安會(huì)麗，劉炳，向榮，謝譽(yù)非

（中建二局第二建筑工程有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

在地下空間的開發(fā)以及建設(shè)過程中， 基坑工程的重要性不言而喻。 而對(duì)于深基坑工程而言，高水位環(huán)境下的工程設(shè)計(jì)以及推進(jìn)往往會(huì)更加復(fù)雜[1]。如果在施工過程中沒有對(duì)高水位情況加以處理，那么在施工中會(huì)導(dǎo)致地下水涌入基坑，輕則導(dǎo)致工程延期，重則導(dǎo)致深基坑崩塌，對(duì)施工安全性有不容忽視的影響[2]。因此，為了確保施工安全，需要確保高水位狀態(tài)下的深基坑的穩(wěn)定性，在高水位深基坑工程中，不僅要對(duì)深基坑進(jìn)行降水施工， 還要對(duì)深基坑的支護(hù)體系進(jìn)行一定程度上的加固，但是目前的深基坑加固研究中，在高水位環(huán)境中的深基坑加固分析較少[3]，因此，本研究對(duì)高水位環(huán)境下的地下工程深基坑建設(shè)方案以及施工方法進(jìn)行分析， 并針對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，旨在確?；臃€(wěn)定性的同時(shí)提高工程效率，從而確保工程項(xiàng)目的安全性。

2 高水位地下工程深基坑工程地質(zhì)及水文情況

2.1 工程地質(zhì)條件

某項(xiàng)目基坑工程施工前， 采用工程地質(zhì)鉆探的方法對(duì)工程區(qū)域的地質(zhì)進(jìn)行分析， 勘探深度內(nèi)的巖土層情況如圖1 所示。 為確保在工程進(jìn)行途中的穩(wěn)定以及安全，在工程施工過程中，應(yīng)對(duì)工程周邊采取有效的監(jiān)測(cè)措施，對(duì)基坑附近的土體平移、地下水位變化和地面沉降情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的精確監(jiān)測(cè)，對(duì)該基坑的邊緣坡體進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)，檢測(cè)方法為瑞典條分法。 在本基坑工程中初步采用了截水溝以及排水盲溝兩種降水措施，其基坑剖面圖如圖1 所示（橫坐標(biāo)代表基坑中心至地質(zhì)取樣邊緣距離）。

圖1 基坑剖面圖示例

2.2 工程水文條件

在基坑擬建地區(qū)附近有江流， 其在勘測(cè)期間的水位為8.00 m。 通過對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)勘察可知，地下水種類主要為第四系松散巖孔隙潛水-微承壓水， 黏土-粉砂巖為該水層的隔水層，總體上水量不大；中砂、粗砂以及圓礫石層中存在孔隙水，水量較大。 以上地下水的來源主要是大氣降水以及周邊含水層的滲透。 根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的鉆孔取芯檢測(cè)，雜填土、中砂、粗砂以及圓礫石層的滲透系數(shù)均較大，屬于10-1～10-3cm/s 級(jí)別，其他的巖土層則表現(xiàn)為弱透水性。

3 高水位地下工程深基坑支護(hù)施工方案

3.1 深基坑支護(hù)施工基本準(zhǔn)則

在本工程的施工過程中，應(yīng)滿足的要求為：（1）滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求，支護(hù)結(jié)構(gòu)不能發(fā)生傾倒、滑動(dòng)和塌陷；（2） 在基坑工程最下層不能發(fā)生地層凸起、 管涌等危險(xiǎn)現(xiàn)象；（3）在支護(hù)整體搭建完成后，支護(hù)結(jié)構(gòu)在承受負(fù)荷時(shí)不能有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的損失；（4）止水施工設(shè)計(jì)要能滿足控制水土流失的作用；（5）工程中土方的挖掘過程應(yīng)做到有組織、區(qū)域性、階段性地有序挖掘；（6）深基坑邊緣2 m 范圍內(nèi)的地面荷載不得超出承重上限，超載上限為20 kPa，并且周邊平臺(tái)不可以堆疊過多。

