深基坑支護(hù)施工方案優(yōu)化探析

江豐收 （安徽江河水利工程建設(shè)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前 言

隨著城市居民人口增加，城市公共生活設(shè)施及高層建筑迅速興建，各類深基坑支護(hù)工程越來越多，人們逐漸重視支護(hù)方案的分析研究。深基坑支護(hù)作用不僅要保證坑底穩(wěn)定、承擔(dān)施工荷載，控制土體變形，而且要保證周圍環(huán)境、建筑物的安全。大多數(shù)雖作為臨時結(jié)構(gòu)體系，但其施工方案選擇是否合理，對工程施工期的安全、工期、經(jīng)濟(jì)效益有著很大影響。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)型式主要可分為以下幾類：支擋式結(jié)構(gòu)、土釘墻、重力式水泥土墻、放坡等。支擋式結(jié)構(gòu)又分為：錨拉式結(jié)構(gòu)、支撐式結(jié)構(gòu)、懸臂式結(jié)構(gòu)、雙排樁、逆作法等。其選型應(yīng)綜合考慮下列因素：①基坑深度；②土的狀況及地下水條件；③基坑周邊環(huán)境對基坑變形的承受能力及支護(hù)結(jié)構(gòu)一旦失效可能產(chǎn)生的后果；④主體地下結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)形式、基坑平面尺寸及形狀；⑤支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝的可行性；⑥施工場地條件及施工季節(jié)；⑦經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、環(huán)保性能和施工工期[1]。根據(jù)基坑周邊環(huán)境、地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，考慮到施工工期和成本因素的影響，可在不同部位分別采取相適應(yīng)的支護(hù)形式。徐州市水利工程建設(shè)有限公司在江蘇省徐州市駱馬湖水源地及第二地面水廠取水泵站工程中，對原設(shè)計支護(hù)方案進(jìn)行了優(yōu)化，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益，贏得了徐州市委、市政府及省水利廳領(lǐng)導(dǎo)高度評價。

1 工程概況

徐州市駱馬湖水源地及第二地面水廠工程，是解決徐州市居民生活飲用水的重點民生工程，設(shè)計取水規(guī)模為80 萬m3/d，工程總投資24.8 億元，主要建設(shè)內(nèi)容：取水口、取水泵站、輸水管線、加壓泵站等。取水泵站位于徐州新沂市窯灣鎮(zhèn)，占地面積約19.2 畝。站內(nèi)建有吸水井和泵房、應(yīng)急加藥間、配電間、綜合樓等建筑物。吸水井和泵房為一整體的主體結(jié)構(gòu)，平面尺寸為：67.8m×29.6m， 深12.7m， 底板封底高程12.6m， 地面高程21.0m,開挖深度8.4m。取水泵站工程計劃工期為18 個月。

2 方案優(yōu)化

取水泵站工程建設(shè)場地原始地貌為魚塘淤泥，基坑支護(hù)的土層主要是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土夾粉砂。根據(jù)“徐州市駱馬湖水源地及第二地面水廠取水泵站工程巖土工程勘察報告”，各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1 所示。

表1

原設(shè)計方案為：在距離建筑物2.5m 基坑四周采用Φ1000鉆孔灌注樁，間距1.1m,樁底高程5.8m,樁頂高程19.8m，外圍增設(shè)Φ600 高壓旋噴樁，嵌于兩樁之間，形成截水帷幕，樁與樁之間通過樁頂冠梁連成整體。該方案的優(yōu)點有：支護(hù)穩(wěn)定性好；能控制施工期土體變形；能截?fù)踔車馏w滲水。但也存在著一定的缺點：四周全部采用鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁，作為臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，成本高；質(zhì)量控制難度大，節(jié)點工期長，不能滿足總體工期要求；施工產(chǎn)生的泥漿影響周圍環(huán)境。

經(jīng)分析，基坑支護(hù)、泵房及吸水井地基與基礎(chǔ)部分是該工程工期的關(guān)鍵節(jié)點，該工期直接影響著總體工程進(jìn)度。因此在滿足總工期要求和節(jié)約成本的前提下，采取何種支護(hù)方案保證基坑穩(wěn)定是方案優(yōu)化的重點。

