臨河局部軟弱地層深基坑支護實例

張友波

（江蘇省地質礦產局第三地質大隊，江蘇鎮江 212021）

1 概述

基坑支護是地下結構施工的重要環節，其影響著整個地下結構的施工質量。由于軟弱地層較差的工程特性、承壓水可能帶來的基坑滲漏等一系列問題，因此二者在基坑設計與施工中需要被著重考慮。而基坑挖深較大帶來的土壓力較大的問題，對基坑開挖也有較大影響。

我國對軟弱地層、承壓水和大挖深基坑等問題有一系列的研究，李承超[1]采用鉆孔灌注樁對軟土地層進行基坑支護，結合監測結果發現鉆孔灌注樁對控制基坑變形有較好的效果；馬光秀[2]采用高壓旋噴樁對復雜軟土地層進行加固，并結合超聲波監測，發現高壓旋噴樁對復雜土壤條件的加固處理有明顯效果；劉澤[3]采用雙高壓旋噴樁對高水位條件下地下連續墻滲漏處進行加固，后結合地下連續墻滲漏探測技術，得出雙高壓旋噴樁對防滲透有較好的作用。

2 工程概況

2.1 項目概況

擬建項目設計包括補給泵站基坑支護設計，補給泵房坑底絕對標高-2.10～-2.70m，臨近待建電氣間、控制室以及吊架基礎坑底絕對標高6.70m，下部地基處理樁頂絕對標高為6.30m和6.50m，場地整平標高為9.00m，基坑開挖深度11.70～11.10m。項目工程北臨河道。

2.2 工程地質條件

2.2.1 土層信息

根據勘察報告，基坑開挖涉及土層自上而下分述如下：

①素填土：黃灰色、褐灰色，主要由粉質粘土組成，軟塑為主，混少量碎石、磚塊等建筑垃圾和植物根莖，地表分布有土堆、砂堆和煤矸石堆及建筑垃圾，性質不均勻，為近期人工堆積，稍經碾壓。

②淤泥質粉質粘土：灰色、灰褐色，等級中，飽和，流塑—軟塑，夾5～10cm厚稍密狀粉土薄層，局部巖性為粉質粘土。

②-1粘土：灰黃色、灰褐色，很濕，軟塑—可塑，含少量氧化鐵和氧化鋁，有光澤，干強度及韌性中等。

③粉土：灰黃色、灰色，很濕，稍密—中密，干強度及韌性低，局部夾薄層粉質粘土。

④淤泥質粉質粘土：灰色、灰褐色，等級中，飽和，流塑，稍有光澤，夾5～10cm厚稍密狀粉土薄層。局部巖性為粉質粘土。

⑤粉質粘土：灰黃色、黃褐色、灰褐色，等級中—重，稍濕，可塑—硬塑，含少量氧化鐵和氧化鋁，有光澤，干強度及韌性中等—高，下部向硬塑狀態過渡。

土層強度參數如表1所示。

表1 場地土層巖土參數指標

2.2.2 水文地質條件

由勘察資料得知，地下水種類為孔隙潛水和微承壓水。其中孔隙潛水埋藏較淺，主要賦存于上部粘性土中，初見水位高程為1.68～4.85m，穩定水位高程為1.88～4.35m，水位年變化幅度為0.50～1.50m；微承壓水主要賦存在層③粉土中，其滲透性、富水性較好，主要接受運河側向徑流補給，初見水位高程為4.51～4.76m，穩定水位高程一般為4.16～4.31m，水位變化幅度一般1.50～2.50m。

3 支護設計方案

3.1 本工程特點

（1）基坑挖深及土質條件：基坑預計開挖深度為11.70～11.10m，深度較深；且基坑包含了一部分軟弱土層，主要包括：②、④淤泥質粉質粘土，基坑開挖過程中容易失穩，使得地基產生較大變形。

（2）地下水位：該場地③層粉土透水性強，且與河道存在水力聯系，需采取有效止水措施。

3.2 基坑支護方案

綜合基坑挖深、場地土層分布情況和周邊環境，確定該基坑的安全等級為二級，支護方案總體為“頂部放坡+下部排樁+兩道型鋼支撐+樁間止水帷幕”，具體方案如下：

（1）上部2.7m范圍1∶1.2放坡（臨近待建電氣間，控制室以及吊架基礎位置放坡卸土至標高6.50m）+下部采用?800mm鉆孔灌注樁+兩道型鋼支撐+樁間止水帷幕支護；

（2）基坑降排水：坡頂設置截水溝，坑內采用集水井進行明排水。

其中灌注樁采用?800mm@1000，樁長18m。樁間止水帷幕采用?700mm樁間雙重管高壓旋噴樁，咬合搭接200mm，樁長12m。冠梁尺寸為1000mm×700mm，第一道支撐標高為5.95m，角部支撐采用單根H型鋼，中部對撐采用雙拼組合式型鋼支撐，型鋼均采用HW-400×400×13×21型鋼。第二道支撐標高為1.45m，角部支撐和中部對撐均采用雙拼組合式H型鋼支撐，支撐型鋼均采用HW-400×400×13×21型鋼，圍檁采用雙拼700×300×13×24型鋼。支護結構剖面圖見圖1，支撐體系平面圖如圖2所示。

