江秀輝

(福州市水利水電規(guī)劃設(shè)計院，福建 福州 350000)

近年來，深基坑開挖施工面臨的條件越來越復(fù)雜，各個區(qū)域的地質(zhì)條件給深基坑處理工藝提出了不同的需求，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件進(jìn)行合理的施工工藝設(shè)計。砂層地質(zhì)是深基坑開挖施工中較難應(yīng)對的地質(zhì)條件，容易出現(xiàn)各類問題，在部分沿海地區(qū)，砂層地質(zhì)下層與地下水距離很近，非常容易引發(fā)基坑工程事故?；拥撞砍袎核幚砣绻幚聿划?dāng)，基坑深度越深，則下層不透水層越薄，越有可能破壞基坑底部造成基坑結(jié)構(gòu)破壞失穩(wěn)，釀成工程事故。因此，要不斷完善基坑深挖處理技術(shù)，確保工程工期和質(zhì)量。

1 工程概況

馬尾區(qū)地勢呈北高南低，東西高中間河谷低，魁岐溪、鼓山溪、?？酉拖戮ㄟ^河道進(jìn)入下游平原地區(qū)，經(jīng)魁峰河、林浦明渠排入閩江。目前平原地區(qū)的魁峰河和林浦明渠已建設(shè)完成，根據(jù)該區(qū)域排洪特點，在洪水期遭遇閩江高潮位，往往導(dǎo)致山洪無法順利排入外江，因此本次在林浦明渠出口位置附近新建魁峰排澇二站(閘)，設(shè)計抽排規(guī)模為25 m3/s。工程實施后將形成以魁峰河和林浦明渠為主要排洪通道，魁峰排澇樞紐和魁峰排澇二站樞紐為排洪出口的排洪體系。

2 排澇泵站工程地質(zhì)條件

擬建泵站基礎(chǔ)土層依次為：表層①雜填土厚4.4 m、③含泥中砂24.3 m(層頂高程1.55 m)、④淤泥層厚7.5 m，⑤-1粉砂層厚3.7 m，再下為⑤含泥中砂，層厚大于4.0 m。泵站基礎(chǔ)底高程-6.40 m，泵站地基為松散～中密的含泥砂，中粗砂標(biāo)貫擊數(shù)7-27擊，上部較松散，承載力基本可滿足上部建筑物得荷載要求，主要存在砂土液化及不均勻沉降問題，建議采用樁基處理，且樁基處理深度應(yīng)穿過液化深度進(jìn)入穩(wěn)定土層一定深度。泵房緊貼林浦明渠，泵房現(xiàn)狀地面高程約6.0 m，泵站基礎(chǔ)含泥層為透水率1×10-3cm/s的中等透水土體，林浦明渠水位受潮位影響，(鉆探時地下水位埋深一般在2.1～4.5 m，整體在1.5～2 m高程)，渠道水位變化時可能產(chǎn)生滲透變形問題。

3 基坑開挖支護(hù)方案

3.1 滲透注漿

根據(jù)新城區(qū)砂層地質(zhì)勘探情況，本工程的基坑支護(hù)樁需要使用具備水下使用功能的混凝土，應(yīng)對砂層中較高的含水率。樁徑在1 m以上，間距1.3 m左右，嵌入深度為10 m。本地區(qū)砂層類型中含有粉細(xì)砂，且占比較高。開挖土方施工中土裸露時間太長，粉細(xì)沙中的水分蒸發(fā)或者下沉遷移，導(dǎo)致沙土干燥，整體穩(wěn)定性下降。為了確保土層穩(wěn)定性，需要降低水分遷移過程，進(jìn)行滲透注漿后再噴射面層混凝土。滲透注漿讓土體形成穩(wěn)固的整體，減小水的滲透系數(shù)，整個設(shè)備更加穩(wěn)固。

