高水位狹小空間內深基坑支護施工技術

肖瓏

達濠市政建設有限公司贛州分公司 江西 贛州 341000

1 工程概況

擬建基坑處于電站引水渠上游江邊空地，距章江邊約30米，周邊無建筑物。庫區內河水深約7.5m，河床主要為飽和淤泥質粉細砂層覆蓋，基坑的凈空尺寸為17.5m×12.8m，深度為18.2m。

該施工區域空間狹小，無法采用大型設備進行基坑支護結構的施工?？紤]地質條件及經濟性等方面因素，基坑支護結構采用止水帷幕+護壁的結構形式，止水帷幕采用在基坑外圍施工三排φ500@350高壓旋噴樁，護壁則采用倒掛井形式的混凝土結構。

2 水文地質情況

2.1 地質情況

根據工程地質勘察報告，勘探深度內巖土層為：第四系人工堆積層⑴雜填土；第四系人工耕作土層⑵耕植土；第四系靜水環境沉積層⑶淤泥質粘土；第四系全新統沖積層⑷粉土；⑸中砂（松散）；⑹粗砂（松散）；⑺圓礫（松散）；下伏基巖為白堊系紅色碎屑積巖層⑻強風化泥質粉砂巖；⑼中風化泥質粉砂巖層(K)。

2.2 水文地質

擬建基坑附近的江中水位，在勘察期間河水深度約7.50m。

勘察期間地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水～微承壓水，隔水層為粘性土及強-中風化泥質粉砂巖，水量一般較??；孔隙水主要賦存于中砂、粗砂、圓礫層中，水量豐富；主要接受大氣降水垂直滲透補給及周邊含水層、地表水的側向滲透補給。

據場區鉆孔取芯揭露，擬建工程場地雜填土、中砂、粗砂、圓礫滲透系數屬10-1-10-3cm/s量級，為強透水性地層；其它巖土層主要表現為弱透水性。

3 基坑支護施工技術

基坑位于電站引水渠上游100m左右的江邊一空地，距江邊約30m，周邊無建筑物，庫區內河水深約7.5m，基坑地質主要含有中粗砂及圓礫等強透水性地質，為了保證基坑開挖安全，則基坑支護采用三排φ500@350高壓旋噴樁和護壁的支護形式[1]。

3.1 基坑支護基本準則

（1）滿足邊坡和支護結構穩定的要求：不應產生傾覆、滑移和整體或局部失穩；基坑底部不應產生隆起、管涌等現象；（2）滿足支護結構構件受荷后不應發生強度破壞；（3）止水設計應控制因滲漏而引起的水土流失；（4）土方開挖應做到分區、分層、分段開挖進行開挖；（5）距離基坑邊2m范圍內不得超載，基坑邊超載限20KPa，平臺不得堆載。

3.2 旋噴樁施工

基坑止水帷幕采用三排φ500@350雙管高壓旋噴樁。旋噴樁施工前，宜做工藝性試樁，以確定各項施工技術參數。

3.2.1 施工工藝流程圖

場地平整→測量定位→旋噴機就位→設備調試→下旋噴管→旋噴提升（配送泥漿）→清洗機具、鉆機移位。

3.2.2 工藝技術要求

施工前先做1～2根試驗樁，以確定旋噴樁有關的施工參數。（1）旋噴作業時應檢查注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等。高壓泥漿射流的壓力宜大于20MPa。（2）水泥漿液的水灰比為0.8～1.0，宜為1.0。漿液宜在旋噴前1小時攪拌，攪拌后不得超過4小時。（3）旋噴樁采用42.5R早強硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于土體重量的35%。（4）注漿管進入預定深度后，應先進行試噴。在樁底部邊旋轉邊噴射1min后，再進行邊旋轉、邊提升、邊噴射，由下而上噴射注漿。噴射管分段提升的搭接長度不得小于100mm。噴射注漿完成后通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。旋噴樁的施工順序為先噴漿后旋轉再提升。（5）旋噴作業前先檢查高壓設備和管路系統。注漿管和噴嘴內不得有任何雜物。注漿管接頭的密封圈必須良好。噴射孔與高壓泵的距離不得小于50m。（6）發生故障時立即停止提升和旋噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查排除故障。（7）旋噴過程中，鉆孔中的冒漿量應控制在10%～25%之間，冒漿量大于25%或完全不冒漿時，應查明原因并采取相應措施。（8）旋噴樁應隔孔施工。（9）高壓旋噴注漿過程中若發現地下有塊石等障礙物時，可采用放慢或停止提升、定位注噴等方法。（10）每次注漿后，應將泵體和管道清洗干凈。

