復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)與降水施工

李軍平

摘要：為探討復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大型基坑支護(hù)與降水施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，結(jié)合北京市舊宮東站F16地塊土方開挖與基坑支護(hù)項(xiàng)目實(shí)際情況，立足工程項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件，分析了基坑支護(hù)施工的方法，并論述了降水施工的目的和技術(shù)措施。分析結(jié)果表明，地質(zhì)條件越復(fù)雜，基坑規(guī)模越大，則基坑支護(hù)難度就越大，若只用一種基坑支護(hù)的方式，就難以實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的需求，采取樁錨支護(hù)及土釘墻支護(hù)相互結(jié)合的基坑支護(hù)技術(shù)，并做好降水施工處理，是保證大型基坑施工質(zhì)量和施工效率的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)??基坑??樁錨支護(hù)??降水施工

復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，由于土質(zhì)情況與水文狀況的影響，且受到項(xiàng)目的作業(yè)實(shí)施特征的限制，基坑的支護(hù)作業(yè)及相關(guān)降水作業(yè)也會(huì)變得更加困難。樁錨的支護(hù)方式、土釘墻的支護(hù)方式，皆是當(dāng)下大型的基坑支護(hù)項(xiàng)目里，普遍使用的支護(hù)技術(shù)，但在復(fù)雜地質(zhì)條件下，只使用單獨(dú)的種支護(hù)技術(shù)，也許難以實(shí)現(xiàn)大型項(xiàng)目基坑作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，采用相互結(jié)合的作業(yè)實(shí)施方式能夠改善地下水對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利;同時(shí)結(jié)合有效的降水工藝，能夠給大型的基坑項(xiàng)目作業(yè)創(chuàng)造良好的實(shí)施環(huán)境，保障作業(yè)的成效。

1 項(xiàng)目概況

工程項(xiàng)目位于北京市大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)，東至舊橋路、南至龍?zhí)┞?、西至舊忠路、北至隆華路，總體建筑面積是412?078.17m，地上的建筑面積約是282?000m，地下的建筑面積約是130?078m。

基坑的安全級(jí)別：需要參考基坑四周的地區(qū)環(huán)境、土地的條件、基坑的深度，以及破壞后果的嚴(yán)重程度，按照有關(guān)規(guī)范，確定本項(xiàng)目基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑支護(hù)各剖面如圖1所示。

2?長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工

2.1 成孔

長(zhǎng)螺旋的鉆孔方式是采用大扭矩的動(dòng)力頭，攜帶長(zhǎng)螺旋的中空桿，進(jìn)行快速的干鉆方式，鉆孔里的土，一部分會(huì)被擠壓，另一部分會(huì)運(yùn)送到螺旋鉆桿的葉片位置，土壤在進(jìn)行上升的環(huán)節(jié)，會(huì)被擠壓得十分緊致，與鉆桿組合成土柱體，土柱體和鉆孔之間只有幾毫米的距離，土柱體鉆孔與長(zhǎng)活塞相似，在進(jìn)行提鉆之前不會(huì)出現(xiàn)坍塌的問題，即便是有地下水的地方，由于地柱和鉆孔之間的距離很小，鉆孔的鉆速很快，地下水會(huì)從鉆孔里滲出，其內(nèi)存有的水非常少，所以孔內(nèi)不會(huì)發(fā)生坍塌的問題。

2.2 超流態(tài)砼壓灌工藝

本技術(shù)使用的超流態(tài)的砼，在于泵送混凝土和流態(tài)的混凝土，條件滿足的情況下配制而成的，和易性非常好，并具備很好的流動(dòng)性，坍落度也滿足標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)施泵送與長(zhǎng)鋼筋籠的作業(yè)。

混凝土輸送泵需要經(jīng)高壓的管路，并與長(zhǎng)螺旋的鉆桿接在一起，中空的螺旋鉆桿會(huì)帶停其鉆桿的回轉(zhuǎn)，把拌制好的超流態(tài)混凝土，經(jīng)泵管用30kPa的壓力，實(shí)施壓至鉆頭的底，再打開單向閥，混凝土壓出，再推動(dòng)鉆桿進(jìn)行上升，隨鉆桿的土柱一同，孔內(nèi)的混凝土已滿，因?yàn)榭變?nèi)是高壓的情況，且有鉆桿的抽吸能力，所以，軟地段的混凝土?xí)溆芏?，變成擴(kuò)徑的樁，對(duì)優(yōu)化樁的荷載能力有利。