在基坑土方開挖之前，在基坑四周設(shè)置間距合理的注漿孔，滲透注漿并加固。注漿孔的位置要在基坑周圍均勻分布，孔深設(shè)置在30 m左右，孔徑在5 cm。給滲透注漿施加壓力，漿液在壓力作用下滲透入土體，凝固。漿液滲透土層的空隙之后，空隙中的氣體和水分會排出土體，注漿時的壓力不會對原有土體結(jié)構(gòu)帶來過多沖擊，能夠讓土體快速穩(wěn)定。注漿之后，基坑周邊要設(shè)置觀測點，觀測地表是否存在沉降問題，對注漿之后的沉降值進(jìn)行觀測，記錄變化的速度。注漿后土體中的空隙被填充，土體穩(wěn)定性更強(qiáng)，地表觀測到沉降值減小，土體塑性提高。

3.2 樁間網(wǎng)噴

樁間噴射混凝土將鋼筋以固定間距鋪設(shè)在樁的里面上，互相搭接0.3 m左右，利用豎向和橫向鋼筋固定好，再噴射混凝土。噴射混凝土過程中面層砂土不能裸露時間錯行，否則噴射的混凝土?xí)驗樯巴粮稍锩撀涠黄鹈撀洹；炷敛荒芎屯馏w黏貼，否則噴射錨面未能及時閉合，遇到濕度較高的天氣，面層砂土濕度變化甚至被沖刷掉，也會出現(xiàn)基坑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的問題[1]。

混凝土噴射過程中，面層會出現(xiàn)不同程度的掉渣現(xiàn)象，對后續(xù)施工和基坑穩(wěn)定造成破壞。掉渣的原因主要在于開挖土方之后基坑的防御力不足，而支護(hù)施工又不及時。新城區(qū)砂層中粉細(xì)砂含量較多，空隙大，水分多，暴露時間過長則水分流失過大，土體干燥，空隙塌落，土體穩(wěn)定性變差，同時流沙問題也會出現(xiàn)，并隨著水分流失的增加而變得更嚴(yán)重。噴射混凝土施工中噴口距離土體表面很近，沖擊力較大，土體面層容易出現(xiàn)穩(wěn)定性不足，黏性下降問題。為了解決這一問題，在網(wǎng)片的內(nèi)部鋪著鋼絲網(wǎng)，規(guī)格在0.5 mm×0.5 mm，防止砂土脫落，也能夠在混凝土噴射時減少砂土流失，讓噴錨效率更高[2]。

每一層開挖土方施工完成后，都要對樁間的砂土做好加固。圍護(hù)樁的兩側(cè)要植入短鋼筋，確保焊接水平。鋼絲網(wǎng)要緊貼土層，設(shè)置在鋼筋內(nèi)部。鋼筋外部放置鋼筋網(wǎng)片，處理完成之后按照設(shè)計要求在表面噴射混凝土。噴頭和護(hù)樁面距離保持在1.2 m左右，風(fēng)壓控制在0.5 MPa以下，噴射嘴保持90°噴射，噴頭螺旋轉(zhuǎn)動前移，后一圈要壓住前一圈的1/3～1/2。噴射路線由下向上推移，前后兩層噴射實踐控制在60 min左右[3]。

新城區(qū)砂層地質(zhì)中粉細(xì)砂土含量較高，水分含量較高，需要加強(qiáng)土體穩(wěn)定性。深基坑開挖的施工速度勢必因為這一情概況而降低，要確保噴錨面的質(zhì)量，和土體整體的穩(wěn)定性，減少施工面層細(xì)砂土的脫落。每層土方開挖都要做好支護(hù)工作，確?；咏Y(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

4 基坑抗傾灌注樁工藝

基坑抗傾采用灌注樁工藝，灌注樁與預(yù)應(yīng)力錨桿通過圍梁形成擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度較好，可以減小基坑變形。灌注樁通過預(yù)應(yīng)力錨桿把支護(hù)結(jié)構(gòu)的載荷傳導(dǎo)給地層，有利于錨桿的穩(wěn)定。工藝流程為：灌注樁施工→定位錨孔→鉆孔→錨桿裝設(shè)→注漿→再注漿→圍梁→封錨。

