熊 焰

(深圳市深水水務咨詢有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

近年來，隨著許多城市的生態(tài)環(huán)境治理和經(jīng)濟發(fā)展的不斷時間，調(diào)蓄池等一些水環(huán)境處理項目逐漸增多。調(diào)蓄池工程往往對于發(fā)揮著雨污處理、河水改造、 水系轉輸?shù)戎匾墓δ躘1]。建設過程中往往需要涉及復雜的地下結構和基坑的開挖和支護等重要環(huán)節(jié)[2]。與調(diào)蓄池基坑同普通的建筑基坑相比，往往具有以下的特點：①地下廠房結構復雜，基坑的換撐條件復雜。②施工的單項投入費用占工程總費用比重較大。③圍護結構的防滲控制變形能力要求高。文章通過對鐵崗水庫調(diào)蓄轉輸工程調(diào)蓄池的基坑工程的施工過程進行深入研究分析，針對關鍵施工領域的步驟進行風險控制和優(yōu)化，以期提升調(diào)蓄池基坑的工程質量，為后續(xù)地下水工結構的順利施工做基礎。以期待為類似的水利調(diào)蓄工程基坑質量控制有一定的參考意義。

1 工程概況

鐵崗水庫是保障深圳西部片區(qū)用水需求最主要的供水水庫，其原水主要通過東部供水工程從東江引入，由于寶安區(qū)水源保護區(qū)劃定時間較早，加上飲用水源保護區(qū)劃定和調(diào)整工作中限于當時基礎資料精度和技術手段限制，本片區(qū)水源保護區(qū)內(nèi)大部分為建成區(qū)，入庫水質達不到國家、廣東省及深圳市相關技術規(guī)范要求，為此開展轄區(qū)內(nèi)鐵崗水庫牛成村徑流調(diào)蓄轉輸工程。

本工程主要內(nèi)容包括局部河道改造、雨水收集系統(tǒng)、調(diào)蓄系統(tǒng)、雨水轉輸系統(tǒng)以及生態(tài)綠化和服務設施建設等。

擬建牛成村調(diào)蓄池位于南光高速與寶石路交叉口東側，調(diào)蓄池基坑呈矩形，長×寬=108m×78m?，F(xiàn)狀地面高程整體較平坦，高程約36.0～37.0m之間，西北側局部地形較高，地面高程約42.5m；東南側局部地形較低，地面高程約34.0m；基坑開挖深度整體約14.6m，局部深度達20.6m?；颖泵鏋樯钲谑邪裁瘜崢I(yè)有限公司，距現(xiàn)狀擋墻及廠區(qū)廠房約23.85m；西側為現(xiàn)狀南光高速公路匝道和寶石公路，距南光高速公路匝道排水溝最近約34.66m；東面有現(xiàn)狀8層高建筑物及4層高建筑物，距建筑物最近約為23.13m。調(diào)蓄池平面圖，如圖1所示。

圖1 調(diào)蓄池平面圖

考慮到基坑周邊場地較寬闊，距離周邊建構筑物較遠，為方便施工，基坑采用灌注樁+錨索的支護型式，其中灌注樁樁徑1.2m，間距1.5m，樁身設置3～4道預應力錨索；樁間采用旋噴樁+注漿帷幕相結合的止水方式，旋噴樁樁徑0.7m，間距1.5m，與灌注樁兩兩咬合。同時對西北側地形較高區(qū)域，樁頂以上采用土釘墻防護，土釘采用鋼花管土釘，坡面采用掛網(wǎng)噴混凝土進行防護。調(diào)蓄池基坑斷面圖，如圖2所示。

