姚禎祥

0 引言

隨著工業(yè)與民用建筑工程的快速發(fā)展，深基坑工程越來越多，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)也日臻完善。但不同的支護(hù)方式工程造價也千差萬別，合理選擇基坑支護(hù)方案，不僅可以大大降低支護(hù)的工程費(fèi)用，又可防止安全事故的發(fā)生，收到良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

1 工程概況

太鋼新煉鋼技改工程位于太原市太鋼廠區(qū)，是在新煉鋼連鑄車間內(nèi)新增一套連鑄系統(tǒng)。新增連鑄系統(tǒng)有一條30 m長的沖渣溝，基礎(chǔ)埋深－12 m，平面形式呈“S”形，該溝在生產(chǎn)車間內(nèi)，基坑不具備大放坡條件。選擇何種基坑支護(hù)方案，達(dá)到既技術(shù)可行，操作方便，又經(jīng)濟(jì)合理，是該工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 地質(zhì)概況

2.1 場地工程地質(zhì)條件

該施工區(qū)域位于汾河?xùn)|岸，屬于沖洪積Ⅰ級階地地貌。主要由第四系全新統(tǒng)人工堆積層、第四系全新統(tǒng)河流沖洪積層(Qal+pl4)和上更新統(tǒng)河流沖洪積層(Qal+pl3)構(gòu)成，各層土質(zhì)情況如下:①-1雜填土，松散;②粉質(zhì)粘土，軟塑～可塑;③粉土，中密～密實(shí);④-1中砂，中密;④粉土，中密～密實(shí);⑤-1粉土，中密～密實(shí);⑤細(xì)砂，中密～密實(shí)，厚度0.60 m～5.20 m;⑥粉土，中密～密實(shí)，厚度 1.00 m ～10.60 m;⑦-1粉土，局部透鏡體，密實(shí);⑦中砂，厚度5.00 m ～11.90 m，密實(shí)。

2.2 場地水文地質(zhì)條件

場地地下穩(wěn)定水位深度為1.60 m～4.70 m，屬潛水類型，主要補(bǔ)給源為大氣降水。地下水位的變化主要受大氣降水控制，變化幅度約1.0 m。特別是第⑤層含水量豐富，厚度為1 m～5 m不等，降水不利的情況下，開挖過程中易形成流砂。

3 基坑支護(hù)方案的選擇

難點(diǎn)分析:本工程基礎(chǔ)埋設(shè)－12 m，地下水位較淺。沖渣溝與廠房柱基礎(chǔ)緊鄰，廠房柱基礎(chǔ)承受著廠房結(jié)構(gòu)、天車等生產(chǎn)設(shè)備較大的荷載，施工時要確保柱基礎(chǔ)變形在允許的范圍之內(nèi)?；娱_挖范圍內(nèi)有流砂和頑石。

3.1 地下連續(xù)墻支護(hù)

已建連鑄車間內(nèi)的連鑄系統(tǒng)，當(dāng)時施工沖渣溝、旋流井等深基坑支護(hù)時，采用的是地下連續(xù)墻支護(hù)方式。采用連續(xù)墻施工優(yōu)點(diǎn)是施工質(zhì)量好，施工迅速，安全有保障。但對于本工程則顯現(xiàn)出較多的弊端:

1)連續(xù)墻施工造價較高。該工程地下連續(xù)墻段僅30 m長，工程量小。連續(xù)墻施工所需的吊車、成槽機(jī)等大型機(jī)械昂貴的進(jìn)出場費(fèi)，更是增加了連續(xù)墻的工程成本。2)采用連續(xù)墻施工，18 m長鋼筋籠宜一次制作成型。但連鑄車間的凈空高度不能滿足大型吊車的起吊高度。若鋼筋籠分兩片制作，雖可以減小起吊高度，但增加的鋼筋籠豎向焊接工程量較大，對施工成本和工期增加較多。3)沖渣溝水平長度不大，且平面為“S”形，給連續(xù)墻的槽段劃分和接頭帶來了較多困難。4)連續(xù)墻施工產(chǎn)生的大量泥漿，在已建廠房內(nèi)邊生產(chǎn)邊施工，安全文明施工的控制成本必然較大。

因此，該工程采用地下連續(xù)墻進(jìn)行沖渣溝支護(hù)，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性都是不合理的。