鉆孔灌注樁設(shè)備就位，清理成孔，鋼筋籠吊裝進(jìn)入程控，混凝土輸送導(dǎo)管完成安裝，再次清理成孔，安裝隔水栓等設(shè)備，將水下混凝土灌注進(jìn)入孔中。灌注過程中每15 min要將導(dǎo)管上下動議動，控制好導(dǎo)管的水下混凝土的表面，不能劇烈翻滾，要緩慢上升?；炷翝仓B續(xù)，不能有超過半小時的澆筑間隔。錨桿鉆機(jī)的定位時間要準(zhǔn)確，錨桿傾斜角度用專用羅盤校核之后，傾斜角度偏差不能超過2°，高度差在3 cm以內(nèi)方可。鉆孔時鉆頭和錨桿標(biāo)識對準(zhǔn)，空位偏差小于10 cm，鉆進(jìn)50 cm左右要完成一次鉆孔方向的校正。準(zhǔn)確控制鉆孔的位置和角度。慢速插入錨桿，切忌擾動桿體。隨著鋼絞線一起將注漿管買到孔里，每隔半米鉆兩個朱建功，包扎小孔，防止注漿堵塞。首次注漿與第二次注漿間隔在10 h左右，注漿壓力從低到高直到注不進(jìn)為止，全程提高壓力讓漿向周圍土體擴(kuò)散。圍梁要緊貼鉆孔灌注樁，圍梁基槽寬度要比圍梁寬度大，留下一定的立?？臻g。模板拆除之后要完成回填。

5 基坑地下水控制措施

泵房位于渠道右岸側(cè)，且排澇閘與泵站平行布置，若泵站與閘基同時開挖，需考慮基坑地下水控制。且泵站位于市區(qū)，南側(cè)為江濱東大道，西側(cè)為高架匝道，路邊通訊，煤氣，自來水管道密布，開挖時需與相關(guān)部門協(xié)調(diào)工作，保證施工安全。截水措施主要采取樁基外側(cè)設(shè)置高壓旋噴樁，樁徑0.6 m，樁距0.8 m，高壓旋噴樁長20 m，頂高程5.0 m，底高程-15.0 m。場地隔水層④淤泥層頂高程為-22.75 m，低于高壓旋噴樁底部-15.0 m，為懸掛式截水帷幕。

0.1地層穩(wěn)定性計算公式

(1)

式中:Kty為穩(wěn)定性安全系數(shù)，Kty不應(yīng)小于1.1；D為承壓含水層頂面至坑底的土層厚度(m)，取19.15；γ范圍承壓含水層頂面至坑底土層的天然重度(kN/m')；對成層土，取按土層厚度加權(quán)的平均天然重度；△h為基坑內(nèi)外的水頭差(m)；設(shè)計降水至基坑下0.5 m；γw為水的重度(kN/m)。Kty=1.46，大于容許值1.1，基坑不會發(fā)生穩(wěn)定問題。

0.2流土穩(wěn)定性計算公式

(2)

式中:Kse為流土穩(wěn)定性安全系數(shù):安全等級為一、二、三級的支護(hù)結(jié)構(gòu)，Ke分別不應(yīng)小于1.6、1.5、1.4；D為截水帷幕底面至坑底的土層厚度(m)，取12.6；D1為潛水水面或承壓水含水層頂面至基坑底面的土層厚度(m)，取5.2γ′：土的浮重度(kN/m)；△h為基坑內(nèi)外的水頭差(m)，設(shè)計降水至基坑下0.5 m；γw為水的重度(kN/m′)。

Kse=4.6，大于1.6，不會發(fā)生流土穩(wěn)定問題。

基坑基礎(chǔ)高程-6.40 m，場地地下水位勘查時為0～1 m，③含泥中砂為中等透水層，本場地基坑開挖時其地下水主要來自地表、地下滲透，需采用降水措施，設(shè)計采用降水方案采取基坑內(nèi)井點降水，分層開挖，逐層降水，降水井點管徑0.06 m，排列間距0.8 m×0.8 m，距基坑邊緣1.0 m。并確保基坑外側(cè)地下水水位保持穩(wěn)定?？紤]附近建筑物距離較近，漏斗形降水曲線引起周圍建筑物和地下管線基礎(chǔ)的不均勻沉降，設(shè)計在場地外緣設(shè)置在靠近鳳凰大廈側(cè)，離基坑邊緣10～15 m，設(shè)置一排回灌井點，在降水井點降水的同時利用回灌井點向土層中灌水，以消除降水所產(chǎn)生的影響。

6 抗水高壓旋噴樁防護(hù)