3.2 高水位地下工程深基坑降水措施

在基坑支護(hù)體系施工前，需要采取有效的水位控制措施，才能安全開工。 通過降排水措施，可以使土體以及基保持干燥狀況，從而確保工程的穩(wěn)定性以及安全性。 例如，在基坑工程周邊設(shè)置止水帷幕，對(duì)水位進(jìn)行有效控制，必須保證基坑底部的水位深度在0.5～1.0 m，本項(xiàng)目基坑止水帷幕為3 排φ500 mm間距為35 mm 的雙管高壓旋噴樁；在基坑附近進(jìn)行降水井的設(shè)置，數(shù)量約為50 口；在深基坑底部設(shè)置數(shù)個(gè)積水坑，進(jìn)行重力流排水。

施工前，首先進(jìn)行雙管高壓旋噴樁的試驗(yàn)樁施工，以進(jìn)一步確認(rèn)各項(xiàng)施工參數(shù)。 通過試做2 根試驗(yàn)樁，確認(rèn)各參數(shù)為：（1）高壓泥漿射流的壓力必須大于20 MPa；（2）水泥漿液水灰比為0.8～1.0，應(yīng)盡可能保持為1.0；（3）水泥漿液需在施工前1 h 進(jìn)行攪拌，攪拌后的靜置時(shí)間應(yīng)小于3.5 h；（4）使用42.5R早強(qiáng)硅酸鹽水泥， 水泥摻入量必須大于土體總量的35%；（5）施工過程中，應(yīng)首先進(jìn)行試噴，施工順序?yàn)閲姖{、旋轉(zhuǎn)、提升；（6）需對(duì)設(shè)備以及管路進(jìn)行檢查，避免注漿管以及噴嘴內(nèi)有雜物，噴嘴與高壓泵的距離必須大于45 m；（7）如果施工過程中發(fā)生故障， 為防止樁體中斷， 應(yīng)在第一時(shí)間停止噴涂；（8）旋噴過程中的鉆孔冒漿量必須符合工程要求，即為成樁工程量的10%～30%，如果冒漿量大于成樁工程量的30%或者發(fā)生不冒漿，則應(yīng)檢查設(shè)備并進(jìn)行排查；（9）旋噴過程中如果發(fā)現(xiàn)地下有障礙物，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理；（10）采用隔孔施工法；（11）注漿后應(yīng)清洗泵體以及管路。 最終的旋噴成樁質(zhì)量要求如表1 所示。

表1 旋噴成樁工程質(zhì)量要求

3.3 高水位地下工程深基坑支護(hù)施工

采用倒掛井的施工工藝進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)施工， 支護(hù)結(jié)構(gòu)包括護(hù)壁以及圍護(hù)樁。 護(hù)壁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；圍護(hù)樁直徑為1.2 m，樁體嵌固深度為2.6 m，采用C30 混凝土。 在施工前，止水帷幕旋噴樁的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 其值必須大于1.0 MPa，必須在其達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行后續(xù)施工。

3.4 高水位地下工程深基坑護(hù)壁施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況檢查止水帷幕樁體強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，測(cè)量放線后，根據(jù)確定好的基坑邊線，采用機(jī)械開挖，在到達(dá)深基坑底部標(biāo)高后，對(duì)其進(jìn)行人工修整。 通過常規(guī)工程流程綁扎鋼筋、立模，然后進(jìn)行混凝土灌注、安裝鋼結(jié)構(gòu)支撐。 由于基坑護(hù)壁采用倒掛井施工工藝，所以，在分層施工時(shí)，應(yīng)以每道護(hù)壁的高度作為一層，在施工過程中充分利用時(shí)空效應(yīng)。 護(hù)壁鋼筋采用常規(guī)的綁扎法進(jìn)行施工， 每道護(hù)壁之間的鋼筋通過焊接連接，護(hù)壁與底板通過錨固連接，護(hù)壁模板采用鋼模板。 混凝土澆灌完成后，要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，必須在強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后才能拆除側(cè)模板。

