李 軍

中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100043

1 工程概況

香河縣污水處理廠地處香河縣京沈公路的東側(cè)出口，該污水處理廠的建設(shè)面積為6788.56m2，地下部分的建設(shè)面積為64.11m2，地下建筑物建設(shè)面積為376.92m2。該項(xiàng)目基坑深度為11.91m，生物池的深度為4.16m，基坑四周2m的范圍不能通行車輛以及擺放其他建設(shè)物，確保該處土層承載的壓力在15～20kPa。

2 工程水文地質(zhì)條件

對該工程進(jìn)行地質(zhì)勘察，測量地下水位埋藏深度為3～3.9m，地下水位的深度為4.2～5.01m。該工程地區(qū)地下水的流行狀態(tài)為滲入蒸發(fā)型，地下水補(bǔ)給的主要方式是大氣降水補(bǔ)給與地表水滲透補(bǔ)給。因?yàn)樵摰貐^(qū)地下水的流行狀態(tài)為滲入蒸發(fā)型，所以地下水位的高度與地下水含量會隨著季節(jié)的變化而變化，從而會對工程建設(shè)施工帶來一定的影響。該地區(qū)地基土對混凝土構(gòu)造具有侵蝕性，對混凝土構(gòu)造物鋼筋具有侵蝕性，這一區(qū)域土層的凍結(jié)深度是0.7m，因而工程的抗浮水位要按照-1m的深度進(jìn)行預(yù)埋。

3 流砂成因

流砂現(xiàn)象是地下水滲透產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致土體隨著地下水的運(yùn)動而流入基坑的現(xiàn)象，本質(zhì)上是一種土體活動的現(xiàn)象。當(dāng)基坑開挖深度位于地下水位以下時(shí)，在水的作用下，粉細(xì)砂土層與粉土層的土體會隨著水的流動而進(jìn)入基坑內(nèi)，故流砂是土體隨水流動的一種現(xiàn)象。在基坑開挖施工的過程中，可以把流砂的程度分為以下三個(gè)等級：（1）輕微水準(zhǔn)的流砂。支護(hù)墻體出現(xiàn)縫隙，會導(dǎo)致一小部分細(xì)砂隨著地下水的運(yùn)動通過縫隙進(jìn)入基坑內(nèi)，使基坑外側(cè)出現(xiàn)水土流失的情況，并增加基坑內(nèi)部的泥濘，給基坑的開挖施工造成一定的難度。（2）中等水準(zhǔn)的流砂。在基坑的底部部分，臨近支護(hù)墻體的底部部分，可以觀測到細(xì)砂堆出現(xiàn)細(xì)小的水槽，細(xì)砂顆粒隨著冒出的水流入基坑內(nèi)部。（3）嚴(yán)重水準(zhǔn)的流砂。該程度的流砂產(chǎn)生的主要原因是發(fā)生中等水準(zhǔn)的流砂后未進(jìn)行相關(guān)的處理而繼續(xù)進(jìn)行開挖，從而導(dǎo)致基底冒出流砂的速度越來越快，基底的底部部分出現(xiàn)流動的情況，從而使基底無法進(jìn)行繼續(xù)的開挖工作，并有可能隨著水土流失的情況導(dǎo)致基坑附近的建筑物出現(xiàn)沉降?？偟膩碚f，流砂的成因與基坑開挖地下水流動具有重要的關(guān)系，隨著基坑的開挖，基坑內(nèi)部會出現(xiàn)一些輕微流砂現(xiàn)象，如若不及時(shí)進(jìn)行管控，會導(dǎo)致其形成嚴(yán)重的流砂現(xiàn)象，最終使基坑開挖難度增大，影響工程施工。

4 施工方案設(shè)計(jì)

4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）基坑四周墻壁的安全標(biāo)準(zhǔn)。該工程建設(shè)的過程中基坑支護(hù)措施為臨時(shí)構(gòu)造，支護(hù)設(shè)施的使用時(shí)間為1年。（2）邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)概述。依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）的要求，并兼顧該工程地區(qū)實(shí)際的地質(zhì)地貌和該地區(qū)的水文氣候條件、施工現(xiàn)場四周環(huán)境的制約、基坑的挖掘規(guī)模等諸多因素的影響，該工程選擇了以下支護(hù)構(gòu)造：①1-1結(jié)構(gòu)面的基坑深度為11.91m，運(yùn)用樁錨的支護(hù)方式；②2-2結(jié)構(gòu)面的基坑深度為9.96m，運(yùn)用樁錨的支護(hù)方式；③3-3結(jié)構(gòu)面的基坑深度為4.16m，運(yùn)用土釘墻的支護(hù)方式；④4-4結(jié)構(gòu)面的基坑深度為1.96m，運(yùn)用掛網(wǎng)的支護(hù)方式。

4.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

護(hù)坡樁的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 護(hù)坡樁設(shè)計(jì)參數(shù)表

護(hù)坡樁樁身要運(yùn)用C25標(biāo)號混凝土進(jìn)行建設(shè)，護(hù)坡樁構(gòu)造物鋼筋長度要相等，均為0.2m。鋼筋的主筋與螺旋筋的綁扎方式為22#火燒絲綁扎，其綁扎形態(tài)要呈現(xiàn)八字形，不得使用順綁方式，螺旋筋的多余部分都要朝向鋼筋籠的內(nèi)部。螺旋筋要環(huán)繞鋼筋籠1.5圈，環(huán)繞長度要大于30cm，并與主筋進(jìn)行連接。

