軟土地區水閘深基坑圍護施工方案

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【摘要】上海軟土地區水閘深基坑施工因地質、周邊環境制約無法采用常規開挖放坡方式，采用灌注樁、雙軸攪拌樁、鋼圍檁等方式共同構筑軟土地區深基坑圍護施工方案，保證了基坑開挖的安全，并減少了對周邊環境的不利影響。

【關鍵詞】河口濱海;軟土地區;深基坑;基坑圍護;施工方案

1工程概況

上海嘉定蕰藻浜以南地區近期引水調度工程吾尚塘泵閘，位于上海市嘉定區南翔鎮。工程內容包括:吾尚塘泵閘主體、翼墻護岸及調度中心。工程泵閘地板底標高為－3.25m，場地地表整平標高為+4.50m，基坑最大開挖深度為7.75m，基坑開挖面積3488m2。泵閘西側圍護外邊線紅線外為綠地及18層住宅小區;泵閘東側圍護外邊線紅線外為綠地，綠地外為嘉耀路。根據上海市工程建設規范《基坑工程技術規范》(DG/DJ08－61－2010)的規定，該基坑安全等級屬二級，環境保護等級按二級考慮。建設泵閘所在河道位于南翔鎮城區，河道兩側為工業與民用建筑、政道路及地下管線，場地深度復雜。根據鉆探、靜力觸探試驗及土工試驗資料了解:本工程范圍內所揭露土層為全新世Q4的人工、濱海－河口、濱海－淺海;濱海、沼澤相沉積物及晚更新Q3的河口－濱海相沉積物。該地區土層工程特性表現為:流塑，含云母、夾粉土，韌性中等、干強度中等，稍有光澤，工程力學性質較差、為天然地基的軟弱下臥層，基槽開挖時，容易產生剪切破壞。

2基坑圍護布置形式

由于該工程基坑安全等級屬二級，根據基坑開挖深度及周邊環境條件和場地現有條件，無法采用放坡開挖方式，經充分論證基坑圍護采用灌注樁排樁圍護墻圍護方案，其結構采用鉆孔灌注樁+止水帷幕+一道鋼支撐的圍護形式。基坑內設置一道水平支撐，支撐采用2609×16mm鋼管支撐;圍檁采用1100mm×700mm混凝土圍檁，混凝土圍檁及鋼支撐中心標高為+1.550m，支撐主柱坑底以上采用角鋼格構柱，格構斷面為470mm×470mm。坑底以下設置立柱樁，立柱樁采用800mm灌注樁。角鋼格構立柱在穿越底板的范圍內需設置止水片。在底板處設置混凝土傳力帶換撐，混凝土設計強度C30。當底板換撐及型鋼臨時換撐完成并達到設計強度后，拆除鋼支撐。2.1閘室段圍護布置。閘室段基坑由于深度最大，結構物布置較多，圍護形式采用內側800@1000mm，樁長為15.7m的WZ1型鉆孔灌注樁，樁低標高－14.50m;外側布置雙排700@500mm，水泥摻量為13%，樁長分別為15.0m、6.0m的JB1、JB4型雙軸水泥攪拌樁止水，并于基坑外側布置排水溝及護坡，防止周圍水流入基坑內。2.2進出水池段圍護布置。進出水池段基坑由于深度相對閘室段最小，結構物布置較少，圍護形式采用兩岸側700@1000mm，水泥摻量為13%，樁長分別為13.0m的JB2型雙軸水泥攪拌樁止水，寬度5.20m，并分別內插248×3.5mm，長6.0m，間距1.0m的鋼管，及上部912@1000mm，長1.2m的插筋，整體頂部上壓20cm厚3%坡度C20混凝土壓頂。并于基坑外側布置排水溝及護坡，防止周圍水流入基坑內。

