蒲華林 陳小衛(wèi) 劉明進 中國水利水電第七工程局有限公司

1.工程概況

本工程位于深圳市某水庫，本項目5×4.5m管涵，箱涵總長500.4m。箱涵流水面標高10.5，箱涵基坑北側(cè)距離供水管既有檢查井僅7m，供水管檢查井基底標高15，高于箱涵基坑標高約5m，箱涵與一DN2600供水管垂直交叉，管道為鋼管材質(zhì)，管材外存在0.5m厚混凝土包封，現(xiàn)狀地面高程為24.5m，供水管道中心高程約19.2m。該供水管處箱涵基坑深約15m，基坑范圍從上到下依次為：素、雜填土、礫質(zhì)粘土、礫砂、殘積土層，其中礫砂層黃褐色夾灰白色，飽和，稍密～中密，粉粘粒含量約20%～30%，該層層厚約7.8m。為確?；邮┕ぐ踩浜Y(jié)構(gòu)基坑圍護結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，由于箱涵垂直交叉供水管，供水管及其方包范圍圍護結(jié)構(gòu)無法閉合，箱涵結(jié)構(gòu)南側(cè)距離既有水庫水面僅37m，根據(jù)《基坑降水技術(shù)規(guī)程》可知，礪砂層透水半徑100-200米，透水系數(shù)2.40×10-2～6.0×10-2，供水管交叉范圍若無法封閉開挖時極易產(chǎn)生透水風險，基坑透水涌砂極易導致既有檢查井沉降導致管道接口破裂，如何封閉該處圍護結(jié)構(gòu)為本工程順利實施的重難點。

2.施工方案比選

為確保工程順利實施，項目部采取了多方面方案比選。

2.1 方案一：減少透水通道范圍，增加透水通道長度，減少地下水對透水砂層的滲水補給

由于透水砂層透水半徑約150-200m，為增加透水半徑，減少水庫地下水對透水砂層的滲水補給，鋼板樁需延既有管線兩側(cè)延伸約200m，由于該管線南側(cè)部分位于水庫庫岸邊緣，表層多為淤泥，不具備大型設(shè)備進場條件，鋼板樁打設(shè)條件，北側(cè)管線下穿既有高速公路，高速公路距離基坑僅約50m，導致采用打設(shè)鋼板樁隔斷基坑缺口部位同周圍透水層的水力聯(lián)系的方式，需配合降水井進行降水，由于降水后可能引起管道基礎(chǔ)及高速路路基基礎(chǔ)沉降，且鋼板樁打設(shè)需對管道兩側(cè)淤泥進行換填，費用教大，故本方案舍棄。

2.2 方案二：對地下水進行凍結(jié)，確保開挖基坑安全

該砂層地下水飽和，且臨近水庫基本無流速，考慮采用冷凍法對地下砂層進行凍結(jié)，確?；娱_挖時不滲水。由于原水管為鋼材，采用冷凍法后鋼管結(jié)構(gòu)在低溫下冷縮，該基坑北側(cè)基坑臨近原水管檢查井，可能導致管道通檢查井連接破壞；在低溫下鋼材力學性能降低，地下水凍結(jié)后體積膨脹可能導致管道受壓破壞；故本方案舍棄。

2.3 方案三：對基坑進行強行圍閉

由于管線直徑2600，且外側(cè)存在50cm厚方包結(jié)構(gòu)，擬采用潛孔鉆機斜向引孔注漿，但無論采取什么角度，受旋噴樁噴漿半徑及漿液被地下水稀釋的影響，方包以下部位存在一處等邊三角地帶無法進行地表加固，如何進行封閉，為本工程實施的關(guān)鍵。本項目創(chuàng)新性的提出了外側(cè)封閉結(jié)合內(nèi)側(cè)補強的方式，有效的解決了地表加固無法封閉基坑的難題。

3.確定方案

經(jīng)項目部全體人員討論，最終項目部形成技術(shù)方案，具體內(nèi)容如下。

3.1 管線探挖，精確定位，施工管線兩側(cè)圍護結(jié)構(gòu)

該管線方包頂部距離地面約4m，施工前首先采用人工配合機械對管線頂部覆蓋層進行探挖，確定管線方包范圍。探挖時先采用放坡開挖的方式采用機械挖除表面3m覆蓋層，然后采用人工拉槽的方式進行探挖，探坑寬1m，深1m，長度4m，每次探挖完成后采用機械對管線頂部覆土進行挖除，依次交替進行直至開挖至方包頂部。開挖至方包頂部后，繼續(xù)對方包兩側(cè)進行對稱開挖，開挖至方包頂以下1米，對方包范圍進行精確測量，并在方包外側(cè)埋設(shè)鉆孔灌注樁鋼護筒，共計4個，位于管線及圍護結(jié)構(gòu)交叉點處，然后逐步分層對探挖土體進行回填，并采用小型夯機進行壓實，直至原地面線，確保旋挖鉆機施工條件。

旋挖鉆機開始施工前，采用碎石對回填土頂面進行換填并找平，鋪設(shè)2cm厚鋼板，確保旋挖鉆機基礎(chǔ)穩(wěn)定，并再次復核鋼護筒的垂直度及中心位置，確保管線結(jié)構(gòu)安全。同時，針對測量放樣確定樁基中心點位置復核無誤后在鉆孔樁周圍3m處測放4個護樁，其對角線相互垂直并與樁基中心重合，護樁采用2m鋼筋，插入周圍穩(wěn)定土層1.5m，以備鉆孔過程中對樁位進行復核。