在護(hù)坡樁的成坡長度不能實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)時(shí)，要在基坑的底部位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿的加固工作，該工作過程與方式由施工的實(shí)際情況所決定。

4.3 錨桿設(shè)計(jì)

該工程基坑預(yù)應(yīng)力錨桿的施工數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 預(yù)應(yīng)力錨桿的施工數(shù)據(jù)

錨桿錨孔的直徑為φ150mm，錨桿傾斜角是15°，錨桿之間的路基為1.5m。建設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿混凝土的混合比為0.50～0.55。當(dāng)錨桿不能達(dá)到工程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要采取相關(guān)的措施加長。在錨桿材料的選擇上，質(zhì)量類型是1860N/mm2，錨桿的屈服強(qiáng)度≥250kN?；炷令愋蜑镻SA32.5型號。

4.4 土方挖運(yùn)設(shè)計(jì)

（1）土方方案。①粗格柵間深度為12m，而土方的挖掘面積為320m2，導(dǎo)致土方挖掘與土方運(yùn)輸難度大，運(yùn)輸工具行駛難。②基坑周圍環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，在施工工作進(jìn)行時(shí)，相關(guān)部門要嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)應(yīng)安排施工經(jīng)驗(yàn)豐富、施工技術(shù)高的人員進(jìn)行施工工作。③土方挖掘與運(yùn)輸工作是縮短工程周期的重要施工工序，因而施工部門要進(jìn)行合理的規(guī)劃，降低施工的時(shí)間。④在基坑施工的過程中可能會出現(xiàn)突發(fā)狀況，因此在施工之前要進(jìn)行防護(hù)措施工作。

（2）進(jìn)出口的留置。依據(jù)施工現(xiàn)場的現(xiàn)實(shí)狀況，要在基坑的南部方位布設(shè)大門，建設(shè)道路要依據(jù)建設(shè)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4.5 緊急回填

在開挖過程中，如果流砂現(xiàn)象比較嚴(yán)重，則要及時(shí)進(jìn)行回填。基坑邊如果大面積出現(xiàn)了流砂現(xiàn)象并且比較嚴(yán)重，那么在采取回填措施時(shí)應(yīng)該大面積地進(jìn)行回填，并且要采取科學(xué)合理的措施確定回填土的方量符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 復(fù)打止水旋噴樁

各參與方經(jīng)過探討決定在具有流砂線的地方進(jìn)行復(fù)打止水，設(shè)置旋噴樁，一般情況下會使用雙管或三管的形式，在選擇的過程中要充分考慮漏水的程度，如果漏水不嚴(yán)重可以使用雙管，如果漏水比較嚴(yán)重則要使用三管。與此同時(shí)還要考慮到造價(jià)問題，在打入旋噴樁時(shí)，要確保旋噴樁高于1000mm，如果使用的是三重管法，那么高壓水射流的壓力以及水泥加壓要達(dá)到30MPa、0.7～1MPa，速度的提升約為11cm/min，水泥的摻入量約為400kg。

4.7 裂縫注漿

在開挖過程中要考慮到復(fù)打旋噴樁的作業(yè)情況，在確保其達(dá)到一定強(qiáng)度之后才能繼續(xù)開挖作業(yè)。在開挖的過程中出現(xiàn)了局部漏水流砂的現(xiàn)象，該現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是前期的支護(hù)結(jié)構(gòu)存在問題，因而在注入水泥漿時(shí)沒有很好地發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，漿液就會隨著水而流失。裂縫注漿法能夠有效防止流砂現(xiàn)象。在流砂口進(jìn)行鉆井時(shí)，要確保孔直徑為40mm，注漿管的外徑為30mm，管材為PVC管，為了方便漿液的噴出，要在PVC管插入之前對管材進(jìn)行打孔，同時(shí)還要注意注漿管與支護(hù)樁之間的縫隙，可以使用水泥砂漿進(jìn)行密封。在注入水泥漿和水玻璃膠體時(shí)可以使用雙液壓漿泵，在此過程中要確保各材料之間配比合理，壓力控制在40Pa左右?？茖W(xué)合理的配比和注入條件能夠保證箱體的快速凝結(jié)，從而防止漏水和流砂現(xiàn)象的發(fā)生。在完成相關(guān)補(bǔ)救措施之后，要針對掛網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行鞏固，灌注樁表面使用的是直徑為8mm的雙向灌注樁和厚度為80mm的混凝土，掛網(wǎng)噴混凝土施工完成后能夠使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)。通過對該工程的基坑頂部進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該工程在安全控制范圍之內(nèi)，流砂問題得到了很好的處理和解決，后續(xù)工程的施工能夠順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語

深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該兼顧基坑的特征、工程施工的地質(zhì)條件、施工地的周圍環(huán)境、施工的條件以及造價(jià)等因素，實(shí)事求是，同時(shí)要采用技術(shù)性高、經(jīng)濟(jì)效益好、安全性高的支護(hù)方式。在進(jìn)行基坑開挖工作之前，要進(jìn)行實(shí)地勘察工作以及了解施工場地的地質(zhì)與水文情況，對有可能出現(xiàn)流砂情況的區(qū)域進(jìn)行一定的防護(hù)處理工作，同時(shí)要因地制宜，選擇適合施工地區(qū)的處理措施，保證處理措施的有效性與實(shí)用性，此外，也要在控制流砂的過程中考慮經(jīng)濟(jì)效益。