3.2 土釘墻護(hù)坡

土釘墻由于造價低、施工迅捷、施工現(xiàn)場文明，能適用多種地質(zhì)條件成為基坑護(hù)坡的常用方式。對于本工程，土釘錨入土層時，須穿過廠房柱基礎(chǔ)下部的管樁基礎(chǔ)。土釘因無法避開管樁而起不到作用，因此土釘墻護(hù)坡方式不適用該工程。

3.3 預(yù)制樁支護(hù)

打預(yù)制樁:預(yù)制樁打樁支護(hù)施工迅速，但缺點(diǎn)是打樁的振動太大，給生產(chǎn)和設(shè)備會造成一定的破壞，因此打樁是禁止使用的。

靜壓樁法:采用靜壓樁法雖然沒有了振動，但預(yù)制樁對地基土的擠壓作用，同樣會對廠房柱基礎(chǔ)產(chǎn)生一定的破壞，因此也是不能采用的。

3.4 鋼板樁支護(hù)

鋼板樁支護(hù)施工迅速，有足夠的強(qiáng)度和剛度，還有止水作用，是一種較好的支護(hù)方式。但本工程第⑤，⑦層土含有砂層，根據(jù)以往在該區(qū)域的施工經(jīng)驗(yàn)，地下存在頑石層，因此也不宜采用鋼板樁支護(hù)。

3.5 鉆孔灌注樁與高壓旋噴樁復(fù)合支護(hù)方式

鉆孔灌注樁施工簡便，適用于各種土層，可根據(jù)支護(hù)平面施工成任意形式。灌注樁外側(cè)設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕，既可防水，又可增強(qiáng)灌注樁的支護(hù)強(qiáng)度。兩者結(jié)合形成的復(fù)合基坑支護(hù)方式，既可滿足沖渣溝基坑支護(hù)的要求，又較好的解決了止水、防流砂等的問題，還可穿透頑石層，而且造價低，是最適合本工程的支護(hù)方式。

4 復(fù)合基坑支護(hù)施工方案

本工程支護(hù)平面布置見圖1，剖面圖見圖2。

4.1 鉆孔灌注樁施工

4.1.1 灌注樁設(shè)計

為減少灌注樁樁長，基坑－3 m以上采用1∶1放坡開挖(可減少樁長7 m)。

灌注樁樁頂標(biāo)高為 －3.0 m，樁底標(biāo)高 －21 m，有效樁長18 m，樁徑600 mm，間距1.0 m，混凝土強(qiáng)度C30。灌注樁頂部設(shè)寬×高=600 mm×800 mm的冠梁，將灌注樁連接成整體。灌注樁配筋見圖3，圖4，冠梁配筋見圖5。

4.1.2 灌注樁施工方法

灌注樁采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔，兩次換漿法清孔成孔工藝。按間隔跳打(鉆)的次序進(jìn)行施工。

樁位測放:施工前，根據(jù)樁位圖測放灌注樁樁位，樁位偏差不大于10 mm。

埋設(shè)護(hù)筒:護(hù)筒采用內(nèi)徑為620 mm的鋼護(hù)筒，埋設(shè)位置應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

鉆機(jī)就位、鉆孔:就位時，鉆機(jī)必須平整、穩(wěn)定，確保鉆進(jìn)過程中的鉆桿垂直度小于1%。采用原土造漿保證孔壁穩(wěn)定。

清底換漿:鉆孔完畢后，提升鉆頭距孔底10 cm～20 cm，不進(jìn)尺，繼續(xù)循環(huán)，以相對比重較低(1.05～1.15)的泥漿壓入，將孔內(nèi)懸浮物、鉆渣等換出。清孔要保持孔內(nèi)泥漿面不降低，防止縮孔、塌孔。在鋼筋籠入孔與安放導(dǎo)管后混凝土灌注前，對孔底二次清孔。

鋼筋籠制作、吊放:鋼筋籠分兩節(jié)成型，采用半圓支承架制作成型，保證籠的圓度。在鋼筋籠主筋上綁混凝土墊塊保證保護(hù)層厚度。鋼筋籠用吊車吊放，節(jié)間采用單面焊連接，搭接長度不小于10d。鋼筋籠應(yīng)垂直緩慢入孔，防止碰撞孔壁。