（1）樁體混凝土采用超流態(tài)混凝土，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25。

（2）壓灌和鉆桿的相互配合作業(yè)，與樁的質(zhì)量密切相關(guān)，假如鉆桿的提升不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致活門無法開啟，讓泵壓超過標(biāo)準(zhǔn)，膠管被憋壞，假如鉆桿提升太早，會(huì)讓孔內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓的問題，流砂進(jìn)入后，出現(xiàn)沉渣，對(duì)樁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)帶來負(fù)面影響，所以必須要控制好壓灌和提升的速度，通常情況下，速度是2m/min。

（3）提鉆的環(huán)節(jié)，最好不要在飽和的砂土及飽和的粉土層停滯，確保超灌的數(shù)值不小于0.5m，保障樁頭的質(zhì)量無誤。

（4）壓灌需要不間斷實(shí)施。泵斗里需要有混凝土，混凝土的容量，需要大于進(jìn)料口50mm左右，避免空氣進(jìn)入。

2.3 鋼筋籠吊裝

隨著螺旋鉆機(jī)上升，混凝土漿液被壓力泵注入樁孔后，鋼籠被提升。安裝鐵籠時(shí)應(yīng)平穩(wěn)工作，避免鐵籠變形，下放鋼籠時(shí)，應(yīng)輕緩緩慢對(duì)準(zhǔn)孔心。嚴(yán)禁上下攀爬或強(qiáng)行降低以防止傾斜。點(diǎn)焊成型的鐵籠吊可以在客廳的混凝土中靠自重插入一定深度，如果籠子在自重的作用下較長(zhǎng)或不能推動(dòng)，可以用振動(dòng)器搖晃。

2.4 編鋼筋網(wǎng)錨噴施工

護(hù)坡樁之間的土壤需要被清理到護(hù)坡樁的中心線約150～200mm處，使用鎬頭或者鐵鍬，將樁之間的土壤攤平，再編鋼筋網(wǎng)（8@200×200mm），豎向布置0.8m長(zhǎng)的鋼筋錨釘。橫向加強(qiáng)筋兩根=0.6m兩端錨入護(hù)坡樁內(nèi)不小于80mm，中間搭接焊，豎向間距1.0m。樁之間的噴射厚度是50mm，強(qiáng)度的級(jí)別是C20的細(xì)石砼。

樁間泥土應(yīng)清掃至距護(hù)坡樁中心線約150～200mm處，樁間泥土用鎬、鏟鏟平，并編織金屬絲網(wǎng)。在土壤潮濕的地方，必須維護(hù)排水管道，以有效排出積水，防止地下水壓力回流影響支撐結(jié)構(gòu)。

噴射的混凝土，其強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)是C20，水泥材料、砂、石、水最初的配合比是1：2：2：0.5。水泥強(qiáng)度等級(jí)為P.S.A32.5，水灰比為0.5。使用含水量為5%～7%的干凈細(xì)砂。使用干凈的礫石，粒度不應(yīng)超過15mm，噴漿機(jī)的工作壓力為0.3～0.4MPa，噴涂層厚度為60mm。噴射混凝土?xí)r，噴嘴應(yīng)垂直于噴射面，距離應(yīng)為0.6～1.0m。工作面的噴涂順序應(yīng)從開挖層底部開始向上噴涂，由下向上進(jìn)行，以防止噴出的混凝土掛在上層，增加上層的荷載。

2.5 預(yù)應(yīng)力錨桿作業(yè)

核實(shí)好錨桿的詳細(xì)作業(yè)區(qū)域，監(jiān)理部門進(jìn)行復(fù)驗(yàn)工作，復(fù)驗(yàn)無誤之后，把錨桿機(jī)設(shè)備運(yùn)輸至作業(yè)實(shí)施區(qū)域;錨桿作業(yè)使用錨桿鉆機(jī)設(shè)備，如果是在地下水位的下方作業(yè)，需要參考作業(yè)實(shí)施的實(shí)際狀況，調(diào)整鉆進(jìn)的操作，保障成孔的效果。

