趙曉旭 （大亞灣核電運營管理有限責任公司，廣東 深圳 518124）

1 工程概況

某工程為南部沿海地區(qū)新建污水處理站，場地一側(cè)緊鄰海灣，占地約8059.24m2，南北長約72m，東西最長處約167m，現(xiàn)狀地面標高約為6.0m（珠江高程系）。規(guī)劃設(shè)計考慮周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，整個工程主體設(shè)計為下沉式，布置有綜合池和提升泵房，地上布置綠化?；A(chǔ)擬采用天然地基，要求持力層承載力特征值為180kPa。

根據(jù)工藝要求，綜合池底板面標高為2.2m，局部為1.8m，埋深在5.0m～5.4m范圍，開挖深度標高為1.2m，局部為0.8m。細格柵提升泵房底板面標高為-1.9m，埋深在6.0m～9.0m范圍，開挖深度標高為-3.10m，局部為-0.50m。深基坑工程和支護方案設(shè)計重點考慮綜合池和提升泵房。綜合池基坑安全等級為三級，提升泵房為二級。綜合池基坑側(cè)壁重要性系數(shù)取0.9，提升泵房取1.0。地面超載均不大于20kPa。

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

2.1 場地地層條件

項目巖土工程詳細勘察報告顯示，場區(qū)屬于開山填海臺地，地勢相對平坦，由人工回填塊石、砂土和粘土而成。根據(jù)巖土層的成因、巖性和狀態(tài)依次劃分如下。

第①層人工填土和塊石：廣泛分布于場區(qū)，呈層狀分布。填土為褐灰色/褐黃色，松散，主要由粘性土、砂土及碎石等組成，硬質(zhì)物含量約占25%。層頂埋深0.00m～1.50m，層厚0.70m～10.70m，平均2.15m。塊石為雜色、灰白色，松散，主要由花崗巖、砂巖塊石及中粗砂等回填而成，塊石含量約60%~80%，直徑一般20cm～80cm，致密堅硬。層頂埋深0.00m～3.20m，層厚0.80m～12.50m，平均6.67m。

第②層粉質(zhì)粘土：于場區(qū)內(nèi)廣泛分布，呈層狀或似層狀分布。褐紅色/褐黃色等，可塑。層頂埋深0.80m～12.00m，厚度0.40m～5.15m，平均1.72m。

第③層可塑粉質(zhì)粘土和硬塑粉質(zhì)粘土：可塑粉質(zhì)粘土褐紅色，土質(zhì)較均勻，遇水易軟化。層頂埋深10.80m～13.80m，厚度2.20m～2.50m，平均2.35m。硬塑粉質(zhì)粘土褐紅色、褐黃色，土質(zhì)較均勻，遇水易軟化。層頂埋深12.00～15.20m，厚度1.20～1.60m，平均1.37m。

第④層揭露巖性以泥盆系石英砂巖為主，巖石呈灰白色、灰色，細粒結(jié)構(gòu)，厚層狀。

2.2 水文地質(zhì)條件

場區(qū)地下水類型主要有上層滯水、孔隙潛水承壓水及基巖孔隙裂隙承壓水。上層滯水主要賦存于人工填土層，其動態(tài)受季節(jié)控制，主要接受大氣降水及地表人工用水的滲入補給?？紫稘撍袎核x存于場區(qū)第四系上更新統(tǒng)河流相沖積層細砂、粗砂層、卵石層中，主要接受大氣降水的滲入補給及上游地下水的側(cè)向補給。基巖孔隙裂隙承壓水主要接受上覆孔隙水的越流補給和上游地下水逕流的側(cè)向補給。

根據(jù)現(xiàn)場驗潮站和港口驗潮站提供的同期實測數(shù)據(jù)，場區(qū)海域多年平均海平面為珠基高程系-0.2m，天文潮最高高潮位為1.26m，地質(zhì)勘察提供的水位在1.1m～2.7m之間。

3 常用的深基坑支護方式

工程實踐中基坑支護方案的種類繁多，根據(jù)支護結(jié)構(gòu)和支護原理的不同，基本可以分為：坡率法（放坡開挖法）、土釘墻、預(yù)應(yīng)力錨桿+土釘墻、排樁（包括鉆/沖孔/人工挖孔灌注樁、攪拌樁、旋噴樁等）、排樁+預(yù)應(yīng)力錨桿、地下連續(xù)墻+錨桿、鋼筋混凝土（或鋼）內(nèi)支撐等。在沿?；蚝拥拦こ讨?，因為水文地質(zhì)條件限制，常用到有：排樁內(nèi)支撐支護、鋼板樁支護、鉆孔咬合樁或者各形式的組合并用。

擋土灌注排樁，是以灌注樁按隊列布置組成的支護體系，剛度大，變形小，適應(yīng)性強，對工作場地要求不高，但造價較高，止水能力較差，且地下水位高于基坑地面時不能單獨使用。

排樁內(nèi)支撐支護，是在各類排樁內(nèi)側(cè)設(shè)置型鋼或鋼筋混凝土水平撐，以支擋基坑側(cè)壁。受力合理，變形可控，安全可靠，但需要大量支護材料，基坑內(nèi)施工或會收到一定影響。適用于不易設(shè)置錨桿的松軟土層及軟土地基，常與降水和止水措施結(jié)合并用。