圖2 調(diào)蓄池基坑斷面圖

2 工程地質安全風險分析

該地塊場坪范圍為建材廠，場地地面高程范圍為 33.40～37.00m，調(diào)蓄池占地面積 0.88ha，調(diào)蓄池尺寸為 80m ×110m，設計開挖底高程為21.5m，設計場坪標高 40.0m。調(diào)節(jié)池總體呈矩形形箱體鋼筋混凝土結構。結合現(xiàn)在地面高程，設計開挖最大深度15m。支護方式為灌注樁+預應力錨索，采用高壓旋噴樁攔土截水。調(diào)蓄池場地地層巖性自上而下有①-1素填土、①-2雜填土、①-3填石、②-2礫質黏土、②-4礫砂，③殘坡積土、④-1全風化花崗巖、④-2強風化花崗巖、④-3弱風化花崗巖、④-4微風化花崗巖。基坑開挖主要涉及以下工程地質問題。

2.1 持力層及地基處理問題

調(diào)蓄池底板高程為21.5m，坑底地層為③殘積土、④-1 全風化、④-4 微風化花崗巖，其中基坑西側、南側多為土質基礎，南側、東北側多為巖質地基，承載力均滿足設計要求，可選做調(diào)蓄池基礎持力層。④-3 弱風化花崗巖，④-4 微風化花崗巖開挖涉及鑿巖，開挖厚度 0.0～5.0m，巖質基底占整個基底的約 10%，由于周圍臨近道路，已有構建筑較多，應確定合理的基巖開挖方式。另由于花崗巖風化土層與弱、微風化花崗巖巖層工性質相差較大，產(chǎn)生不均勻沉降，應選取合理的基礎型式[3]。

2.2 邊坡及基坑穩(wěn)定問題

基坑開挖后，坑壁地層為素填土、雜填土、填石、礫質黏土、礫砂、殘坡積土和全～微風化花崗巖。在地下水的作用下，礫砂、殘坡積土和全～強風化巖，易造成坑壁坍塌等穩(wěn)定破壞。設計方案為樁錨支護，樁長 22.6m，樁底高程為13.9m。根據(jù)鉆探情況，灌注樁底位于殘積土、全～微風化花崗巖層中，承載力可滿足設計要求。場地雜填土、填石和風化巖土層中揭露的花崗巖孤石(揭露縱向塊徑0.2～5.8m)，影響 鉆孔灌注樁成孔，建議改為沖孔灌注樁。 錨索多在礫質黏性土、全風化、強風化花崗巖中，適宜錨索施工。雜填土、 填石和孤石影響錨索成孔，建議采取相應的工程措施。

2.3 滲透破壞和基坑涌水問題

場地現(xiàn)為建材堆放區(qū)，周邊無地表水源，場地老地貌多為花崗巖殘丘，僅西南角 ZK04 鉆孔附近為沖洪積地貌，揭露有透鏡體狀礫砂，場地表層存在透水性較強的素填土、雜填土和填石層，根據(jù)設計方案基坑底板高程21.5m，勘察期間地下水高程約 33.4～34.5m，最大水頭約13m，在地下水的作用下，易產(chǎn)生滲透破壞問題。場地東北角基坑開挖至微風化巖，強 風化和弱風化巖裂隙發(fā)育，透水性較大，可造成基坑涌水問題[4]。 由于場地地下水位較高，基坑開挖將會形成高約13m 的水頭差，設計采用高壓旋噴樁攔土截水，樁長15.5m，樁底高程為20m。樁底位于殘積土、全～微風化花崗巖層中，可有效阻止基坑內(nèi)外水利聯(lián)系，但風化巖土層中存在弱風化巖石，影響高壓旋噴樁施工，建議設計采取相應措施應對。

3 基坑支護技術優(yōu)化與質量控制

針對地基層薄弱的問題，使用了結合基坑的采用灌注樁+錨索的支護類型，樁身設置預應力錨索；針對滲透破壞和涌水風險，樁間采用旋噴樁+注漿帷幕相結合的止水方式；針對基坑邊坡穩(wěn)定問題，西北側地形較高區(qū)域，樁頂以上采用土釘墻防護，土釘采用鋼花管土釘，坡面采用掛網(wǎng)噴混凝土進行防護[5]。

