鄭漢森

(福建省水利水電工程局有限公司 泉州 362000)

1 工程概況

廣州市荔灣區(qū)西郊水閘、泵站重建工程位于廣州市荔灣區(qū)西郊大坦沙島。工程主要建筑物為Ⅰ等1級(jí)，地震設(shè)防裂度為7度。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，24小時(shí)暴雨1天排干不成災(zāi)。主要建筑物包括水閘、泵站、管理房、廠內(nèi)綠化景觀及道路等。

水閘、泵站基坑平面為長(zhǎng)方形，面積為508.69m2(長(zhǎng)30.1m，寬16.9m)，開(kāi)挖最大深度為9.29m(高程4.00～－5.29m)?；A(chǔ)均采用φ550水泥攪拌樁，間距1.2m×1.2m(部分間距為1.5m×1.5m)。

2 工程地質(zhì)和工程水文條件

根據(jù)鉆孔揭露，泵站、閘址地基的地層詳見(jiàn)比較有代表性的孔位ZK3鉆孔柱狀圖。

工程地點(diǎn)位于廣州市珠三角洲，屬南方豐水地區(qū)，受徑流、潮汐共同影響，地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為河水，地下水潛水面隨漲退潮而升降。施工地段為河床，且地下水位較高，并與下游側(cè)的珠江有一定的水力聯(lián)系，基坑開(kāi)挖過(guò)程中，極易產(chǎn)生地下水的突涌和基坑管涌等不良現(xiàn)象。工程所在地氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，雨量集中充沛，集中于4～9月。

ZK3鉆孔柱狀圖

3 問(wèn)題的提出

公司按照設(shè)計(jì)邊坡1∶1進(jìn)行基坑土方第一層(高程為4.0～1.0m)開(kāi)挖后，發(fā)現(xiàn)左岸公路路基下沉并開(kāi)裂，裂縫寬度最大達(dá)到15cm，周邊民房也多處出現(xiàn)墻體裂縫，公司立即停止開(kāi)挖并在坡腳處施打兩排鋼板樁，另外采取削坡卸載的措施后，周邊建筑物處于穩(wěn)定狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖出來(lái)的土質(zhì)情況與地質(zhì)資料基本相符。為進(jìn)一步探明高程1.0m以下的地質(zhì)和地下水狀況，公司在基坑的不同位置用挖掘機(jī)小面積開(kāi)挖了兩個(gè)坑洞進(jìn)行勘探，深度為2m，發(fā)現(xiàn)該地層為含淤泥質(zhì)、流動(dòng)性較大的粉細(xì)砂層，坑底土隆起，底面不斷有水泡冒出，為流砂、管涌。如果繼續(xù)放坡開(kāi)挖，無(wú)法保證邊坡及周邊建筑物的安全和穩(wěn)定。而且左右岸均無(wú)放坡位置，左岸道路及整排民房，還有右岸的高壓線電桿全部都要拆遷，費(fèi)用大、工期緊、征地工作相當(dāng)困難。加上汛期在即，工期又不能拖延，建設(shè)單位要求在原征地紅線圖范圍內(nèi)采取有效支護(hù)方式確保按期完成水閘、泵站全部施工任務(wù)。

4 基坑支護(hù)方案的選擇

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是變形控制設(shè)計(jì)，目的是控制基坑開(kāi)挖影響范圍內(nèi)邊坡土體的變形。另外還要考慮基坑地下水位高，采取有效的止水措施對(duì)周邊土體地下水進(jìn)行封閉以利地下工程的施工。支護(hù)方案選擇的原則是技術(shù)上合理、可行，經(jīng)濟(jì)上可接受，工期上能滿足要求。

據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，基坑支護(hù)通常采用灌注樁、深層水泥攪拌樁、地下連續(xù)墻、板樁等支護(hù)形式，由于深層水泥攪拌樁不適用于粉細(xì)砂層，灌注樁、地下連續(xù)墻施工期較長(zhǎng)，均不予以考慮。