3主要施工方法

圍護雙軸水泥土攪拌樁約11900m3，壩體內套打鉆孔灌注樁約1000m3，攪拌樁壓頂約270m3，混凝土護坡約140m3。該閘安排2臺SJB－Ⅱ型雙軸攪拌樁機施工圍護壩體，2臺GPS－10型工程鉆機在攪拌樁施工10d后施工鉆孔灌注樁和立柱樁，后續攪拌樁壓頂和護坡跟進施工，并配合結構施工班組挖土跟進施工鋼支撐。3.1雙軸攪拌樁施工。雙軸攪拌樁施工工藝流程:各項施工準備工作→放線、開挖、定位→樁機就位→預攪下沉→第一次注漿提升攪拌→第二次下沉攪拌→第二次注漿提升攪拌→第三次下沉、提升攪拌→成樁結束→試塊制做→樁機移位。樁位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/150。水泥土攪拌樁養護期為28d以上，無側限抗壓強度qu≥0.8MPa時方可開挖基坑。3.1.1水泥土配合比。根據水泥土攪拌樁的特點，水泥漿配比的技術要求如下:設計合理的水泥漿液及水灰比，確保水泥土強度達到設計要求，水泥摻入比的設計，必須確保水泥土強度，降低土體置換率，減輕施工時環境的擾動影響。基坑圍護區為水泥土重力式壩體(局部套打鉆孔灌注樁)，水泥土攪拌樁采用P•O42.5級普通硅酸鹽水泥摻入比為13%。3.1.2制備水泥漿液及漿液注入。在施工現場搭建拌漿施工平臺，平臺附近搭建水泥庫，在開機前按要求進行水泥漿液的攪制。將配制好的水泥漿送入貯漿桶內備用。水泥漿配制好后，停滯時間不超過2h，不得離析，搭接施工的相鄰攪拌樁施工間隔不超過10h。3.1.3預攪鉆進和噴漿提升水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，同時嚴格控制下沉和提升速度，噴漿攪拌時鉆頭提升(下沉)速度不宜大于0.5m/min，鉆頭每轉一圈提升(或下沉)量以1.0cm～1.5cm為宜。在樁底部分重復攪拌注漿，停留1min左右。為了保證樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部提留30s，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30s。雙軸水泥土攪拌樁應連續搭接施工，相鄰樁施工間歇時間不得超過16h。3.2鉆孔灌注樁施工。結合上海軟土地基鉆孔灌注樁施工經驗和本工程土質特征，采用GSP－10型工程鉆機正循環回轉鉆進，地層自然造漿護壁，正循環兩次清孔的成孔工藝，采用導管法水下混凝土灌注成樁技術。由于泥漿護壁保證了安全鉆進，順利成孔，兩次清孔對清除孔底沉渣效果顯著，在提高樁身質量上提供可靠保證。鉆孔灌注樁的施工工藝流程:定位和護筒埋設→機械就位和鉆具校驗→成孔施工→第一次清孔→鋼筋籠吊放→第二次清孔→灌注混凝土→移機。樁位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/200。混凝土強度為C30，沉渣厚度不大于200mm。3.2.1成孔工藝。由于本工程鉆孔灌注樁為在雙軸攪拌樁壩體內套打施工，為防止鉆孔灌注樁施工時造成穿孔及減少對雙軸攪拌樁的樁體影響。按一般常規要求，鉆孔灌注樁施工宜在雙軸攪拌樁施工10d后開始施工。鉆進參數及鉆頭選擇:鉆頭結構為單環三翼刮刀鉆頭。鉆進參數:鉆壓10kN～15kN，鉆速20r/min～47r/min，保證孔徑達到要求。3.2.2泥漿。鉆進泥漿粘度是防止縮徑、塌孔并及時攜帶出孔內鉆渣的重要措施。一般平均密度在1.15－1.20，粘度20S左右。做好地層泥漿凈化工作和經常性的泥漿性能測試，一旦發現所設計的性能指標與孔內情況不相適應，出現孔壁不穩定或縮徑時，應及時作適當調整。并同時做好場地清渣排污工作，保持場地整潔。3.2.3清孔。實際實施過程中采用兩次清除孔底沉渣的方法。當鉆進達到設計孔深后，將鉆頭提離孔底150mm－200mm，開動泥漿泵進行正循環清孔，時間不小于20min。樁孔終孔后，按設計要求檢查終孔深度、沉渣、泥漿性能等各項指標。樁孔驗收合格后下鋼筋籠。當下好鋼筋籠和灌注導管后，利用導管正循環進行第二次清孔，要求清孔后，孔底沉渣不超過200mm。3.2.4混凝土灌注。孔口準備工作就緒后，即可開始灌注，初灌注時，先在導管內安放好隔止塞，隔止塞應下在導管內泥漿面以上，用8#－10#鉛絲懸掛在漏斗上，然后按計算的初灌混凝土量剪斷鉛絲把混凝土一次投入孔內，孔口大量出泥漿，說明初灌成功，然后可按工序進行連續灌注作業。灌注過程要連續進行，不得中斷，應縮短灌注時間，以防孔內頂層混凝土失去流動性，灌注過程中應設專人負責檢測記錄，隨時注意觀察管內混凝土下降及孔內返水情況，控制導管埋深，做到勤提勤拆。混凝土灌注中應防止鋼筋籠上拱，混凝土面進入鋼筋籠底端3m左右，灌注速度應適當放慢。

4圍護后基坑開挖

待基坑圍護施工完成后，圍檁整體形成并達到設計強度后，對鋼支撐施加預應力，而后才能分層分塊進行開挖至坑底，并立即澆筑墊層，局部集水井等落深坑，應待大面積混凝土墊層澆筑完成后，方開大面積開挖。基坑開挖區中支撐與圍檁上不得堆載，支撐上不允許有任何壓重，基坑開挖期間禁止在坑邊堆放建材，大型機械等重物。土方、降水等工程應注意與圍護施工的協調配合，土方工程必須達到齡期和設計強度要求并坑內預降水完成后才能開始。在開挖過程中，應根據基坑周邊的位移及沉降監測數據，及時調整挖土流程，在開挖過程中不得超挖，開挖面高差應控制在2m之內，放坡坡度宜小于1∶2，開挖到底后應立即澆搗墊層至圍護樁邊，隨挖隨搗，基坑底暴露時間應控制在24h之內，挖土后在坑內設明溝或盲溝集水井排水。

5結語

各地軟土地區基坑圍護方案因地質、土體物理力學性質不同而不同，針對上海地區河口－濱海軟土深基坑因工程地質條件差，一般采用強圍護方案。在施工前，必須摸清地下障礙物及淺部不良地質情況，如影響基坑施工應提前處理。同時在圍護施工時必須重視周邊環境安全監測工作，尤其在基坑土方開挖期間，需要隨時隨地不間斷地進行監測，一旦出現基坑變形過大，應立即停止開挖并通知設計等有關單位及時分析原因及對策，防止出現基坑坍塌等事故。

參考文獻

〔1〕DBJ08－61－2010，上海市基坑工程技術規程［S］．

〔2〕DBJ08－11－2010，上海市地基基礎設計規程［S］．

作者:王紅剛 單位:中國水利水電第五工程局有限公司