錨桿機(jī)安置之，需要核實(shí)鉆桿端的標(biāo)高，與錨桿之間的距離滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。安置作業(yè)完成，需要調(diào)節(jié)鉆桿，直到符合設(shè)計(jì)的水平角度，鉆桿的投影需要與坑壁相互垂直即可，檢查無誤之后，可以實(shí)施鉆孔作業(yè)。

鉆孔作業(yè)階段，需要參考項(xiàng)目的地質(zhì)情況，把控鉆進(jìn)的速度，防止出現(xiàn)鉆孔中斷。如果發(fā)生遇到障礙物，或者其他的問題狀況，需要馬上終止鉆進(jìn)操作，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)終點(diǎn)，需要一點(diǎn)點(diǎn)地拔出鉆頭，這樣可以降低拉鉆桿過程的阻力。

重復(fù)操作以下步驟：鉆桿安裝、鉆桿的起吊作業(yè)、錨索安裝，一直到拔下鉆桿。插筋操作之前，錨筋的長(zhǎng)，需要實(shí)施斷面的操作，注意注漿的管子有沒有滲漏的問題，在運(yùn)送桿體的環(huán)節(jié)里，注意不能出現(xiàn)桿體扭曲、或者發(fā)生碰撞的問題，一定要確保桿體的完整、不出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。筋條插入的環(huán)節(jié)，需要把后方提高，確定好適合的角度之后，慢慢地把筋條插進(jìn)孔里，避免碰撞到孔壁。同時(shí)，需要留出錨肋的外露結(jié)構(gòu)所需的長(zhǎng)，可以確?？估臉?biāo)準(zhǔn)。

插進(jìn)孔中的桿體，需要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足其深度的要求，假如在插進(jìn)桿體環(huán)節(jié)，沒能滿足設(shè)計(jì)的深度標(biāo)準(zhǔn)，需要把桿體拔出，檢測(cè)其原因，處理無誤之后再次將桿體插進(jìn)。插入的桿體一定要符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)深度，同時(shí)需要不間斷的進(jìn)行沖洗，清理鉆孔中的雜質(zhì)。

注漿水泥漿水灰比為0.5，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量30kg/m以上，注漿壓坯強(qiáng)度20MPa以上。注漿中的壓力不像孔口那樣受限制。當(dāng)漿液溢出時(shí)可停止注漿，關(guān)閉孔口并讓壓力穩(wěn)定約1min即可完成注漿。在實(shí)際施工中，可根據(jù)需要以2～3倍的頻率添加灌漿。

受壓的一側(cè)、需要保持平整，同時(shí)和錨桿的軸線相互垂直。當(dāng)漿體的強(qiáng)度滿足15MPa，需要實(shí)施錨桿的張拉作業(yè)。張拉作業(yè)的具體實(shí)施需要依據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。依據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，核實(shí)鎖定的負(fù)載值。錨桿實(shí)施鎖緊階段，其拉力的數(shù)值需要參考鎖緊環(huán)節(jié)里，預(yù)應(yīng)力的損耗，其損耗數(shù)值應(yīng)通過對(duì)鎖緊前后錨桿拉力的試驗(yàn)來確定。不足時(shí)，鎖定時(shí)錨桿的拉力可為鎖定值的1.1～1.15倍。錨桿的拉伸按單循環(huán)拉伸驗(yàn)收試驗(yàn)要求進(jìn)行，最大試驗(yàn)載荷為永久錨桿的錨桿軸力設(shè)計(jì)值的1.2倍，設(shè)計(jì)臨時(shí)錨桿的錨桿軸向拉力值1.1倍，本工程取錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值的1.1倍。

3 降水施工

3.1 降水施工的目的

在地處復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下，基坑的降水作業(yè)，最關(guān)鍵的作用在以下兩點(diǎn)。第一，采用基坑的降水作業(yè)，把基坑里的水位把控為不到基坑1m的位置處，可以減少基坑里土質(zhì)的含水值，利于后續(xù)的基坑挖掘作業(yè)及基坑內(nèi)部的操作實(shí)施，優(yōu)化基坑中土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定程度，以防發(fā)生基坑內(nèi)部土體的滑坡隱患。第二，利用基坑的降水作業(yè)，可以降低由于降水作業(yè)，而誘發(fā)的地表下沉狀況。