本基坑支護(hù)方案在綜合考慮了各種因素后，選用鋼板樁和高壓旋噴樁進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)廣州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的西郊水閘、泵站基坑支護(hù)施工圖，基坑四周均采用高壓旋噴樁進(jìn)行封閉式止水，基坑左右岸支護(hù)采用鋼板樁，上下游側(cè)止水旋噴樁兼作擋土結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)如下:

a.鋼板樁采用拉森Ⅳ型，長(zhǎng)度12m(高程1.0～－11.0m)，在鋼板樁上采用φ600×12(Q235)鋼管支撐，腰梁用HM309×300×10×16型鋼。

b.基坑四周旋噴樁樁長(zhǎng)均為22m(高程1.0～－21.0m)，樁徑600mm，水灰比為1∶1，單行密排，樁間距450mm，相鄰樁間搭接咬合150mm。水泥均采用P.O32.5R普通硅酸鹽水泥。

該方案具有施工速度快、安全性高、造價(jià)合理的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組的論證評(píng)審認(rèn)為是可行的。

5 鋼板樁及鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐的施工

根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃安排，從支護(hù)到水下工程完成只有30天時(shí)間，為了給鋼筋混凝土底板騰出施工時(shí)間來(lái)，公司只能用7天時(shí)間來(lái)進(jìn)行基坑支護(hù)，鋼板樁施工時(shí)間為4天。

5.1 鋼板樁的施工

鋼板樁用挖掘機(jī)帶振動(dòng)錘(60kW)施打，采用“單獨(dú)打入法”，從板樁墻的一角開(kāi)始逐根打入，直至打樁工程結(jié)束。鋼板樁的垂直度偏差不得大于0.5%，樁頂標(biāo)高允許誤差為±100mm。對(duì)銹蝕嚴(yán)重的鋼板樁，應(yīng)整修矯正。為便于基礎(chǔ)施工，在地下結(jié)構(gòu)邊緣以外留有寬為2m的支、拆模操作面。

5.2 型鋼腰梁、支撐的施工

鋼板樁施打完成后，在基坑兩側(cè)支護(hù)墻上定出圍檁軸線及高程，施焊圍檁短向水平支撐，安裝一道連續(xù)的工字鋼圍檁并焊接牢固，圍檁與支護(hù)墻間的空隙處用混凝土填充。圍檁完成后，沿水流方向每隔5.0～7.0m進(jìn)行左右岸對(duì)撐鋼管施工(共4根)，鋼管端頭設(shè)置厚度8mm的鋼板作封頭端板，端板與支撐桿件滿焊。吊裝采用50t履帶吊進(jìn)行吊裝，鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸均采用汽車(chē)運(yùn)輸。

5.3 鋼板樁、型鋼腰梁、支撐的拆除

在底板鋼筋混凝土完成、墻體上升到一定高程并回填土后，即可進(jìn)行型鋼腰梁、支撐、鋼板樁拆除工作，仍然采用50t履帶吊吊住鋼構(gòu)件，用氣割進(jìn)行拆除，最后用振動(dòng)錘將鋼板樁逐根拔起，拔樁時(shí)邊拔邊灌砂。拔樁軸線允許偏差為±100mm。

6 單管旋噴樁的施工

開(kāi)挖面底高程1.0m以下采用單管高壓旋噴樁，樁長(zhǎng)為22m(高程1.0～－21.0m)，樁距調(diào)整為0.40m，樁共240根，實(shí)際總共成樁5280m。工期為7天。施工設(shè)計(jì)參數(shù)如下:

?噴漿壓力:不小于20MPa;

? 水灰比:1∶1;

?噴嘴輸漿量:50L/min(單嘴噴);

?提升速度:不大于10cm/min;

?垂直度偏差:不大于1/100;

? 滲透參數(shù)不大于1×10－6cm/s。

6.1 單管高壓旋噴樁施工

本工程高壓旋噴樁擬采用四臺(tái)SH—30型地質(zhì)鉆機(jī)，分別配置一臺(tái)SYB—50/50I型高壓泥漿泵。旋噴樁采用單孔跳孔施工，施工過(guò)程如下:

先進(jìn)行人工平整場(chǎng)地，挖好排水溝、集水井。鉆機(jī)就位后調(diào)整樁機(jī)的平整度，使鉆頭垂直對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位，確保樁徑的準(zhǔn)確及成樁的垂直度。啟動(dòng)電機(jī)，使之鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，并控制好鉆孔偏斜率。

高壓噴射注漿的主要材料為P.O 32.5R普通硅酸鹽水泥，用量250kg/m，根據(jù)需要加入適量的速凝劑等外加劑。噴射注漿由下而上，注漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm。