鋼板樁支護，是采用特制的型鋼板樁，機械打入構(gòu)成一道連續(xù)板墻而形成擋水擋土的圍護結(jié)構(gòu)。承載力高、剛度大、整體性好、鎖扣緊密、水密性強，適用于各種形狀基坑及地層，打設(shè)方便，施工快速，可回收，可以獨立或與其他支護方法結(jié)合使用，當?shù)叵滤桓邥r應(yīng)采用降水措施。

鉆孔咬合樁，是用旋挖鉆機鉆孔，樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護結(jié)構(gòu)，一般為素混凝土樁和鋼筋混凝土樁間隔布置。這種支護方式是基于重力式擋土墻的工作原理，利用鋼筋混凝土樁抵抗坑壁土主動土壓力，素混凝土咬合形成止水帷幕，承載力較大，對水平支護要求不高，尤適合于淤泥質(zhì)含水量高的地層，狹窄場地垂直開挖的基坑。

灌注樁組合水泥土樁支護，是在基坑周圍按一定間距布設(shè)灌注樁，而后緊靠灌注樁內(nèi)側(cè)與外徑相切或相交設(shè)置高壓水泥旋噴樁，組合形成一道具有一定強度的防水帷幕，起到擋土、防水、抗?jié)B的作用。灌注樁承載力高、抗彎能力強，樁間水泥土樁結(jié)合體防水抗?jié)B好，二者組合后就具備承載力高、剛度大、防水性好、施工相對快速、造價相對較低的特點。地質(zhì)條件差的淤泥和流砂土層，地下水位較高的深基坑開挖適用，但所有支護均不可回收。

表1

表2

鋼管樁與水泥土樁組合支護，是采用鋼管樁為主要支護，機械打入地下，受力高部位可以適當加固，如增設(shè)防滑型鋼，鋼管樁布設(shè)后在管內(nèi)灌砂壓實。而后在鋼管樁靠基坑外側(cè)相切布置高壓旋噴樁，共同形成止水帷幕。這種支護方式與灌注樁結(jié)合水泥土樁組合支護相比，用鋼管樁代替了混凝土灌注樁，具有機械打入施工速度快、鋼管樁材料可回收的特點。

鋼管樁與鋼板樁組合支護，是在鋼管樁兩側(cè)焊接連接槽鋼，打入后與鋼板樁相互咬合連接形成組合體，既增大了支護構(gòu)件的剛度，也通過鋼板樁咬合緊密的優(yōu)點形成防水帷幕，能有效防水，機械化施工進度快，基本上可以全部回收利用。適用多種地質(zhì)條件，適用于工期緊、受氣候影響大的地區(qū)和季節(jié)。

4 設(shè)計方案比選

基坑支護方案的確定需要考慮諸多因素，如工程位置、地下水、地質(zhì)條件、周邊建筑、管線、道路等，經(jīng)常與降水或止水方案綜合考慮，采用單一支護方式不能滿足要求時，還需多種方案結(jié)合并用?；谏鲜鲈颍O(shè)計人員應(yīng)基于安全、合理、經(jīng)濟、施工簡便的原則等因素進行各種方案的比較，從中選定最優(yōu)方案。對于本基坑工程，根據(jù)實際初步選出幾種方案，再從安全、造價、工期等方面進行比較，最后選定最優(yōu)支護方案。

4.1 綜合池基坑設(shè)計方案

4.1.1 方案一

采用大放坡開挖，放坡坡率為1∶0.75，開挖面底標高為1.20m，局部0.8m，與天文潮最高潮位1.26m相近，基本滿足干開挖要求。由于場地為回填塊石土組成，放坡開挖時造成坡面不平坦需進行噴水泥砂漿護面。基坑頂面及底面周邊均設(shè)500×500截水溝，施工時應(yīng)做好排水措施。基坑開挖土石方應(yīng)隨挖隨運，并應(yīng)分層分段限時挖土。

4.1.2 方案二

采用施打12m密扣拉森鋼板樁支護（懸臂形式），鋼板樁從現(xiàn)狀地面施工。因地下有塊石，施工時必須先引孔。

4.1.3 方案比選（見表1）

4.2 提升泵房基坑設(shè)計方案

4.2.1 方案一

采用密排沖孔灌注樁，內(nèi)加一道內(nèi)支撐支護形式，樁間做雙管高壓旋噴樁止水。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，大放坡至標高1.2m，而后進行直徑為800mm密排沖孔灌注樁擋土支護，樁長約10.0m，止水帷幕采用直徑800mm的雙管高壓旋噴樁，樁長約8.0m，灌注樁及旋噴樁均進入不透水層。旋噴樁施工時需進行引孔，灌注樁施工發(fā)生塌孔時，需設(shè)置鋼護筒進行處理。

4.2.2 方案二

先降土，而后做鋼筋混凝土地下連續(xù)墻內(nèi)加一道內(nèi)支撐支護形式，連續(xù)墻深度進入不透水層。連續(xù)墻施工時，需用沖孔穿越塊石層及巖層。

4.2.3 方案三

直接在地面做鋼筋混凝土地下連續(xù)墻內(nèi)加二道內(nèi)支撐支護形式，連續(xù)墻深度進入不透水層。連續(xù)墻施工時，需用沖孔穿越塊石層及巖層。

4.2.4 方案比選（見表2）

4.3 結(jié)論

通過上述在工期、造價、施工工藝等多方面的方案比較，綜合池推薦方案一，即采用放坡大開挖；提升泵房推薦方案一，即采用密排沖孔灌注樁擋土內(nèi)加一道內(nèi)支撐支護形式，樁間做雙管高壓旋噴樁止水。

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