林 威

（深圳市路橋建設(shè)集團有限公司，廣東深圳）

引言

在水廠凈水處理綜合體建設(shè)中，基坑支護施工技術(shù)的研究有重要意義。首先，水廠凈水處理綜合體建設(shè)往往涉及深基坑的開挖與支護，如地下水處理設(shè)施、污水處理設(shè)施等[1]。因此研究基坑支護施工技術(shù)有助于確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。其次，水廠凈水處理綜合體建設(shè)通常需在復雜地質(zhì)條件下進行。這些地質(zhì)條件對基坑支護施工提出更高要求，需研究和探索適合不同地質(zhì)條件的基坑支護施工技術(shù)[2]。研究水廠凈水處理綜合體基坑支護施工技術(shù)，可提高工程的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益，為水廠凈水處理綜合體的建設(shè)貢獻技術(shù)創(chuàng)新和進步。本文將以光明水廠凈水處理綜合體基坑支護施工項目為例，開展對其基坑支護施工技術(shù)的研究。

1 基坑土方開挖施工

采用土方分層分段的方式開挖基坑，以加固帶與后澆帶為分界，將施工區(qū)分成若干施工區(qū)。開挖深度和分段長度為土釘(錨桿)以下0.50 m 和50 m。在完成對其中一個區(qū)域兩邊開挖取土后，進行護坡支護，再對中間區(qū)域開挖取土[3]。針對一個斷面擬布設(shè)3 臺大型挖掘機，兩側(cè)可同時選用小型挖掘機進行對邊坡的修整和對基坑底部的整平處理。第一層的土方開挖必須趕在基坑工程圍護樁施工前完成，施工準備工作要有序到位[4]。在預挖階段，必須在支護結(jié)構(gòu)的剛性達到設(shè)計剛性后，方可進行預挖[5]。如果選擇土釘墻為支護系統(tǒng)，對水泥基材料的養(yǎng)護年齡應(yīng)該超過2 天，才能進行開挖。圖1 為基坑兩端取土方法平面示意。

圖1 基坑兩端取土方法平面示意

基坑內(nèi)土方的高差應(yīng)當控制在1.5 m 以下，且坡度不大于45°。在挖土時，避免挖掘機與支撐樁相撞，在坡頂2 m 以內(nèi)，不允許堆放其他材料。當基坑達到坑底后，在機械作業(yè)的同時，還需人工修整基坑底部，并逐漸縮小挖掘孔。在距離基坑平面20 cm處，為防止受到土體干擾，必須用手挖。

2 基坑支護用泥漿制備

將光明水廠凈水處理綜合體項目的基坑支護結(jié)構(gòu)選為鋼筋混凝土灌注樁+高壓旋噴樁與攪拌樁的咬合樁。結(jié)合該類型支護結(jié)構(gòu)的特點，采用攪拌樁-灌注樁-高壓旋噴樁的順序進行施工。通過勘查發(fā)現(xiàn)該工程場地為粉質(zhì)黏土，旋挖成孔速率過快，需單獨配制一種新的護壁泥漿。制備泥漿材料的性能指標見表1。

表1 制備泥漿材料性能指標

按照表1 完成對泥漿材料的制備，要求循環(huán)泥漿中黏性土比控制在1.1～1.2 范圍內(nèi)；砂土比控制在1.1～1.3 范圍內(nèi)；砂夾卵石比控制在1.2～1.5 范圍內(nèi)。黏性土黏度控制在16 s～25 s 范圍內(nèi)；砂土黏度控制在24 s～34 s 范圍內(nèi)，含砂率應(yīng)小于6%，膠體率應(yīng)超過95%。

3 護筒埋設(shè)與旋挖成孔灌注樁施工

光明水廠凈水處理綜合體項目淤泥質(zhì)土厚度為14～26 m，為確保施工作業(yè)的安全，需將鋼制護筒的長度增加到5.5 m，護筒應(yīng)當超出地面250 mm，將內(nèi)徑設(shè)置為大于樁徑120 mm。在旋挖成孔施工時應(yīng)當注意在成孔之前，或者在提起鉆斗時，都要檢查鉆頭的防護裝置，并且要檢查鉆頭的磨損狀況、直徑，并且清除鉆斗中的廢土。在鉆成孔的過程中，需要檢查鉆桿的垂直度。成孔時樁距應(yīng)控制在樁徑4 倍以內(nèi)，及時清除殘渣，并使殘渣距樁孔至少6 m。當砂巖地層較厚時，應(yīng)更換砂巖地層中的鉆頭，并減小旋轉(zhuǎn)鉆頭的進尺。在旋轉(zhuǎn)開挖的過程中，當形成的孔洞滿足了設(shè)計要求后，就必須清除孔洞中的虛土。