6.2 高壓旋噴注漿施工結(jié)束后的質(zhì)量檢查

根據(jù)上下游側(cè)基坑開(kāi)挖出露的樁體檢查，高壓旋噴注漿漿樁的平面位置，墻體垂直度、連續(xù)性、均勻性和搭接長(zhǎng)度均符合設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)，強(qiáng)度、透水性均符合YSJ 210—92的規(guī)定。

7 深基坑開(kāi)挖施工

基坑開(kāi)挖最深處底高程為－5.29m。本工程土方開(kāi)挖量約為6000m3，土方開(kāi)挖工期為5天。

全斷面法開(kāi)挖，采用超長(zhǎng)前臂PC—320反鏟挖掘機(jī)一次性開(kāi)挖到底，基礎(chǔ)開(kāi)挖自上而下進(jìn)行，可利用回填土體在基坑外、征地線范圍內(nèi)做暫時(shí)堆放，余土由15t自卸汽車(chē)運(yùn)至堆放點(diǎn)。開(kāi)挖前利用ZL—50裝載機(jī)裝運(yùn)人工雜填土層的磚塊、碎石進(jìn)行路面硬化處理，并做好基坑外的截水溝，將表面徑流水引向基坑外，防止地面的雨水流入基坑內(nèi)，基坑排水利用水泵將集水井中的滲水抽排。施工過(guò)程中隨時(shí)觀測(cè)邊坡情況，遇到埋于地下的各種管、線，及時(shí)采取了保護(hù)處理措施。

8 深基坑監(jiān)測(cè)成果分析

為了基坑工程施工的安全，必須對(duì)基坑工程全過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。在施工過(guò)程中，隨時(shí)掌握基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、沉降、受力水平及周?chē)ㄖ锏膭?dòng)態(tài)(沉降或傾斜)，以科學(xué)數(shù)據(jù)為依據(jù)，做到信息指導(dǎo)施工，防患于未然。本工程基坑監(jiān)測(cè)由廣東省地震工程勘測(cè)中心承擔(dān)，基坑施工監(jiān)測(cè)成果如下:

a.基坑水平位移觀測(cè)5個(gè)水平位移標(biāo)志，監(jiān)測(cè)結(jié)果水平位移最大值為26.3mm，累計(jì)位移量最大值為52.6mm，P5點(diǎn)(鋼板樁端頭)位移量略超出設(shè)計(jì)報(bào)警值4mm/天和40mm，其余各點(diǎn)均未超出報(bào)警值。

b.基坑頂部沉降觀測(cè)5個(gè)沉降點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果樁頂沉降最大沉降速率為－1.15mm/天，累計(jì)沉降量最大值為－11.15mm，各點(diǎn)均未超出設(shè)計(jì)報(bào)警值3mm/天和25mm。

c.基坑周邊沉降觀測(cè)20個(gè)沉降點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果周邊沉降最大沉降速率為－2.37mm/天，累計(jì)沉降量最大值－21.01mm，各點(diǎn)均未超出設(shè)計(jì)報(bào)警值 3mm/天和25mm。

d.基坑測(cè)斜4個(gè)傾斜方向，監(jiān)測(cè)結(jié)果基坑最大位移速率為3.2mm/天，累計(jì)位移量最大值為25.1mm，各點(diǎn)均未超出設(shè)計(jì)報(bào)警值4mm/天和40mm。

e.水位觀測(cè)3個(gè)孔，監(jiān)測(cè)結(jié)果最大變化速率為－0.33m/天，累計(jì)變化量最大值為－1.32m，各點(diǎn)均未超出設(shè)計(jì)報(bào)警值0.5m/天和1.5m。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，支護(hù)樁的水平位移量及沉降量基本上在監(jiān)控指標(biāo)范圍內(nèi)，基坑周邊的建筑物下沉量較小，地下水位以及傾斜率始終未變，基坑及周邊環(huán)境處于相對(duì)安全、穩(wěn)定狀態(tài)。說(shuō)明支護(hù)體系的設(shè)計(jì)是成功的，施工是順利的。

