陳吉恒

（中國鐵建中鐵二十三局集團有限公司，四川成都 610000）

0 引言

隨著當今城市的不斷發(fā)展，海邊、河邊的后備土地資源也開始開發(fā)利用。在工程建設中如何在強透水層中施工變成了一大難題。本文利用自制鋼沉箱在強透水層中施工基礎，具有成本低、效率高、安全可靠等的特點。研究該技術的施工方法，對于進一步提升強透水層中、甚至水中施工基礎具有重要意義。

1 工程概況及施工重難點

1.1 工程概況

新建服務中心位于拉薩市城關區(qū)拉薩河邊，項目位置地勢較平整，交通相對便利，兼顧長遠發(fā)展，滿足功能要求[1]。本項目由1 棟地上二層、地下一層公共建筑（地上功能為餐廳、銀行地下功能為超市、郵政、洗浴、理發(fā)）組成，建筑高度17.5m。項目總用地面積約為13313m2，總建筑面積為8197.0m2，上建筑面積為5117.28m2，下建筑面積為3079.70m2，基礎為筏板基礎，筏板基礎下設計有SBS 防水層[2]。根據基坑周邊勘察鉆探揭露情況，基坑開挖范圍內側壁的土層主要為①層耕土（松散）、②層填土（松散）及③層卵石（稍密～中密）[3]。地下水位埋深較淺，地下水主要為埋藏于第四系全新統(tǒng)沖洪積層中的潛水?？辈旄縻@孔均揭露到地下水，場地地下水穩(wěn)定水位埋深3.50～4.00m，年變化幅度2.0m。基坑坑底處于地下水位以下，基坑開挖深度主要位于強透水性的③卵石層，場地地下水位較高，根據現狀標高，基坑開挖后地下水位高于基底約1.5～2.0m，基坑涌水主要為③卵石層，屬強透水層，滲透系數K 為200m/d，筏板基礎內有電梯井及廚房衛(wèi)生間公共浴室的集水坑位于水位下，水位下的基礎點位多，較分散，需考慮基坑降水或者止水問題[4]。

1.2 施工重難點

難點一：基坑南側距離既有建筑物約20m，北側距離既有建筑物約16m，建筑物為磚混結構，開挖基坑和大量的抽水會對既有建筑產生影響。

難點二：基坑位置距離拉薩河260m，且屬于強透水卵石層。

難點三：筏板基礎內僅電梯井及廚房衛(wèi)生間公共浴室的集水坑位于水位下，水位下的基礎點位多，較分散，不利于集中降水方案。

2 水中基礎施工方案選型

在強透水層中常見的施工方案有基坑抽水、井點降水、鋼圍堰、鋼沉箱，方案可行性分析如表1 所示。

表1 方案選型

根據現場實際的地質條件、基礎大小、基礎分布情況、既有建筑物等設計文件，為了有效的時間內快速的完成基礎施工，優(yōu)先選用了鋼沉箱的施工方案[5]。

3 鋼沉箱的概念及施工技術要點

3.1 基本概念

按照筏板基礎的形狀及尺寸提前制作鋼沉箱，并在底部安裝進水管及開關閘閥，并焊接抗浮錨板和拉桿?；娱_挖時尺寸放大50cm，基坑開挖完成后進行鋼沉箱安裝，安裝時打開閘閥進水下沉，直至下沉至設計標高。安裝完畢后澆筑回填水下混凝土，第一次澆筑為了防止上浮只澆筑至鋼沉箱底部。初凝后再澆筑箱身回填混凝土?；炷翝M足強度后關閉閘閥，將箱內水抽干后再將箱底澆筑封底混凝土，埋住閘閥即可，完成后便可進 行防水層及筏板基礎施工。鋼沉箱示意圖如圖1 所示。

圖1 鋼沉箱示意圖

3.2 施工技術要點

3.2.1 基坑開挖

測量放樣時按照筏板結構尺寸加大50cm，合理地確定開挖順序和分層開挖深度，應該連續(xù)地進行施工，快速地完成，開挖的時候使用挖掘機開挖，及時將挖除的卵石運走，不可堆棄在基坑上沿，避免造成邊坡垮塌。第一層開挖到水面，測量人員復核結構尺寸，復核完成確認無誤后繼續(xù)開挖水下部分，水下部分開挖的時候測量人員配合測量開挖高程，按照筏板底標高超深50cm。

