高地下水砂土地基深基坑支护技术

刘 宁

（山东鲁泰建筑工程集团有限公司，山东 肥城271608）

1 工程概况

泰山铝业有限公司五万吨铝板带技改工程冷轧车间为主厂房，地上一层，地下局部有地下室，总高度14m，采用钢筋混凝土独立基础，地下室为钢筋混凝土结构，地上主体工程为钢结构，总轴线尺寸为99m×246m，四跨厂房，最大跨度为30m，每跨均设吊车，最大吨位为50 吨。地下水为弱承压水，稳定水位1.8-2.90m，地下水对混凝土无侵蚀性，Kcp=59.6m/昼夜、Qcp=654.0/昼夜。

该工程有以下特点：1）基础埋深较深，达到8.5～9m。2）自然条件复杂，地下水位较浅，1.9-2.9m 即为稳定水位。地质条件差，平均4.0m 以下为沙层，中密沙土基础开挖深度在5m内的基坑最陡坡度当坡顶有动荷载时为1：1.5，按此推算基坑开挖每边的边坡长度为13.5m，既影响场地降水井的设置，又影响上部主体的施工。

2 方案确定

通过方案论证采用采用大孔径管井降水，钢微型桩钢支撑支护的施工方案。第一步开挖，自地表按1：0.67 下挖4m，周边各留3m 的工作面，然后自基础边缘留出0.5m，采用钢微型桩内支撑支护方案，支护桩，采用130 岩芯管成孔，然后插入89 厚壁钢管，用泥浆将管芯及空壁间的空隙低压注浆，待水泥强度达到70%后，对基坑进行第二步开挖，开挖自一端开始一次性挖至基础底标高，内支撑随挖随支，该方案的优点是：土方量最少；施工方便；避免了重复开挖；缩短了综合施工工期，综合施工费用低。

3 降水设计方案

3.1 布井

根据场地实际情况及设计要求，沿基坑上边线外侧1.50米布设降水井40 眼，井深22m，井距10m。

3.2 降水井结构

所有水井成孔直径为Φ800mm，滤水管采用内径Φ500mm，外径Φ600mm 的无砂水泥滤管，滤料选用Φ5mm 干净石子，以保证降水井内不会产生大量涌砂，确保降水效果。

3.3 各区域降水方案

①B 轴C 轴降水方案，采用管井降水，¢700 井孔，滤水管¢600，单井涌水量1000m3/d，井深12m，水位降低3m。

②D、E 轴基坑开挖5.5-7 m 降水方案采用管井降水¢700井孔，滤水管¢600，单井涌水量600-800m3/d，井深18m，水位降低6.5m。

4 深基坑支护结构设计方案

采用多支点支撑支护，设第一道支撑支点在-5.000m 处，第二道支撑支点在-7.000m 处，基坑设计深度9.000m。经计算认证，选择每米宽度内布置两根89 厚壁钢管。

5 基坑降水施工方法

5.1 工艺特点

沿建筑基础或在地下水位以下的构筑物基坑的四周采用泥浆护壁成孔，然后埋设一个无砂大孔混凝土管井，以单孔管井用潜水泵抽水至连续总管内，然后排至沉淀池内，再排送至下水道。

5.2 材料机械准备

滤水井管、回旋式成孔钻机、潜水泵、吸水管、空压机、排水管、 水泵控制自动系统、8～5mm 豆石、 木底座或混凝土底座、沥青、麻布等。

5.3 施工准备

首先了解地质勘探资料、 掌握地下土质和水位变化情况，特别是地下流砂情况，流砂层厚度，以便确定钻孔工艺和准备必要材料。根据总的平面布置和所开挖地下工程的面积，确定正式管井和观测管井的数量、位置，排水管位置、流向，沉淀池位置以及与污水管道联接地点。对设置井点位置进行平整、放线，用白灰标明其位置。

5.4 管井构造

管井的滤管为无砂大孔混凝土，采用粒径为8～5mm 的豆石加水泥按6：1 左右比例预制而成，强度大于2MPa，每节长1m 左右。最下部一节为有孔滤管，其空隙率为20～25%。管接头处用两层麻布浇沥青包裹，外夹竹片用10 号铅丝扎牢，以免接缝处挤入泥砂淤塞管井，其内径为Φ500、Φ600。

5.5 工艺流程

施工准备→放线→回旋式成孔钻机就位→成孔→泥浆护壁→下管→下滤水层→上部用厚土填实→洗井→下潜水泵→抽水→排水总管→沉淀池→污水管井

5.6 工艺原理

管井采用钻机成孔，孔的直径约700mm 左右，泥浆护壁。待钻孔到设计深度后，用吸管将其中泥浆吸净，下底座，然后下管，外填塞滤水小豆石，上部用厚土填实，立即用压缩空气将泥浆吹出洗井，然后抽水。管井的有效降水深度取决于管井深度、降水面积、含水层渗透系数以及水泵扬程。降水坡度环状形为1：10。

5.7 应注意的要求

①根据施工场地周围建（构）筑物结构及水文地质条件，实施合理的降水；

②周围环境允许降水情况下，施工开挖前应提前降水。当分层开挖时要求水位降低到本开挖层底下0.5m；

③合理配置降水机具，使水位按设计要求连续不间断下降，防止水位出现大的升降；

④严格控制水位，保证地面沉降不超过设计允许值。

6 微型钢管桩施工方法

6.1 施工工艺流程

施工准备→放线定桩位→桩孔钻机就位→钻孔→放钢管→注水泥浆→桩头清理→开挖基坑第一步→桩间安装三合板→加设钢支撑→开挖基坑第二步→桩间安装三合板→加设钢支撑抽水→开挖基坑第三步。

6.2 工艺要点

①定桩位，由测量人员复核；

②钻机就位，垂直偏差小于1/100，桩位水平偏差小于±80；

③钻孔时开孔给进要适当缓慢，当钻孔深度达到1.5～2m后可用正常速度钻进以确保钻孔精度，终孔后要排除孔底土渣；

④钢管制作与安放： 钢管按设计图纸现场加工成型，底部设出浆口，经质检人员检验后方可使用；

⑤桩体施工应符合GB2002-83 地基与基础工程施工及验收规范规定，桩位水平偏差小于100，垂直偏差小于1/100，标高偏差小于100，桩底沉渣厚度小于300，水泥浆取试件两组，每组三块，经养护7 天、28 天强度实验。

7 工程质量保证措施

（1）施工前做充分的准备工作，配齐设备，备好配件材料，待达到开工要求时方可开工。

（2）特别要重视技术交底工作，不仅包括设计方对施工方的交底，技术部对施工管理技术人员的交底，也包括人员对所有作业工人的交底，并对现场进行检验和做好交底记录。

（3）施工中的各种参数，必须符合规范和经过批准后方可进行施工。

（4）严格按设计要求和制定的施工方案施工，严格控制各种工作参数，计量工作由专人负责，计量工具必须年检合格（主要为：水准仪、钢圈尺）。

（5）认真做好各种原始记录，保证资料齐全、完整。

（6）施工质量实行一票否决制，先质量，后进度，先质量，后成本。

（7）严格执行各道工序验收制度，每道工序需建设方验收时，必须以书面形式申请，并经专检合格后，请建设方及时验收、签字，未通过书面验收、签字的工序严禁进入下一道工序。

8 结语

通过精心施工，并在施工过程中采取动态管理，基坑降水及支护效果良好，监测数据表明未对周围建筑及土体造成影响，确保了工程的顺利开展。