為避免砂層塌孔，鉆孔施工采用泥漿護壁，開鉆前在場地內(nèi)布置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)，在基坑內(nèi)順線路方向挖設(shè)泥漿池和沉淀池，具體尺寸為6 m×4 m×2 m（池壁坡比1:0.75），泥漿循環(huán)采用明溝（20cm×20cm）。泥漿原料選用膨潤土造漿，為提高泥漿黏度和膠體率，在泥漿中摻入燒堿或碳酸鈉等添加劑，造漿后應試驗全部性能指標。

旋挖鉆機開孔施工應輕壓慢進，鉆頭轉(zhuǎn)速不宜大于10r/min，待主動鉆桿全部入孔后，方可逐步加速進行正常鉆進。由于該處主要為透水礫砂層旋挖鉆機鉆進中應采用慢速鉆進，并應適當增加泥漿比重和黏度。同時在鉆孔過程中應嚴格控制鉆頭升降速度，減小鉆斗升降對孔壁的擾動，避免發(fā)生塌孔。

3.2 鋼筋提前預埋鋼筋，為后續(xù)圍擋施工創(chuàng)造條件

鋼筋籠主筋采用HRB 400 直徑28的鋼筋，鋼筋環(huán)向間距分別為20cm，鋼筋采用焊接采用搭接焊，搭接長度為14cm（雙面）或28cm（單面焊），焊縫厚度不小于8.4mm（0.3d），焊縫寬度不小于22.4mm（0.8d）。搭接接頭預先折向一側(cè)，搭接鋼筋軸線位于同一直線上。在鋼筋籠靠管道側(cè)順箱涵軸線長方向埋設(shè)一道鋼筋，直徑同主筋，并與箍筋連接，該主筋與混凝土保護層同高，便于后期對保護層進行局部剝離，用于鋼筋焊接。

3.3 地表斜向加固，完成方包影響范圍以外部分基坑加固

鋼筋籠安裝完成后及時澆筑樁基水下混凝土，待樁身強度達到70%強度后，即可組織供水管覆壓處的圍閉施工。施做基坑圍護結(jié)構(gòu)外管線底部采用斜向袖閥管注漿的方式對管線覆壓范圍大部分土體進行加固，注漿主要技術(shù)參數(shù)如下:漿液的水灰比定為0.6——1.0，水泥采用P.O 42.5（425R）普通硅酸鹽水泥，注漿壓力初定在0.2～0.3Mpa之間，可根據(jù)現(xiàn)場實驗情況進行調(diào)整。注漿壓力以水泥漿液能順利注入為原則，在注入率大于10L/min的情況下，盡可能采用較小的注漿壓力，減小地面冒漿的可能性。注漿速度：底部和頂部注漿速度為15～20L/min，其它位置為20～30L/min。由于管線周圍方包為矩形結(jié)構(gòu)，采用斜向注漿的方式，方包混凝土底部由于受漿液擴散范圍及打孔位置的影響，圍護結(jié)構(gòu)無法閉合，仍存在一處缺口透水點，此時，受作業(yè)面位置的施工工藝限制已無法在地面進行處理，需采取進一步措施。同時為確?；颖眰?cè)既有檢查井基礎(chǔ)穩(wěn)定，對檢查井側(cè)臨近基坑處采用旋噴樁定噴的形式對檢查井基礎(chǔ)進行加固。同時在檢查井側(cè)及維護結(jié)構(gòu)間打設(shè)回灌井，預留回灌地下水條件。

3.4 基坑內(nèi)打設(shè)鋼板樁，配合開挖進行水平加固，封閉圍護結(jié)構(gòu)

在基坑鉆孔樁及樁間斜向加固施工完成后，及時施工圍護結(jié)構(gòu)冠梁支撐梁等混凝土結(jié)構(gòu)，其中管線兩側(cè)的支撐梁為1mX1m,用于管線開挖后期選調(diào)保護用。開挖管頂土層至方包頂部，在坑內(nèi)管線方包兩側(cè)50cm處分別打設(shè)一排鋼板樁，鋼板樁長15m，并在鋼板樁及方包間再次施工袖閥管注漿，對鋼板樁及圍護結(jié)構(gòu)間隙進行封閉，等強7天后分層分段開挖管線兩側(cè)基坑，包封頂面至管線頂部樁間采用鋼筋混凝土擋墻同冠梁連接，擋墻等強后繼續(xù)分層開挖基坑.鋼板樁外側(cè)開挖至方包底部2m后，在鋼板樁上打孔，采用袖閥管水平注漿加固管道包封下方斜向袖閥管注漿未加固土體，等強后拔出鋼板樁，開挖管底土方，并采用固定底部軟木襯墊、穿設(shè)斜拉可調(diào)松緊鋼絲繩確對管線進行保護，設(shè)計吊點3處，繼續(xù)分層開挖管線底部基坑土方，采用逆作法的形式隨挖隨做管線底部樁間鋼筋混凝土擋墻，直至基坑開挖見底，擋墻鋼筋籠需在開挖后剝離原鉆孔樁中預埋連接鋼筋，并與其焊接連接，擋墻厚度1m，須開挖至樁基外側(cè)，確保擋墻穩(wěn)定，并及時架設(shè)鋼支撐，確保開挖后墻體穩(wěn)定，確保基坑開挖施工安全。

4.結(jié)語

本工程通過斜向地面注漿加固以及基坑內(nèi)支擋止水+水平注漿加固的雙重方式，圓滿的解決了強透水基坑管線底部無法封閉，導致透水砂層涌水涌砂的風險，有效的保證了基坑的施工安全，圓滿完成施工。