3.2.2 鋼沉箱制作安裝

鋼沉箱設計時必須有足夠的剛度，根據現場實際情況，箱身采用8mm 厚鋼板焊接，背肋采用40mm×40mm×3mm 角鋼，內支撐采用φ50 鋼管。為了防止箱身在澆筑過程中上浮，在箱身外側焊接直徑16mm 鋼筋拉桿，拉桿頂端設置錨板，沉箱頂端使用圓鋼焊接4 個吊裝環(huán)。

安裝時使用16t 吊車配合吊裝，吊車應在遠離基坑的堅實地面作業(yè)，吊裝前先在基坑內設置4 個支點用于限制沉箱下沉高度。吊機支撐穩(wěn)固后，將鋼絲繩和吊點使用卡扣鎖緊，吊車指揮人員檢查無誤后方可起吊。安裝時提前打開閘閥，基坑外的水順閘閥進入箱體時，鋼沉箱緩慢下沉，因預留管口徑小，箱身下沉較慢時，可以使用抽水泵抽水進入箱身加速下沉。直至下沉至預定標高。

3.2.3 回填水下混凝土

為了確?；靥罨炷僚c鋼沉箱結合成為整體，回填混凝土采用水下混凝土配合比，鋼沉箱底部澆筑采用導管法澆筑，為了確保底部混凝土澆筑密實，澆筑混凝土從中心開始緩慢澆筑，放料過快會導致鋼沉箱上浮。第一次澆筑只澆筑至鋼沉箱底部。待底部混凝土達到強度，鋼沉箱抗浮錨桿起作用后在澆筑箱身回填混凝土，澆筑混凝土同樣使用水下混凝土配合比。澆筑過程應四面對稱澆筑，防止箱身因局部受力發(fā)生變形。澆筑過程中使用插入式振搗棒振搗密實，振搗器應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏，做到均勻振實。移動間距不得大于振搗棒作用半徑的1.5 倍（一般為28～40cm）。振搗上一層時應插入下層10cm，以消除兩層間的接隙。為了確保回填混凝土強度應超出水面30cm。

回填混凝土達到強度后方可進行抽水，否則鋼沉箱會因突然失去的水壓，被擠壓變形，因此抽水時應緩慢進行，隨時觀察鋼沉箱是否變形、位移。如發(fā)生變形應立即停止抽水，采取補救措施。將箱內水抽干后再將箱底澆筑封底混凝土，混凝土應磨平收光不得影響后續(xù)筏板防水層施工。

3.2.4 基礎防水層施工

施工前將基層表面清理干凈，涂刷基層處理劑，在基層表面涂刷一道用汽油稀釋的氯丁橡膠瀝青膠粘劑，涂刷應均勻，不能透底。陰陽角部位加鋪一層防水卷材。按規(guī)范及設計要求將卷材裁成相應的形狀進行鋪貼。其寬度不應小于50cm。將改性瀝青防水卷材按鋪貼長度進行裁剪并卷好備用，操作時將已卷好的卷材，用φ30 的管穿入卷心，卷材端頭比齊開始鋪的起點，點燃汽油噴燈或專用火焰噴槍，加熱基層與卷材交接處，噴槍距加熱面保持300mm 左右的距離，往返噴烤、觀察當卷材的瀝青剛剛熔化時，手扶管心兩端向前緩緩滾動鋪設，要求用力均勻、不窩氣，鋪設壓邊寬度應掌握好，滿貼法搭接寬度為80mm，條粘法搭接寬度為100mm。卷材搭接縫處用噴槍加熱，壓合至邊緣擠出瀝青粘牢。卷材末端收頭用瀝青嵌縫膏嵌固填實。檢查驗收合格后及時澆筑細石混凝土保護層。

3.2.5 筏板基礎施工

防水保護層完成后方可以進行鋼筋綁扎，吊裝鋼筋應注意不能損壞防水層，避免焊接，防止燒傷防水層。鋼筋模板驗收完成后進行混凝土澆筑，混凝土采用泵送澆筑，混凝土自料口下落的自由傾落高度不得超過2m，如超過3m 時必須采取措施。澆筑混凝土時應分段分層連續(xù)進行，每層澆筑高度應根據結構特點、鋼筋疏密程度決定，一般分層高度為振搗器作用部分長度的1.25 倍，最大不超過50cm。澆筑過程中使用插入式振搗棒振搗密實，振搗器應快插慢拔直至沒氣泡為止。澆筑時應從電梯井及集水井開始，確?；炷吝B續(xù)澆筑，如必須間隙應縮短間隙時間，并應在前層混凝土初凝前澆筑完畢。澆筑時時常觀察模板、鋼筋、預留孔有無移動、變形或堵塞情況，發(fā)現問題停止?jié)仓?，應在混凝土初凝前修正完成。混凝土澆筑完畢后，應?2h 以內加以覆蓋和澆水，澆水次數應保持混凝土有足夠的濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護期一般不少于7 個晝夜。