3.5 高水位地下工程深基坑圍護(hù)樁施工

圍護(hù)樁主要采用鉆孔灌注樁進(jìn)行施工， 直徑為1.2 m，樁的中心距為3 m，其嵌入土體深度為2.6 m。 其中，設(shè)置了3 道內(nèi)支撐圍護(hù)樁。 第一道的材質(zhì)主要為鋼筋混凝土，第二、第三道采用管壁為1.6 cm、管徑為60.9 cm 的鋼管，其豎向間距分別為4 m 和3.5 m，圍護(hù)樁頂設(shè)有冠梁，圍護(hù)樁之間掛置鋼筋網(wǎng)，采用了噴射的方法完成混凝土的澆灌，鋼筋的設(shè)置流程必須遵守相關(guān)官方要求， 并且需要根據(jù)實(shí)際要求長(zhǎng)度對(duì)主筋進(jìn)行錨固，并將其嵌入冠梁內(nèi)。 最終的深基坑支護(hù)施工示意圖如圖2 所示。

圖2 高水位深基坑支護(hù)施工示意圖

4 高水位地下工程深基坑監(jiān)測(cè)

4.1 高水位地下工程深基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警值

根據(jù)本工程中的基坑施工范圍以及深度， 對(duì)其本身以及附近環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。 監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、水位、地面沉降、樁頂水平位移等內(nèi)容。 本基坑的開挖深度為19 m，應(yīng)按照GB 50497—2019《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，按照一級(jí)基坑要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目預(yù)警值如表2 所示。

表2 基坑檢測(cè)預(yù)警值

如果在監(jiān)測(cè)中途發(fā)生以下情況， 則應(yīng)第一時(shí)間終止工程然后報(bào)警，并采取應(yīng)急措施：（1）某項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到達(dá)預(yù)警閾值；（2）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)突然發(fā)生明顯位移；（3）周邊土壤發(fā)現(xiàn)顯著的位移；（4）工程底部出現(xiàn)流沙或是較為嚴(yán)重的滲水；（5）支護(hù)體系出現(xiàn)較大的變形、斷裂、彎曲、松弛現(xiàn)象；（5）周邊建筑開裂或出現(xiàn)較大變形。

4.2 高水位地下工程深基坑監(jiān)測(cè)頻率

安全監(jiān)測(cè)工作從施工開始便進(jìn)行， 基坑支護(hù)體系構(gòu)建完成并回填完畢則監(jiān)測(cè)工作結(jié)束，在施工的全過程中需要持續(xù)不中斷地進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)工作。 各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)頻率如表3 所示。

表3 基坑安全參數(shù)監(jiān)測(cè)頻率表

4.3 高水位地下工程深基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置

對(duì)于本基坑工程，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的客觀性以及準(zhǔn)確性，最大限度地保證工程的安全進(jìn)行， 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布于基坑四周以及基坑內(nèi)部。

5 高水位地下工程深基坑加固方法效益分析

通常來說，在高水位環(huán)境下，一級(jí)深基坑的支護(hù)建設(shè)通常采用地下連續(xù)墻施工體系，而對(duì)于較為狹小的施工場(chǎng)地，會(huì)影響施工空間的局限性， 導(dǎo)致無法進(jìn)行鋼筋籠加工以及吊裝使用。 而止水帷幕、護(hù)壁以及圍護(hù)樁的施工在工作空間的需求上則相對(duì)靈活，不受工作場(chǎng)地大小的限制。 止水帷幕一方面可以滿足在高水位環(huán)境下的止水需求， 另一方面可以發(fā)揮一定的加固作用， 而護(hù)壁和圍護(hù)樁的應(yīng)用進(jìn)一步保證了基坑的穩(wěn)定性，大大提高了基坑施工現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定性以及安全性。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究提出在高水位環(huán)境下的深基坑工程中采用止水帷幕、護(hù)壁以及圍護(hù)樁相結(jié)合的施工技術(shù)，可以有效解決在高水位環(huán)境下施工空間過于狹窄的問題， 滿足在狹小空間內(nèi)深基坑支護(hù)的施工要求，并且充分考慮了施工效率以及施工安全。該方法取得了較好的社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益，具備較好的應(yīng)用前景。