3.2.3 旋噴樁質量要求

表1 旋噴樁成樁質量要求

3.2.4 旋噴樁施工質量檢測

（1）成樁7天后，檢查樁旋噴的均勻性，量測成樁直徑，檢查數量為總樁數的5%。（2）進行抽芯試驗時，抽檢樁數應不少于總樁數的0.5%，且不少于3根。（3）考慮到旋噴樁在砂層或圓礫層成樁困難，則在旋噴樁施工時，對于砂層或者圓礫層應放緩提升速度、提高噴漿壓力和注漿量[2]。

3.3 基坑護壁施工

基坑護壁結構采用倒掛井的施工工藝進行施工，護壁結構類型為鋼筋混凝土結構，壁厚為700cm，倒掛井采用2m一道的形式往下施工，直到施工至井底。

基坑井壁施工前應使止水帷幕的旋噴樁樁體的無側限抗壓強度達到設計要求且不小于1.0MPa。達到強度后方可進行泵站井的基坑開挖。

3.3.1 施工工藝流程

施工準備—測量放線、定出井位—鎖口圈梁施工—倒掛井開挖—鋼筋綁扎—固定模板—混凝土澆筑—拆除模板—安裝鋼支撐。

3.3.2 施工準備

在施工前認真熟悉圖紙、做好施工安全技術交底等工作，檢測止水帷幕樁體的無側限抗壓強度達是否達到設計要求。

3.3.3 測量放線

在開工前由測量人員定出基坑位置，根據現場實際施工情況進行測量放線作業。

3.3.4 鎖口圈梁施工

根據已放好的基坑邊線，鎖口圈土方采用機械開挖，到達梁底標高采用人工修整后綁扎鋼筋、立模、灌注混凝土。待混凝土強度達到要求時安裝鋼支撐。

3.3.5 倒掛井基坑開挖施工

根據已施工完成的鎖口圈梁位置，繼續往下進行基坑開挖，基坑開挖時應掌握好“分層、分步、對稱、平衡、限時”五個要點，遵循“豎向分層、縱向分區分段、先支后挖”的施工原則。

由于基坑護壁是以倒掛井的形式開挖，則分層開挖時，深度以每道護壁高度為一層，在基坑開挖中要充分利用“時空效應”，并進行護壁結構鋼筋綁扎和側模板安裝施工。

3.3.6 護壁鋼筋綁扎

護壁鋼筋采用常規綁扎鋼筋施工。鋼筋在現場集中加工，加工前對鋼筋原材進行檢驗，檢驗合格后方可使用。

每道護壁之間的鋼筋連接采用焊接，護壁與底板采用錨固連接，鋼筋安裝應滿足以下幾點要求：（1）井壁中的預埋鋼筋與相應受力鋼筋必須焊接，焊接形式為單面焊，焊縫長度不小于10d。（2）底板、井壁中的預埋鋼筋的錨固長度應不小于35 d，且不小于250mm。（3）鋼筋接頭位置應相互錯開，在一個截面內接頭數目不得大于 50%。（4）對于D≥300孔洞處必須截斷時，應從孔洞中心處截斷，將截斷的鋼筋垂直于板面沿洞壁彎入，并焊在洞邊加強鋼筋或者加強環筋上。

3.3.7 護壁模板安裝

基坑模板采用鋼模板，模板在安裝前清理干凈并涂抹脫模劑，在涂抹時不得沾污鋼筋。側模安裝時根據測量已放好的邊線，把模板釘好，臨時用支撐撐住，調整好模板之后直接采用鋼管斜撐于井底的原狀土層上[3]。

為了防止混凝土模板的接縫漏漿，則接縫處采用泡沫膠封閉。

3.3.8 混凝土澆筑及養護

混凝土澆筑前，應對模板、鋼筋、預埋件進行檢查，模板內的雜物、積水和鋼筋上的污垢應清理干凈。

鋼筋、模板經驗收合格后，方可進行混凝土澆筑?；炷翝仓皺z查混凝土的質量?；炷翍謱?、對稱澆筑，且應分層振搗，每層澆筑厚度約為30cm。在每層混凝土澆筑過程中，隨混凝土的灌入及時振搗密實。