根據(jù)施工方多年的深基坑支護(hù)施工經(jīng)驗，考慮到地質(zhì)條件相對較好，高程14.3m 以下為粘土，透水性較??；泵站基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單，施工期較短。綜合考量后將設(shè)計方案優(yōu)化為：因南、西、北三面原地處魚塘、河道中央，高程14.3m～19.8m 土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，故三面采用鉆孔灌注樁原支護(hù)方案,東側(cè)地處魚塘邊緣，高程14.3m～19.8m 土層為粘土，選用鋼板樁加內(nèi)側(cè)放坡，即東側(cè)的支護(hù)方案為：在距離建筑物約15m 處施打鋼板樁，樁長9m,鋼板樁內(nèi)側(cè)留坡開挖，在高程17.0m 留置寬8m～10m 工作平臺，一是保證鋼板樁具有足夠的錨固長度，以支撐擋土；二是平臺供基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工時吊裝和混凝土澆筑車輛使用。內(nèi)側(cè)放坡為簡易土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)， 坡度為1：1， 深度為4.5m, 坡面掛Φ8@200 鋼筋網(wǎng)，噴射10cm 厚C20 混凝土。 由于土釘結(jié)構(gòu)采用開挖和支護(hù)平行作業(yè)的方法，工作面不受限制，不僅縮短了工期，而且造價相對低廉。而采用鋼板樁支護(hù)，防水性能好，施工快速簡便，節(jié)點工期短，因能重復(fù)使用，費用低。

因該方案未設(shè)置防滲帷幕，為控制基坑開挖時周邊土體大量匯水，方案實施前在支護(hù)樁的外側(cè)5m 處設(shè)置降水井，進(jìn)行井點降水。降水井在基坑四周均布，井管直徑0.4m、深度15m。降水前修建沉淀排水系統(tǒng)， 降水井的水匯集到沉淀池內(nèi)澄清后，通過排水管道排至河道。

為控制開挖時坑底少量滲水， 在基坑內(nèi)周邊開挖0.3m×0.3m 明溝，四角及東、西側(cè)明溝中部設(shè)置集水坑，積水通過水泵排出。

基坑開挖過程中應(yīng)對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。在基坑的四周樁頂冠梁上設(shè)置位移監(jiān)測點，定時觀測冠梁位移量，防止冠梁因周圍土體的擠壓而變形；同時設(shè)置沉降監(jiān)測點，及時觀察地面累計沉降量，使其控制在規(guī)范允許值內(nèi)?；娱_挖實際效果如圖1 所示。

3 經(jīng)濟(jì)效益比較

原設(shè)計方案是周圍全部采用Φ1000 鉆孔灌注樁196 根，外嵌Φ600 高壓旋噴樁196 根，四周樁頂采用1.5m×0.8m 冠梁連接。方案優(yōu)化后采用鉆孔灌注樁125 根，比原設(shè)計方案減少了71 根，節(jié)約資金135.14 萬元；取消高壓旋噴樁，節(jié)約資金57.31 萬元；冠梁長度減少73m，節(jié)約資金15.25 萬元。 增加了鋼板樁3900m 和簡易土釘掛網(wǎng)噴護(hù)費用，約33.8 萬元；降水井?dāng)?shù)量增加了7 個，費用約2.1 萬元，減少量和增加量相抵，節(jié)約投資171.8 萬元。

原設(shè)計方案采用鉆孔灌注樁、 旋噴樁各196 根， 冠梁215.2m，需工期約90d。優(yōu)化后方案首先是鉆孔灌注樁減少了，其次是因鋼板樁施打工期短，僅用了5d 時間完成，而鋼板樁內(nèi)側(cè)放坡是邊開挖邊放坡，平行施工，不存在占用工期，故該方案所用工期50d。兩方案相比，節(jié)省工期40d。

4 結(jié) 語

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，各種基坑新問題不斷出現(xiàn)，基坑支護(hù)技術(shù)水平的提高有賴于工程技術(shù)人員不斷探析。對于地質(zhì)條件復(fù)雜的基坑，只有綜合運用各種施工工藝，才能制定出安全、經(jīng)濟(jì)、高效的支護(hù)方案。

JGJ120-2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.