砂層含水率較高并且周圍容易有地下水滲入，因此采用高壓旋噴樁防護(hù)確保砂層基坑穩(wěn)定。高壓噴射注漿用鉆機(jī)把注漿管鉆到砂層內(nèi)的預(yù)設(shè)位置后，高壓設(shè)備可以把漿液噴乳，經(jīng)過對砂層的擾動沖切，鉆桿以固定速度提升，漿液和土體顆粒攪拌在一起，漿液固定以后，土體之內(nèi)形成圓柱形的固結(jié)體，可以止水防滲。

施工工藝如下：首先要進(jìn)行鉆機(jī)定位，預(yù)設(shè)好孔位，鉆頭對準(zhǔn)孔位，先進(jìn)行射水實驗確保噴嘴暢通壓力穩(wěn)定。按照確定配比將水泥漿制備好，放入漿液貯存設(shè)備備用。用地質(zhì)鉆機(jī)在預(yù)設(shè)空位鉆號孔，插管，借助噴射管的噴射力量或者振動力量進(jìn)入孔中，可以避免噴嘴堵塞，也可以一邊下管一邊注水，防止堵塞。管口達(dá)到預(yù)設(shè)位置后，開始注漿，一邊注漿一邊旋轉(zhuǎn)一邊提升，達(dá)到預(yù)設(shè)的提升高度后可以停止。如果遇到部分礫石底層，要反復(fù)噴漿和攪拌。噴漿完成后因為漿液析水，干結(jié)之后會出現(xiàn)收縮，干結(jié)之后頂部出現(xiàn)凹陷，要采用水泥漿及時補(bǔ)灌。

7 基坑穩(wěn)定性評價

基坑開挖深度范圍內(nèi)，其邊坡巖土層主要為①雜填土、②淤泥、③含泥中砂，密實度及均勻性較差，抗剪強(qiáng)度一般，自穩(wěn)能力較差；因此基坑整體穩(wěn)定性較差，若未采取合理的支護(hù)措施，基坑邊坡坡體在自身重力及其他外力的作用下，極易向基坑底部滑動，從而影響基坑的整體穩(wěn)定。建議當(dāng)設(shè)計確定基坑支護(hù)形式后，應(yīng)根據(jù)其支護(hù)形式進(jìn)行基坑局部及整體穩(wěn)定驗算。

本工程基坑底面以下主要③含泥中砂，其地基承載力與抗剪其地基承載力與抗剪強(qiáng)度一般，基坑施工時可能發(fā)生基坑底部隆起變形，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的基坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算，根據(jù)實際選用設(shè)計所需的巖土參數(shù)。不滿足抗隆起穩(wěn)定性要求時應(yīng)采取鉆孔釋放土層中應(yīng)力、增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度或采取地基處理的方法增大基坑內(nèi)土體的抗剪強(qiáng)度等抗隆起措施。

基坑北側(cè)10 m為居民樓，西側(cè)55 m為高架橋基礎(chǔ)，南側(cè)20 m為江濱東大道，東側(cè)17 m為居民區(qū)，基坑施工將會對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)做好基礎(chǔ)施工監(jiān)測，實行信息化施工、信息化管理，確保周邊環(huán)境安全和工程本身的安全。

8 結(jié)語

新城區(qū)土層為砂層地質(zhì)，含水率較高，導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。這些因素會影響到深基坑開挖工作，影響施工效率，帶來安全問題，導(dǎo)致最終工程質(zhì)量受損。為了確保深基坑開挖施工質(zhì)量，可以根據(jù)新城區(qū)實際地質(zhì)條件設(shè)計滿足當(dāng)?shù)厣罨邮┕ひ蟮墓に?，通過在基坑周圍滲透注漿，并增設(shè)網(wǎng)片和鋼絲網(wǎng)等工序和設(shè)施，增加外部砂層土質(zhì)的固結(jié)力，防止面層上的砂土脫落，解決新城區(qū)砂層地質(zhì)深基坑施工的穩(wěn)定性。通過深基坑施工時間，解決新城區(qū)砂層地質(zhì)位置深基坑穩(wěn)固性和噴錨面質(zhì)量問題，可以為我國交通建設(shè)中砂層地質(zhì)施工建設(shè)提供參考。