需要對此次解決重點風險問題的施工進行質量優(yōu)化控制[6]。

3.1 鉆孔灌注樁

灌注樁采用旋挖成孔工藝，灌注樁直徑為1200mm，冠梁尺寸b×h=1200mm×1000mm，灌注樁主筋采用HRB400，灌注樁混凝土采用水下C30混凝土。

在冠梁施工前，將樁頂浮漿鑿除干凈。灌注樁成孔應采用跳挖方式，即每隔一根樁開挖一根樁，待樁芯混凝土澆灌并終凝后，相鄰的樁才可以開挖。鋼筋加工應進行調(diào)直處理，嚴重銹蝕應除銹。當鋼筋籠主筋需要搭接時，采用雙面焊接，縱向受力鋼筋的焊接接頭應相互錯開，同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受力鋼筋搭間隔布置。施工樁頂冠梁前，樁頂應鑿至新鮮混凝土面，出露鋼筋應平直，澆筑樁頂冠梁前，必須清理干凈殘渣、浮土和積水，應保證排樁與冠梁連接牢固，不得造成連接處產(chǎn)生薄弱面。冠梁施工應注意預埋欄桿等預埋件。拔樁時，起拔鋼護筒時，導管要用鋼絲繩另外固定，避免受到附加震動造成導管內(nèi)混凝土離析堵塞。

3.2 預應力錨索

采用3-4束1×7φs(f/ptk=1860MPa)高強低松弛鋼絞線制作錨筋，專用錨桿鉆機套管護壁成孔。

錨索注漿采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥拌制水泥凈漿，水泥漿中不應含有影響水泥正常凝結和硬化的有害物質，必要時可以摻入外加劑。錨索采用二次注漿工藝，灌漿水灰比0.40∶1～0.45∶1，第一次常壓注漿，注漿壓力約0.8MPa，二次注漿應在第一次注漿形成的水泥結石強度達到初凝后進行，注漿壓力≥2.5MPa，漿體抗壓強度>30MPa。待注漿體強度達到75%以上且強度>20MPa方可進行張拉，鎖定錨索于腰梁和錨定鋼板之上，每根錨索均應按抗拔力標準值的0.1～0.2倍進行預張拉，鎖定值取標準值的70%～90%。錨頭封堵可采用水泥砂漿材料，封堵前必須對錨頭用防銹漆涂刷防銹處理，并將錨頭雜物處理干凈[7]?？孜豢咨顟^設計長度0.5m，終孔后應清孔直至孔口流出清水為。預應力錨索安裝前應清除錨索表面的油污和鐵銹。在施工前應對錨索進行基本試驗，基本試驗錨索應加大錨筋面積，以保證最大試驗荷載不小于設計錨索的承載力極限值。

3.3 樁間高壓旋噴樁

采用雙重管法，旋噴樁直徑≥0.7m。根據(jù)場地工程地質條件，選用以下表參數(shù)進行高壓旋噴灌漿試驗，并根據(jù)試驗情況調(diào)整設計參數(shù)，如表1所示。

表1 灌漿設計參數(shù)表

高壓旋噴樁的滲透系數(shù)應<1×10-6/cm/s。應嚴格控制注漿管的提升速度； 成孔時應注意記錄地層情況，鉆桿位置偏差<50mm，垂直度偏差應<1.0%。在噴漿過程中，注漿管分段提升的搭接長度不得100mm。在深厚的填土與原狀土交界面附近以及中強透水層中應采用復噴工藝。

3.4 灌漿帷幕

在正式施工前必須做灌漿試驗，以最終確定灌漿材料、摻合料、外加劑、灌漿工藝、灌漿壓力和孔序控制等施工參數(shù)。

灌漿材料采用不低于P.O.42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥灌漿原則上使用水泥漿，根據(jù)需要，可改為使用細水泥漿液、穩(wěn)定漿液、混合漿液或膏狀漿液。

帷幕灌漿孔采用回轉式鉆機造孔，鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進時，可先進行灌漿處理，而后繼續(xù)鉆進。灌漿采用孔口封閉循環(huán)式自上而下分段灌漿。先在孔口第一段2m埋孔口管，第二段為3.0m，第三段以下每段5m。灌漿時，當灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少時；或吸漿量不變，壓力均勻上升時，灌漿應繼續(xù)進行，不得改變水灰比。灌漿孔封孔應采用“分段壓力灌漿縫孔法”。灌漿過程中特殊情況處理，發(fā)現(xiàn)冒漿 漏漿，應根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

