临海工程深基坑支护与降水

临海工程深基坑支护与降水

郝笑1张晓明2

山东港湾建设集团有限公司山东省日照市276800

摘要：临海复杂地质条件下深基坑支护是一项施工难度大、外因条件复杂的工程。某工程正是在临海复杂地质条件下，利用高压旋喷桩、水泥土搅拌桩支护结构、轻型井点降水体系很好地完成此种条件下深基坑支护施工与降水操作。

关键词：临海工程；深基坑支护；降水

引言

在临海工程中，岩土层属天然沉积，又有回填的含有碎石、抛石等透水性很强的杂填土；基岩面起伏不平；地下水位受海水影响严重，有的区域地下水甚至与海水直接贯通。如今，国内外专家学者仍无法确定一种有效的支护止水方式以及能够保障工程顺利进行的施工工艺，所以在临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下如何进行深基坑支护便成为一个亟待解决的问题。本文临海高透水性的抛石、碎石层土质条件下深基坑工程技术的研究，可以指导以后在该地质条件下的地区进行基坑支护的设计和施工，不仅节约了大量的人力和物力，而且还使工期大大缩短，对工程按期竣工具有非常重大地现实意义。

1工程概况

本工程处于烟台莱州西部的临海地段，该区域本是海滨平原，经人工回填改造之后形成陆域，地质条件复杂。工程现场地形较为平坦，主要有人工填土、粗砂、粉细砂、碎石土和粉质粘土等。其中抛石有最大断面尺寸超过3.4m的，且人工填土中含有抛石、块石、碎石以及红砖块与混凝土碎块等建筑垃圾，导致土质不均匀。其下分布着广泛且完整坚硬的花岗岩。海水的侧渗补给和大气降水的垂直入渗补给是该工程现场地下水的主要补给来源，以时段性向海径流排泄的排汇方式为主，其中近海地段的地下水直接与海水相通。

2临海工程深基坑支护与降水方案

2.1机械土方开挖

上部机械挖土深度4m，在北侧土坝完成及东西侧土坝完成约30m后陆续开始进行，由北向南推进，其中挖掉原回填土装车运至东西侧修筑土坝点，剩余上层粉煤灰挖运至卸料点。

利用水准仪将水准点引测到场区周围不易破坏的区域，并做好记录。开挖过程中，对开挖深度定期测量，当开挖一定深度后，可将高程点引至坑内，便于测量标高。根据支护设计方案、地质报告及现场情况，在保证施工工作面的前提下，严格按设计要求开挖放坡。上部机械挖土必须连续进行，防止粉煤灰径流坍塌。对基坑进行放坡，放坡的过程中要同时倾倒碎石进行护坡。

2.2地下水控制

根据同地区类似地层条件及类似地层赋水性情况确定本基坑采用旋喷桩止水帷幕结合坑内降水井方案控制地下水，坡顶设置截水台，坡面设置泄水管，坡底设置排水沟和集水井明排水。

旋喷桩采用二重管旋喷工艺，桩径800mm，中心间距600mm，桩端以进入粉质茹土层0.5m为控制标准，水泥掺入量≧420kg/m。土方大面积开挖前在基坑中间位置设置若干降水井进行预降水，待地下水降至下一层开挖面以下0.5m时方可开挖。坡顶通过设置截水台防止地表水渗入基坑侧壁，坡面根据渗水情况或按照1个/5m2的原则设置φ50mmPVC导水管，长度30cm，外伸12cm，坡内端加工成花管状并包裹滤网，基坑成型后在基坑边缘设置300mmx300mm排水沟。

2.3支护结构选型

基坑周长约400m，开挖范围内主要为杂填土及淤泥质粉质劲土层，分布全场地。结合场地的实际情况，围护结构选型为：围护结构采用D700@900mm和D800@1000mm钻孔灌注桩+旋喷桩或水泥土搅拌桩隔水，形成1个独立的封闭围护体系。隔水帷幕为搅拌桩双排D500@300mm。

北侧距海岸较近地段，需要保护驳岸，离驳岸有18m以上距离，但驳岸沿线范围内地基下抛有约4.6m厚玄武岩块石，成桩有困难，故选用双排D700@500mm高压旋喷桩支护结构，起到隔水作用，同时，旋喷高压注浆能渗入块石缝隙，阻止水的渗入。旋喷桩前打入1排D700@900mm冲孔桩，承受水、土压力作用。超出抛石范围，隔水桩改为双排水泥土搅拌桩。设1道混凝土支撑。深坑部位冲孔桩直径增大到D800@1000mm，局部加深坑设第2道钢支撑。