3.2 核實(shí)降水井的結(jié)構(gòu)以及使用數(shù)目

本項(xiàng)目中，基坑降水的作業(yè)實(shí)施環(huán)節(jié)選取大口徑井的降水作業(yè)工藝，其井口的直徑為800mm，井管使用材料為無砂水泥的管子，500mm長(zhǎng)，井位于基底下方的4m出，沿基坑的邊緣單排布設(shè)，井的間距需保持為20m?；油獠啃枰^測(cè)井的結(jié)構(gòu)，保持降水井的數(shù)量一致，井位于基底下方的4m出，井與井的間距需要控制在50m。井底部到地表的區(qū)域回填好砂石的濾料，濾料的大小需要把控為2～4mm，濾料填充到地表時(shí)，使用黏土進(jìn)行密封，觀測(cè)井的標(biāo)準(zhǔn)與坑內(nèi)的降水井一致。

3.3 降水系統(tǒng)的布設(shè)

在基坑的挖掘邊線，大概半米的位置，布設(shè)好擋水臺(tái)，其規(guī)格大小是0.1m×0.2m，基坑一邊實(shí)施挖掘，同時(shí)在坑中修建好排水的溝渠，溝渠的規(guī)格是0.3m×0.3m，溝渠的位置需要在基坑的中級(jí)。同時(shí)和降水井連接在一起，每一個(gè)降水井，需要配置專門的集水箱設(shè)備，其儲(chǔ)量為2m，將其放在作業(yè)實(shí)施的附近，坑中的水通過降水井進(jìn)入集水箱后，通過三級(jí)沉淀的過濾，最后排進(jìn)污水的管子。

3.4 降水施工和封井

復(fù)雜土質(zhì)環(huán)境中，大型基坑項(xiàng)目的作業(yè)，所有的作業(yè)步驟都是為開挖作業(yè)順利而奠定的根基，詳細(xì)的作業(yè)實(shí)施階段，需要把控好降水作業(yè)的分層操作、參考降水作業(yè)的相關(guān)設(shè)計(jì)，保障挖掘作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能不抽取地下水。降水作業(yè)實(shí)施前，應(yīng)該確?；拥膰o(hù)部位，其所有的支護(hù)作業(yè)與封閉作業(yè)都已經(jīng)結(jié)束，反之，降水作業(yè)對(duì)于附近區(qū)域會(huì)帶來很大的不利。必須依據(jù)開挖的實(shí)情，提前準(zhǔn)備好抽水的程序，最大限度地把水位管控在開挖面的下方1m左右。

3.5 封井

排水管作業(yè)實(shí)施結(jié)束后，后續(xù)的回填操作及準(zhǔn)備好的時(shí)候，應(yīng)該做好封井的步驟，最大限度地把基坑底，往上的所有井管去掉;同時(shí)，給井中回填物料，直至井管口向下大概半米處，待水量逐漸降低后，使用素混凝土，把剩下的半米回填好。作業(yè)實(shí)施完畢之后，基坑外部的井，也需要進(jìn)行封井的作業(yè)。

4 結(jié)語

綜上，在復(fù)雜的地質(zhì)條件中，大型的基坑項(xiàng)目，其支護(hù)作業(yè)和降水作業(yè)的操作都相對(duì)困難，作業(yè)實(shí)施的精準(zhǔn)度更高，如若僅使用某一種支護(hù)作業(yè)工藝，難以實(shí)現(xiàn)作業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。利用樁錨的支護(hù)方式，集合土釘墻的支護(hù)方式，實(shí)施基坑項(xiàng)目的支護(hù)作業(yè);同時(shí)確保降水的作業(yè)實(shí)施，保證基坑項(xiàng)目整體的作業(yè)成效，特別是降水階段的相關(guān)作業(yè)里，所有的降水井設(shè)施，都應(yīng)該在圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉之前，進(jìn)行相關(guān)的操作。緊鄰支撐位置的坑內(nèi)井，應(yīng)該緊鄰支撐砼柱，這樣才能夠避免后期的基坑挖掘作業(yè)，不會(huì)發(fā)生碰撞的現(xiàn)象，有利于后續(xù)的作業(yè)實(shí)施順利。

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