安放導(dǎo)管:導(dǎo)管采用內(nèi)徑250 mm的法蘭式鋼式導(dǎo)管。

灌注混凝土:混凝土要有良好的和易性，入孔坍落度宜為18 cm～22 cm。開澆時，料斗和導(dǎo)管內(nèi)混凝土應(yīng)不小于2 m3。導(dǎo)管下口至孔底間距為0.3 m～0.5 m?；炷脸溆禂?shù)應(yīng)控制在1.2～1.5之間。提升導(dǎo)管時，要避免碰動鋼筋籠。

4.2 高壓旋噴樁止水帷幕施工

4.2.1 高壓旋噴樁設(shè)計

高壓旋噴樁止水帷幕樁徑600 mm，單排樁，樁頂標(biāo)高為－3.5 m，樁底標(biāo)高為－12.5 m，有效樁長9 m，水泥用量200 kg/m，相鄰兩樁重合200 mm進(jìn)行復(fù)打。

4.2.2 高壓旋噴樁施工方法

旋噴樁高壓漿液壓力為20 MPa～28 MPa，壓縮空氣壓力為0.7 MPa，注漿管提升速度為 6 cm/min～12 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度8 rpm ～12 rpm，灌入漿液比重 1.5 ～1.6，返漿比重1.2 ～1.3。

測放樁位:施工前，根據(jù)樁位圖測放旋噴樁樁位。

鉆機(jī)就位:就位時，對樁機(jī)進(jìn)行調(diào)平、對中，調(diào)整樁機(jī)垂直偏差小于10 mm。

引孔鉆進(jìn):鉆機(jī)施工前，應(yīng)先在地面試噴，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，開始引孔鉆進(jìn)。鉆孔垂直度誤差小于0.3%。

插入高噴管:引孔至設(shè)計深度后，拔出巖芯管、插入注漿管。為防止泥砂堵塞噴嘴，要邊射水邊插管，水壓不得超過1 MPa;高壓水噴嘴用塑料布包裹防泥土進(jìn)入管內(nèi)。

旋噴提升:噴射時，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力，噴漿后再逐漸提升旋噴管，以防扭斷旋噴管。鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。為提高樁底端質(zhì)量，在樁底部1.0 m范圍內(nèi)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時間。在旋噴提升過程中，可根據(jù)不同的土層，調(diào)整旋噴參數(shù)。

鉆機(jī)移位:旋噴提升到設(shè)計樁頂標(biāo)高時停噴，提鉆頭，清洗注漿泵及輸送管道，然后鉆機(jī)移位。

4.3 基坑降水

為節(jié)約工期，提早開挖，在基坑內(nèi)設(shè)2口、基坑外設(shè)4口深井進(jìn)行降水。

4.4 支撐結(jié)構(gòu)

為增強(qiáng)支護(hù)效果，在基坑內(nèi)設(shè)置直徑400 mm，水平間距4 m的鋼管頂撐，垂直布置三道。在基坑開挖過程中，邊挖邊頂撐。

5 結(jié)語

1)通過以上多種方案的比選，不難得出，采用鉆孔灌注樁與高壓旋噴樁復(fù)合基坑支護(hù)方式是最適合本工程的支護(hù)方式。該支護(hù)方式突破了連鑄廠房凈空高度的限制;泥漿量少、占地小;施工振動小，對廠房生產(chǎn)設(shè)備無影響;對地基土沒有擠土影響，對廠房柱基礎(chǔ)不構(gòu)成安全威脅。施工成本大大的下降，節(jié)約了業(yè)主寶貴的建設(shè)資金的投入，一舉多得。

2)通過基坑變形監(jiān)測結(jié)果及對周邊環(huán)境情況的調(diào)查表明，整個施工過程中基坑始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，基坑周邊未發(fā)生任何不良環(huán)境地質(zhì)問題。太鋼新煉鋼改造工程采用鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁復(fù)合基坑支護(hù)方式施工取得了圓滿成功。

3)該復(fù)合基坑支護(hù)技術(shù)施工簡便，質(zhì)量有保障，造價低廉，對小規(guī)模深基坑支護(hù)工程，有較好的適用價值和推廣前景。

[1]JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S］.

[2]劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊[M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[3]蔡鴻潔，許翠霞，李 濤.基坑支護(hù)方案優(yōu)化[J］.山西建筑，2009，35(18):91-92.