9 施工中應(yīng)注意的問(wèn)題和采取的措施

a.盡管12m鋼板樁打下去，樁底仍處于含淤泥質(zhì)的粉細(xì)砂層當(dāng)中，本工程中利用已施工完成并達(dá)到強(qiáng)度的主體結(jié)構(gòu)φ550水泥攪拌樁基礎(chǔ)來(lái)提高被動(dòng)區(qū)的土壓力。在軟土地區(qū)可考慮對(duì)基坑底沿鋼板樁周邊用水泥攪拌樁或注漿進(jìn)行被動(dòng)區(qū)加固，以提高被動(dòng)區(qū)的抗力，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。

b.本工程中鋼板樁內(nèi)支撐只在樁頂位置設(shè)置一層鋼管支撐(共4根)，在開(kāi)挖過(guò)程中視開(kāi)挖情況內(nèi)支撐可以在不同的高度增設(shè)幾層。內(nèi)支撐可在基坑開(kāi)挖至標(biāo)高，跟著逐根加設(shè)焊接，以確?；拥陌踩?。

c.旋噴樁應(yīng)在鋼板樁施工之后方可進(jìn)行，以防止鋼板樁施工時(shí)旋噴樁結(jié)構(gòu)遭到破壞。本工程中由于地層復(fù)雜，對(duì)旋噴樁間距進(jìn)行了加密，樁距由0.45m調(diào)整為0.40m，確保樁間咬合良好，形成止水帷幕。根據(jù)需要還可采用雙排樁錯(cuò)位排列，可增加支護(hù)能力和止水效果。

d.基坑的開(kāi)挖、回填應(yīng)連續(xù)、緊湊，基坑開(kāi)挖后不宜長(zhǎng)時(shí)間暴露，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行水下工程的施工。本工程中從基坑開(kāi)挖完成到鋼筋混凝土底板澆筑只用了5天時(shí)間，因此，金結(jié)、機(jī)電設(shè)備、電氣、水機(jī)、土壓計(jì)、滲壓計(jì)等預(yù)埋要及時(shí)，準(zhǔn)備工作要充分。

e.基坑開(kāi)挖前做好邊坡平臺(tái)的硬化和坡角處的排水溝，防止地表水流入基坑內(nèi)或滲入土體造成地面下沉開(kāi)裂。本工程在施工期間有一處邊坡平臺(tái)因暴雨積水，土體含水量增大，地面出現(xiàn)下沉開(kāi)裂，公司及時(shí)采取了用砂袋回填并用彩條布進(jìn)行遮蓋的措施以加強(qiáng)表面排水。

f.本工程土方機(jī)械開(kāi)挖受水平鋼管支撐(共4根)的影響，采用一次性全斷面開(kāi)挖的方法，造成個(gè)別點(diǎn)基坑水平位移值略超出報(bào)警值的情況，經(jīng)采取加固措施后得以消除。對(duì)直立的邊坡，施工中必須控制開(kāi)挖面的長(zhǎng)度與深度，盡量分層分段開(kāi)挖并支護(hù)。

g.基坑開(kāi)挖后鋼板樁側(cè)壁出現(xiàn)兩三處滲漏水，均用袋裝混凝土進(jìn)行了封堵，水量大的用插管導(dǎo)流。若基坑地下水量大，可考慮采用井點(diǎn)深層降水等措施，以滿足基礎(chǔ)施工對(duì)降水排水的要求。

10 結(jié)語(yǔ)

a.在鋼板樁與旋噴樁聯(lián)合支護(hù)施工中，采取了調(diào)整鋼板樁和旋噴樁的施工順序、加密旋噴樁咬合間距等綜合技術(shù)措施。整個(gè)施工過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)多場(chǎng)暴雨的考驗(yàn)，基坑整體支護(hù)工況完好，確保了水下工程施工順利進(jìn)行，達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)效果。

b.鋼板樁施工簡(jiǎn)單而應(yīng)用廣泛。但鋼板樁的施工以及在地下工程施工結(jié)束后拔出時(shí)，可能會(huì)引起相鄰地基的變形和產(chǎn)生噪聲振動(dòng)，因此在人口密集、建筑密度很大的地區(qū)，其使用常常會(huì)受到限制。而且鋼板樁本身柔性較大，如支撐或錨拉系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，其變形會(huì)很大，所以當(dāng)基坑支護(hù)深度大于7m時(shí)，不宜采用。

c.鋼板樁與旋噴樁聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)地質(zhì)條件差、含水層水量豐富且存在流砂、管涌現(xiàn)象的深基坑開(kāi)挖工程具有實(shí)用性，在趕工期以及搶險(xiǎn)工程中適用，同時(shí)在沿海地區(qū)水下工程和地下室工程中同樣適用。但畢竟造價(jià)較高，在選擇時(shí)要慎重考慮。

1 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，等.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

2 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

3 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，等.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

4 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

5 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.