支撑系统由直径为900mm的环梁与角撑组成，支撑系统支承于钢格构立柱上，钢立柱插于专门打设的D800立柱桩内，尽可能利用就近的工程桩。

2.4支护设计

围护桩按竖向弹簧地基梁计算，即“m”法，按开挖工况分别计算桩身内力与位移。

2.4.1高压旋喷桩设计

（1）高压旋喷桩设计桩长15m，桩径700mm中心距@500mm，互相咬合200mm，内外2排桩交叉布置；

（2）注浆材料为42.5R普硅水泥，水灰比为1：1，水泥用量大于450kg/m；加固体；

（3）注浆压力为20MPa，流量80-120L/min。

（4）桩身强度要求大于1.0MPa。

2.4.2水泥土搅拌桩设计

1）采用双排单头搅拌桩施工，桩径500mm，间距300mm，互相咬合200mm，42.5R普硅水泥，水灰比为0.55：1，水泥用量为加固体重量的13%，加固土体重度按18kN/m2计算；

（2）桩身平面定位偏差小于50mm，垂直度偏差小于1/100；

（3）试块强度要求0.6MPa。

2.5基坑降水设计

场地含水层为淤泥质粉细砂，颗粒细，淤泥层含水量较小。北侧距海岸近，海水与浅层有水力联系，坑内必须采用轻型井点降水与集水坑相结合的方式降排水，地面设排水沟。经多方案比较，选择轻型井点降水比较理想。

（1）井排设计：沿基坑内布设轻型井点降水孔，孔深7m，间距1.2~1.5m。沿围护四周设一排井点，坑内设十套轻型井点。

（2）井管设计：井管内径φ48mm，L=7m，滤头长1m，外包滤网；与离心泵连接的进、出水管（PVC）为150mm，出水管与沿坑边布置的φ150排水管连接，出水管及水泵标高低于地面1.0m，以提高真空效果。

（3）降水井施工：成井直径不小φ300mm，边冲孔边沉管，下入φ48mm的镀锌管或PVC管，下端1m花管（孔径5mm）包扎两层25日的尼隆网；从孔口填入中、粗砂，形成过滤层，填砂应均匀，防止堵孔。

（4）降水运行：一般情况下，一台离心泵与50个竖井连接，总排水管低于'地面1.0m。

（5）检查井况及设备维护：每天要填写检查日志，必要时进行水位、流量观测。

（6）坑顶设砖砌排水明沟（M10砂浆抹平）对地表水和坑内抽出的水进行外排，排水沟底坡度应>0.5%，使沟内水流顺畅。

（7）基坑开挖阶段在坑内保留周边降水轻型井点，确保在基本疏干状态下开挖施工。

2.6周边环境监测及应急措施

基坑开挖前应做出开挖监控方案。围护桩位移报警值为30mm，超过变形限值应立即启动应急治理措施。沿坑周及南侧道路管线布置沉降及水平监测点。驳岸水平位移及沉降报警值为20mm。当变形速率较大时，应加密观测次数，有险情出现时应连续监测。

由于临海极近，为了确保基坑的安全稳定，采取如下应急措施。

（1）基坑坑顶变形值超过报警值时采用如下措施处理：①在有条件卸载地段挖土卸荷；②驳岸前立即回填，设第二道支撑；③当发现坑底土有流砂、管涌隆起现象时，立即回填土压脚或用砂袋反压坡脚，用二级井点疏干土体。

（2）当坑坑壁出现渗漏水时，立即用膨胀水泥、水玻璃等防水材料封堵，或采用XPM抗渗堵漏剂封死。

（3）对沉降及变形过大的坑壁可增设一排锚杆支护。

（4）储备砂袋、水泵、挖土设备现场随时调用；

（5）台风季节施工时，现场配备2~3台大口径水泵，做好坑周地面排水，防止积水。

通过基坑变形监测及周边环境调查，及时采取措施确保施工基坑始终处于稳定状态。

结语

本工程采用该方法简便有效，且成本相对于其他深基坑开挖支护措施更低，对类似地层的深基坑基础工程具有很好的借鉴作用。

参考文献：

[1]邢相伦，邹传学.临海复杂地质条件下深基坑围护设计和施工技术[J].水运工程，2008（11）：81-84.

[2]张同波，李华杰，姜振燕.临海复杂地质条件下的止水帷幕及地基处理技术[J].建筑施工，2005，27（11）：10-13.

[3]杨晓华，俞永华.水泥—水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用[J].中国公路学报，2004，17（2）：68-72.