3.5 掛網(wǎng)噴混凝土面和鋼管土釘

掛網(wǎng)噴混凝土面，掛φ6.5鋼筋網(wǎng)@200×200mm，樁身植筋后在鋼筋頭部設置2根φ16水平加強筋,并通過錨頭角鐵加強件與植筋錨固連接。按P.O.42.5普硅水泥∶中砂∶5-20細石=1∶2∶2.5、水灰比=0.45:1的重量配合比配制面層混凝土料，面層混凝土強度C20，厚100mm，采用噴射機高壓噴射。鋼筋網(wǎng)施工完畢后立即噴混凝土，噴混凝土施工24小時后方可進行下一層土方開挖。

土釘采用擊入式鋼管土釘，鋼管土釘直徑為50mm，壁厚6mm。土釘設計抗拔力為10kN/m，鋼管打入地層后，應在鋼管內(nèi)進行壓力注漿，注漿材料為P.O.42.5R普通硅酸鹽水泥凈漿，水灰比0.5～0.6，注漿體的28d抗壓強度>20MPa，注漿壓力>0.6MPa。水泥漿應隨伴隨用，注漿必須密實飽滿。按分段分層開挖，分層一次開挖高度不應超過該層土釘釘頭高程以下0.5m，機械開挖后，應輔以人工修整坡面。

4 基坑監(jiān)測方案布控及預警

在基坑施工過程中，由于綜合因素的影響，須周期性對周邊環(huán)境進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)隱患，確保施工區(qū)鄰近周邊環(huán)境及道路的安全和圍護體系自身的穩(wěn)定[8]。

調(diào)蓄池基坑呈矩形，長×寬=108m×78m?；娱_挖深度整體約14.6m，局部深度達20.6m，基坑北距離距廠區(qū)廠房約23.85m；西側距南光高速公路匝道最近約34.66m；東面距建筑物最近約為23.13m；因此，定義該基坑等級為二級基坑。

監(jiān)測對象參照《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB50497-2019)相關規(guī)定，本工程監(jiān)測對象見表2。

表2 基坑監(jiān)測項目表

續(xù)表2 基坑監(jiān)測項目表

監(jiān)測周期，基坑監(jiān)測周期從基坑支護結構施工開始，至基坑回填至地面標高結束。正常情況下，各項目監(jiān)測頻率見表3。

表3 基坑監(jiān)測頻率表

根據(jù)圍護設計說明，本工程監(jiān)測控制值如下所示：樁頂/坡頂位移、沉降允許值為60mm，預警值為48mm；灌注樁深層水平位移允許值為70mm，預警值為56mm；錨索拉力當測量值達到抗拔力標準值的70%時應立即警示；基坑周邊房屋位移、沉降允許值0.004H/g，當房屋整體傾斜度累計值達到2/1000或傾斜速度連續(xù)3d大于0.0001H/g時應報警；基坑周邊地下水水位最大下降深度超過初測水位2m時應預警，地下水位降深達到4m應立即采取回灌措施以恢復地下水位；變形速率≤5mm/d，如連續(xù)兩天出現(xiàn)變形速率>5mm/d，應作異常情況處理。

5 結 論

文章以深圳鐵崗水庫傳輸調(diào)蓄池基坑為研究背景，主要對場區(qū)的工程地質條件進行了分析，對基坑施工的安全風險進行評估分析，以此為基礎確定了合理的支護形式。并且對支護體系的關鍵施工步驟進行了施工技術的優(yōu)化和質量控制。并且對基坑監(jiān)測方案和預警進行了詳細的布控及預警。對調(diào)蓄池基坑的順利施工取得了保證。

調(diào)蓄池基坑的施工中往往涉及基坑降水要求較多，文章對基坑降水方向的施工技術研究較少，這也是目前水利工程涉深基坑處理的重要研究領域。