混凝土澆筑完成后，及時進行養護，待強度達到一定值后方可拆除側模板。拆模時應避免損壞結構的棱角，拆除的模板及時進行清理和修整，并妥善存放。

4 基坑監測

根據基坑開挖范圍和深度，應對基坑本身及周圍環境的位移、沉降等內容進行監測。在進場施工前做好以下三方面的準備工作：（1）對周圍原有的建筑物進行仔細調查、檢測和技術鑒定，并做好記錄。（2）詳細了解周圍地下管線的情況，并做好記錄。（3）本基坑周邊環境較為空曠，周邊建筑物較少，則主要對基坑結構本身進行監測。

4.1 監測報警值

本基坑開挖深度為18.2m。則按照《建筑基坑監測技術規范》的有關要求，本基坑應采用一級基坑的要求進行監測，各監測項目監測報警值見下表：

表2 基坑監測報警值表

當出現下列情況之一時必須立即進行危險報警，并應對基坑支護結構和周邊環境中的保護對象采取應急措施：（1）監測數據達到監測報警值的累計值。（2）基坑支護結構或周邊土體的位移值突然明顯增大或基坑出現流沙等較為嚴重的滲漏。（3）基坑支護體系支撐出現過大變形、壓曲、斷裂、松弛的跡象。（4）周邊建筑出現較為嚴重的突發裂縫或危害結構的變形裂縫。

4.2 監測頻率

本工程監測以基坑施工開始至基坑回填為止，進行全過程基坑監測，基坑監測的監測頻率為如下：

表3 基坑監測監測頻率表

4.3 監測點位布置

本基坑監測點位布置在基坑四周，每側中心點布置一個水平位移和垂直位移監測點。

5 效益分析比較

5.1 適用性比較

根據國內基坑支護施工經驗，對于一級深基坑且臨近高水位庫區時的支護結構大部分采用地下連續墻支護體系，而本工程位于岸坡且為一級階地，施工場地狹小。由于地下連續墻施工時需要提供較大的工作場地作為鋼筋籠加工和吊裝使用，而現場情況是無法滿足地下連續墻鋼筋籠加工及吊裝所需要的工作場地。

而采用止水帷幕和護壁的施工技術不需要提供較大的工作場地，在狹小場地內就能滿足止水帷幕和護壁的施工要求，由于止水帷幕能滿足止水要求且適用于高水位場地，能足基坑支護的要求。

5.2 安全比較

由于該場地為岸坡的一級階地，施工場地狹小，河水位高且為飲水源保護區，且該場地含有圓礫砂層等強透水性地層。如果采用地下連續墻進行基坑支護時，在地下連續墻成槽過程中很有可能會出現塌孔等施工現象，從而導致地下連續墻出現質量問題，在基坑開挖時有可能出現涌水涌沙，從而發生安全事故。

如果采用止水帷幕和鉆孔樁相結合基坑支護技術時，由于止水帷幕的抗剪強度較低，而且本基坑較深。在基坑開挖過程中很有可能由于樁間土長時間暴露而導致止水帷幕剪切破壞，從而產生基坑坍塌的風險。

而采用止水帷幕和護壁相結合的基坑支護技術時，由于止水帷幕采用三排φ500@350雙管高壓旋噴樁能有效的達到止水效果，還能加固土體，使土體具有一定的強度，在基坑開挖一節時利用土體的強度在短時間內完成護壁施工，從而保證基坑開挖的安全。且止水帷幕和護壁相結合的基坑支護技術相對于地連墻及止水帷幕和鉆孔樁相結合的基坑支護技術具有更高的經濟效益，而對于狹小空間內具有更強的操作性。

5.3 環境保護

由于該場地位于自來水廠的上游，為飲水源一級保護區，如果采用地下連續墻或者鉆孔樁和止水帷幕相結合的基坑支護方式時，在進行成槽或者鉆孔過程中產生的泥漿有可能會對飲用水源造成污染，從而對居民生活造成危害。而止水帷幕和護壁基坑支護技術則很好的避免此類問題，且止水帷幕的施工機械小也不會對周邊產生噪聲污染。

6 結束語

本文以實際的案例闡述高水位狹小空間內深基坑支護施工技術，采取用止水帷幕和護壁相結合的施工技術進行深基坑支護，該技術滿足狹小空間范圍內深基坑支護的施工要求，并以提高施工效率、滿足施工安全、減少環境污染為宗旨，并獲得了良好的社會和經濟效益，該基坑支護技術對同類施工條件和地質情況時具有一定的參考意義。