圖1 支護結構剖面圖

圖2 支撐體系布置圖

4 施工要點

4.1 鉆孔灌注樁施工要點

（1）圍護樁采用?800mm鉆孔灌注樁，樁徑及樁間距詳見剖面圖紙。灌注樁混凝土采用商品混凝土，樁身混凝土強度等級C30，水下澆筑。

（2）鉆孔灌注樁施工前需進行試成孔，試成孔應考慮不同地質條件因素，檢驗所選設備、施工工藝及技術要求是否適宜。施工單位應結合試成孔試驗結果編制可行的鉆孔灌注樁詳細施工方案，監理單位根據施工方案嚴格監督。

（3）鉆孔灌注樁應滿足樁身質量及鋼筋籠焊接質量要求,不得有斷樁、混凝土離析、夾泥現象發生。

（4）鉆孔灌注樁垂直度須不超過1/300，圍護樁孔底沉渣厚度不超過100mm。樁頂嵌入冠梁100mm，主筋錨入冠梁不小于35d（d為主筋直徑）。樁身因擴徑造成局部突出應不大于100mm。

（5）混凝土應連續灌注，每根樁的澆注時間不得大于混凝土的初凝時間。混凝土澆注的超灌高度應小于1倍樁徑，鑿除浮漿后的樁頂混凝土標號必須滿足設計要求。

（6）鉆孔灌注樁宜采取間隔成樁的施工順序，并且在混凝土終凝后，方可進行鄰樁的成孔施工。

4.2 冠梁及鋼支撐施工要點

（1）鋼支撐預埋件與冠梁應同時澆筑，圈梁保護層厚度均為35mm。

（2）在基坑豎向平面內，土方施工應嚴格遵守分層開挖、先撐后挖的原則；支撐安裝應采用開槽架設，支撐頂面嚴禁任何車輛行走。

（3）施工冠梁時，樁頂應鑿至新鮮砼面，出露鋼筋應平直，并保證設計要求的出露長度，澆注樁頂冠梁時必須清理干凈殘渣、浮土、積水，應保證圈梁與支護樁連接牢固，不得造成連接處產生薄弱面。

（4）鋼支撐標高允許偏差±30.0mm;水平偏差±50.0mm。

（5）鋼支撐中心標高及同層支撐頂面標高差：±30mm；支撐兩端標高差：不大于20mm，支撐長度的1/600。

（6）圍檁和鋼支撐的焊接應牢靠，焊縫施工應符合《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）之規定。

（7）監管好鋼支撐的安全，不允許在鋼支撐上堆放荷載，挖土時決不允許碰撞鋼支撐。

（8）立柱垂直誤差不大于基坑開挖深度的1/300，定位誤差不大于20mm。

（9）在澆注底板前，必須將止水鋼板與型鋼立柱焊接。

4.3 雙重管高壓懸噴樁施工要點

（1）本工程樁間止水帷幕采用雙重管高壓旋噴樁，旋噴樁直徑700mm，與灌注樁咬合搭接200mm。

（2）先施工排樁，達到一定強度后方可施工樁間位置雙重管高壓旋噴樁。

（3）旋噴樁施工順序：徑向逐排施工，同排樁應跳2孔成樁，相鄰孔噴射注漿的間隔時間不宜小于24h。

（4）水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比1.0，水泥摻量取土的天然質量的35%，即每米水泥用量240kg，施工第一批旋噴樁（不少于6根）必須在監理人員監管下施工，以確定水泥投放量、漿液水灰比。

（5）雙重管高壓旋噴樁噴咀直徑2.2mm（雙噴咀）；注漿工藝參數：氣壓0.7MPa，注漿壓力25～28MPa，旋轉速度20r/min，注漿流量80～100L/min，提升速度0.12～0.20m/min，要求試塊28d強度qu≥3.0MPa。

（6）噴射注漿時，應由下而上均勻噴射。當噴射注漿因故中途停噴后，繼續注漿時應與停噴前的注漿體搭接，搭接長度不小于500mm。

（7）高壓旋噴樁施工期間應加強坑周道路沉降監測以及管線變形監測，漿液添加早強劑，以減小對周邊環境影響。

（8）高壓旋噴樁施工偏差：孔位允許偏差50mm，垂直度允許偏差1%。

4.4 土方開挖施工要點

（1）土方開挖前施工單位應編制詳細的土方開挖施工組織設計，并取得基坑支護設計單位和相關主管部門認可后方可實施。

（2）基坑土方開挖應待圍護結構養護達到強度后嚴格按照設計要求進行，施工過程中應嚴禁超挖，減少基坑無支護暴露時間。

（3）土方開挖前應充分了解周邊有關道路、管線等設施的保護要求，周邊環境調查應保留影像資料。

（4）在開挖過程中應充分考慮時空效應規律：遵循分區、分塊、對稱、平衡的原則，根據基坑形狀合理分塊、分段，每一層的挖土深度最大不得超過1m。

（5）在基坑開挖過程中，施工單位應采取有效措施，確保邊坡留土及動態土坡的穩定性，慎防土體的局部坍塌造成現場人員損傷和機械的損壞。

（6）開挖過程中發現圍護體滲水應及時采取封堵措施。

（7）坑底以上20cm土層采用人工清除，不得超挖。開挖到位后及時滿堂澆筑混凝土墊層。

5 項目實施效果

現場監測結果表明，“頂部放坡+下部排樁支護+兩道型鋼支撐+樁間止水帷幕”能夠較好的滿足局部軟弱地質、微承壓水深基坑支護要求，監測最大水平位移26mm，且基坑內無滲漏，基坑施工順利。