3.3 質量評估

因鋼沉箱與回填混凝土在筏板基礎下方，完成回填混凝土后，需要對施工質量進行評估和檢查。評估主要包括回填混凝土的密實性、強度以與鋼沉箱結合情況等進行檢測。常用的質量評估方法包括超聲波檢測、靜載試驗。超聲波檢測是通過超聲波的反射和傳播來檢測混凝土材料的密實性和強度的一種方法。在檢測過程中，將超聲波探頭放置在混凝土上，利用超聲波的反射信號來判斷回填混凝土的密實性和強度。如果反射信號比較強，說明混凝土密實且強度高；反之則說明混凝土密實性和強度較差。靜載試驗則是通過對周圍地層的靜載試驗來檢測鋼沉箱及混凝土承載效果。在試驗過程中，將一定重量的荷載施加在鋼沉箱及混凝土結合體上，測量其沉降情況，以判斷承載的效果。通過評估和檢查，可以判斷效果是否符合設計要求，以及是否需要進行進一步的處理和修正。

4 質量控制與安全管理

4.1 質量控制要點

質量控制是施工中至關重要的一環(huán)，它直接關系到工程的施工質量和最終效果。在進行施工前，需要對地質條件進行詳細勘測和分析，以確定鋼沉箱自身強度剛度參數和抗浮措施。此外，在施工過程中，需要嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行操作，對抗浮拉桿的位置、長度、傾角等參數進行精確控制。在回填混凝土澆筑過程中，需要對水下混凝土材料的配比、流量、壓力等關鍵參數進行監(jiān)測和控制。最后，在施工結束后，還需要對回填質量加載沉降量進行全面檢查和評估，及時進行必要的修補和整改工作，以確保施工質量符合要求。

4.2 安全風險分析與預防措施

安全風險分析與預防措施也是不可或缺的。在施工中存在著諸多安全風險，如基坑塌陷、設備故障、地質災害等。因此，在施工前需要進行全面的安全風險分析和評估，以制定相應的預防措施。具體而言，在吊裝過程中，需要加強吊裝物體固定，防止物體脫落事故的發(fā)生；在水下混凝土過程中，需要嚴格控制放料速度，防止鋼沉箱變形、上浮等意外情況。與此同時還需要做好現場安全教育和培訓工作，提高施工人員的安全意識，確保他們能夠正確使用安全防護設備和工具，有效應對突發(fā)情況。

4.3 現場監(jiān)督與管理

在施工現場，現場監(jiān)督與管理是確保施工安全、質量和效率的關鍵環(huán)節(jié)。需要派遣專業(yè)的監(jiān)理人員對施工現場進行全程監(jiān)督，對施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)和關鍵參數進行實時檢查和記錄。建立健全的施工管理制度和標準操作流程，明確責任人和操作程序，規(guī)范施工行為。針對施工人員的操作規(guī)范、安全防護要求、設備使用維護等方面都需要制定相應的管理制度。另外，還需要加強與施工單位的溝通與協(xié)調，及時解決施工中出現的問題和難題，確保施工進度和質量符合要求。最后，還需要做好施工現場的環(huán)境保護工作，合理利用資源，減少對周圍環(huán)境的影響。

5 結語

綜上所述，通過對鋼沉箱在強透水層中基礎施工技術的深入探討，深刻認識到該技術在提高施工效率、保證工程質量和環(huán)境保護方面的重要作用。在未來的實踐中，需要繼續(xù)推動該技術的創(chuàng)新與應用，并注重質量控制與安全管理。同時，加強經驗總結和案例分析，不斷積累技術經驗。相信在各方努力下，鋼沉箱在強透水層中基礎施工技術將在未來取得更加顯著的成果，為我國工程建設事業(yè)做出更大的貢獻。