑開挖

在壓頂梁支撐體系強度達到設計強度后，開始基坑開挖。開挖的過程遵循分段分層分塊進行挖土，先中間后兩邊，邊挖邊支撐，限時完工的開挖原則。首段開挖范圍自-1m～-6.5m，采用1臺PC200型長臂挖掘機在基坑長邊兩側進行開挖，土方隨挖隨清，禁止基坑外側堆放，開挖完成后按設計圖紙施工第二道支撐體系。在第二道支撐體系混凝土強度達到設計強度后，繼續開挖至-9.55m，開挖深度為采用PC200長臂挖掘機配合PC60小挖掘機開挖，開挖完成后，應及時完成基坑封底施工，加強底部支撐。

5.基坑監測

本基坑安全等級為二級。依據《建筑基坑監測技術規范》，檢測報警值為：一般區域最大變形＞40mm，臨近建筑側最大變形＞30mm，變形速率＞3mm/d，并持續3d以上。地下水位變化＞500mm。第一道支撐設計軸力：2100kN，第二道支撐設計軸力：4400kN。

5.1 基坑周邊環境的沉降監測

基坑周邊建（構）筑物、道路、管線的沉降觀測是基坑監測工作的一項重要內容，測點布置應以查明支護結構周邊環境在施工過程中的沉降為目的。本工程選定基坑周邊20m～30m范圍內的部棧橋基礎為沉降觀測對象，按二等水準測量要求方法施測。每次觀測要采用儀器設備、測站線路、觀測人員“三固定”的方法借以提高觀測精度；每次觀測還應注記基坑施工進展、天氣情況，并繪制觀測點位置平面圖；每次觀測采用附合或閉合線路施測并當場檢查。

5.2 支護體系樁身側向位移監測

基坑支護樁側向變形情況與兩側土壓力大小變化密切相關。基坑測斜是通過測量測斜管軸線與鉛垂線之間夾角變化量來監測支護樁在不同深度側向水平位移。本項目在基坑四邊分別設置一個測點。將測斜導預埋在樁體內。使用CX-01型測斜儀在測斜管中逐段（每隔500mm測讀一次，測完后，將測頭旋轉180°再測一次，兩次觀測深度應一致）測出產生位移后管軸線與鉛垂線的夾角，分段求出水平位移，累加得出總位移量及沿管軸線整個孔深位移的變化情況。經檢查樁身位移最大值為28mm，小于設計允許值40mm，符合設計要求。

6.結語

印尼該電站通過采用內撐式灌注樁排樁支護加水泥土攪拌樁止水帷幕的組合形式，順利完成泵房施工。通過本工程實踐，證明該支護組合形式具有受力均勻、封閉止水、安全系數高的特點，且施工工藝操作簡便、施工成本可控。