在灌注混凝土的過程中，需將管道嵌入混凝土中并安置到2～6 m 的深度。最后一次灌注混凝土時需要注意灌注量，超灌高度應(yīng)當高于項目設(shè)計樁頂高度為1.2 m 以上，充盈系數(shù)應(yīng)超過1.0。在灌注混凝土時，管道的埋入深度應(yīng)控制在2～6 m 間，并不使管道脫離混凝土表面。灌注標高要在設(shè)計樁頂標高1.0 m 以上。在挖土時，不要用大型鏟斗撞擊樁頂，以免造成樁身斷裂。在設(shè)計樁頂面之上，留出20 cm 的人工破除距離。對旋挖鉆機施工支護樁挖出的土方，用鏟車將其儲存至現(xiàn)場指定的位置，不對成孔、灌注、下籠及其他工序造成影響，再統(tǒng)一運出場地。

4 清孔

為確保樁的質(zhì)量，本工程采取正向循環(huán)的方法。一次清孔是在旋挖完成的孔位就位后進行的，二次清孔是在放下鋼筋籠和混凝土管后進行的。正循環(huán)清孔是將泥漿通過橡膠管道連接到孔口灌水管，并將其輸送到孔底，其中懸浮物通過灌水管回到孔壁間環(huán)填料中，再流入沉淀池、循環(huán)溝，最終再流入泥漿池，使其得到再利用。圖2 為正循環(huán)清孔示意。

圖2 中，A 表示鉆頭；B 表示泥漿循環(huán)方向；C 表示沉淀池；D 表示泥漿池；E 表示泥漿泵；F 表示鉆桿；G 表示鉆機回轉(zhuǎn)裝置。在清孔過程中需注意，對于第一次清孔，可使用鉆機操作。將鉆頭抬離孔底0.2～0.3 m 的位置，并注入符合配制要求的泥漿，進行一次循環(huán)的清孔。對孔深不超過60 m 的樁基，需要在15～30 min 鐘內(nèi)完成清除工作；對于孔深超過60 m 的樁基，則需要花費30～45 min 的時間。第二次清井需要將符合配制條件的泥漿注入導管，并進行循環(huán)清井。在實際施工中，水下灌注混凝土時，導管底部與孔底之間的距離應(yīng)保持在300～500 mm間。完成管道安裝后，需采用倒循環(huán)或正循環(huán)的方式進行第二次清孔。

5 實例應(yīng)用分析

光明水廠凈水處理綜合體工程原始場地的地貌單位是一片殘丘斜坡，該區(qū)域是一片天然的山地，坡度為20°，高度大約25 m。勘探鉆孔的洞口平面高度為2.81～27.2 m，洞口的相對高差為25 m。人工填筑層主要為素填土，第四紀淤積層主要為和粉質(zhì)黏土；基巖為泥質(zhì)粉砂巖和細砂巖。通過分析鉆井資料，發(fā)現(xiàn)某些鉆孔的初始水位埋藏深度僅為0.0～5.6 m。同時，根據(jù)現(xiàn)場各鉆孔終孔24 小時后的水位測定結(jié)果，現(xiàn)場地下水的穩(wěn)定水位在0.20～10.70 m 之間，標高在3.08～16.58 m 之間，且地下水的水位受地形的影響，其高低與地下水的高低呈比例關(guān)系。該地區(qū)的地下水年際變化受其水位、季節(jié)等因素的影響，年際變化幅度在1～3 m 之間?；又ёo施工監(jiān)測頻率如表2。

表2 基坑支護施工監(jiān)測頻率

在明確監(jiān)測的基本頻率后，在基坑支護施工位置上任意選擇3 個位置，并分別布置測點，編號為G1、G2、G3，對三個測點在7 d 時間內(nèi)的累計沉降變化值進行記錄，并將結(jié)果繪制成圖3。

圖3 基坑支護施工測點7 d 累計沉降變化曲線

圖3 看出，三個測點的累計沉降變化值均沒有超過-5 mm～+5 mm 的范圍。根據(jù)該光明水廠凈水處理綜合體項目的建設(shè)要求，在進行基坑支護施工時，累計沉降變化值不超過-10 mm～+10 mm，不會影響施工以及后續(xù)綜合體的正常運行。另一方面，累計沉降變化值的有效控制也說明在應(yīng)用本文提出的基坑支護施工技術(shù)后，基坑整體的穩(wěn)定性和安全性也得到提升。實例結(jié)果證明，本文設(shè)計的基坑支護施工技術(shù)具備極高的應(yīng)用可行性。

結(jié)束語

本文以光明水廠凈水處理綜合體基坑支護設(shè)計與施工為例，為避免地面沉降以及實現(xiàn)對周圍建筑物的保護，設(shè)計一種全新的基坑支護施工技術(shù)，通過對施工中的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對該技術(shù)應(yīng)用可行性的驗證。在實際基坑動力開挖過程中，由于位移場的改變，會引起周圍地面的不均勻沉降，如果沉降過大，將會對周圍建筑造成嚴重的影響。為此需在基坑支護過程中，強化對其進行監(jiān)測，并對其安全性進行實時評價，一旦發(fā)現(xiàn)其存在不安全現(xiàn)象，可及時加固。該基坑項目對樁頂水平位移、深層水平位移、基坑外的地表沉降、支撐軸力和管線累積沉降等進行監(jiān)測。