深基坑支护与管井降水技术在狭小场地内的应用

刘 松 林

(中煤第七十二工程有限公司，安徽 宿州 234000)



深基坑支护与管井降水技术在狭小场地内的应用

刘 松 林

(中煤第七十二工程有限公司，安徽 宿州 234000)

针对某狭小场地的深基坑施工工程，综合采用土钉墙、排桩支护，止水帷幕、管井降水等措施，通过合理策划、组织，使深基坑施工的进度、质量、安全在得到可靠保证的同时，降低施工费用，取得了良好的技术经济效果，并为狭小场地深基坑施工的方案设计、施工积累了经验。

土钉墙，泥浆护壁钻孔灌注桩，水泥土搅拌桩帷幕止水，管井降水

1 工程概况及特点

某医院病房综合楼建筑总面积38 000 m2，其中地下室建筑面积5 000 m2，由16层主楼、6层裙楼及地下室组成，总高77.4 m。基础为桩—承台—筏板基础，框架—剪力墙主体结构。地下水位为-2 m，基坑开挖深度平均6 m，属深基坑。工程具有以下特点：

1)基坑深度较大。由于工程的设计需要，基坑的最大深度8.9 m。2)距离原有建筑物近。工程北侧紧邻小区家属住宅砖混旧楼，基础底边距住宅区围墙不足5 m；南侧紧邻医院住院部旧楼，基础底边线距该建筑物外墙4.5 m；场地狭小，东、西两侧因有管沟、围墙也无法进行常规放坡开挖，必须根据具体情况采取支护及降水。3)地层条件复杂。支护深度内几乎全部为粉质粘土及粉土夹粘土层，且地下水位高，容易在局部形成流沙造成坍塌，这使得泥浆护壁钻孔灌注桩等支护结构的施工十分困难，对边坡支护的设计及施工质量要求高。

2 基坑支护、降水综合设计

根据工程设计及基坑地质勘查报告，土方施工采取机械大开挖配合人工分层开挖方式、分层支护的方案，降水提前进行，采取力学计算与施工经验相结合，综合采用土钉墙、泥浆护壁钻孔灌注桩、钢筋混凝土冠梁、水泥土搅拌桩帷幕止水、管井降水相结合的技术措施。即紧邻住宅楼位置采取帷幕止水与悬臂排桩相结合，边坡荷载较小处采取土钉墙混凝土支护，有针对性的采取支护及降水相结合的施工方案，以达到方案合理，经济最优的效果。

2.1 土钉墙设计

根据基坑边荷载情况，基坑东西面较小荷载位置设置土钉墙，土钉3排，长度5.0 m～7.0 m，竖向及水平间距为1.5 m，土钉钢筋为Φ22；土钉倾角15°，土钉孔径为130 mm，土钉位置以矩形梅花状布置。素水泥浆的水灰比为0.6～0.8；面层采用钢筋网片喷C20混凝土60 mm厚。

2.2 管井降水设计

基坑降水考虑基础土质及经济效益等因素，采取坑内管井降水、坑外回灌方法。可通过增加井深，减小井数量达到降低成本效果。根据地基土质渗透系数，综合考虑降水影响半径，设计井深15 m～20 m，井径500 mm，间距平均20 m，有效降水半径大于10 m，降水深度不小于6 m，降水井水泵采用弱电延时开关控制，达到精确控制、省时省力的效果。

2.3 水泥土搅拌桩帷幕止水设计

根据基坑土质及降水半径对住宅楼沉降影响情况，基坑北侧边坡在排桩支护的基础上采用双排水泥搅拌桩止水帷幕，桩径500 mm，有效桩长14 m，纵、横向间距350 mm，根据地质报告及实际钻孔地质情况，桩底施工至隔水层位置。考虑水的渗透系数及降水深度，以及对原有建筑影响范围，止水帷幕采取半封闭形式，既可节省部分施工费用，又能达到降水效果。

2.4 钻孔灌注桩排桩支护设计

考虑基坑深度大，距离南北侧家属区住宅及住院部近，由于原有旧楼基础埋深较浅，采用与工程桩做法相同的钻孔灌注桩悬臂结构作为边坡支护结构，既减少设备投入，又可加快施工进度，支护桩直径800 mm，中心间距1 600 mm，混凝土强度C30，桩身总长12 m，埋入基坑底土体中约8 m。桩间土体修整后喷射60厚C20钢筋混凝土。排桩顶部设冠梁。排桩根据边坡宽度，桩顶高度可适当降低，降低部分采用土钉墙支护，降低成本。

基坑支护剖面图见图1。

3 主要施工工艺

3.1 土钉墙施工

土钉墙施工工艺流程：清理边坡→成孔、注水泥浆→铺设钢筋网→喷射混凝土。

基坑开挖后，开挖面应按设计坡度修平整，然后再按要求的控制点放土钉孔位线，并由技术人员复测后才能施工成孔。

根据设计平面位置，土钉墙用锚杆机成孔，施工过程控制好成孔角度、直径和深度。为确保钢筋置中，在钉筋上每隔2 m焊接一个仿锤形托架，统一用注浆泵注浆。

在水泥浆达到设计强度的50%后方可施工面层结构。披挂坡面钢筋网与横向连系钢筋，并与土钉端部焊接牢固，披挂钢筋应采取控制间距及保护层的措施。

喷射混凝土时，喷头与受喷面应尽量垂直，宜保持0.5 m～1.0 m的距离，喷射时应分段分片分层依次进行，按要求保证厚度，且均匀一致。

3.2 管井降水施工

工艺流程：定位→钻孔→吊放井管→填充滤料→洗井→安装排水泵降排水。

根据土质情况可使用专用短钻具钻进，护壁采用地层自造浆护壁。采用反循环回转钻进。循环钻进工作完成后，应及时向井孔内送入清水，以稀释稠泥浆，井孔内的泥浆密度为1.04 g/cm3～1.08 g/cm3。

井管为无砂混凝土管，将井管放在木制预制托底上，用钢丝束缓缓下放。吊放井管时应垂直，并保持在井孔中心。井管要高出地面200 mm，井口加盖，以防雨水、泥砂或异物流入井中。

填砾、洗井完成后立即安装水泵及连接管路进行联网抽排水。抽排水采用弱电延时开关智能控制，并安排专人定时监测水位情况。

3.3 止水帷幕施工

搅拌桩施工前根据设计要求通过成桩试验，确定各项施工参数和工艺控制指标。

采用二次注浆、搅拌工艺，第一次搅拌头下沉搅拌至设计深度，接着一边注浆一边提升搅拌头至设计面标高，然后第二次将搅拌头下沉搅拌至设计深度，又第二次一边注浆一边提升搅拌头至设计面标高。搅拌头提升速度不得大于0.5 m/min，搅拌头每转一圈的提升量为1.0 cm～1.5 cm，且速度必须均匀。

压浆速度应与搅拌提升速度同步，在注浆过程中不能出现中断供浆，尤其要防止提升速度过快而造成供浆不足的现象。

每根水泥土搅拌桩应连续施工，不可中断，严格控制桩位和桩身的垂直度，应在立柱(导向架)上装设吊锤检测控制，确保桩身质量。

在搅拌深度的掌握上应采取设计深度和电流强度双控制，即首先必须达到设计深度；但若达到预定深度时，搅拌机的电动机电流量没有明显升高，则表明搅拌头尚未达到硬土层，仍应使搅拌头继续向下延伸，直至达到硬土层为止。

应设专人对每根桩的水泥掺量、搅拌情况和施工情况作详细的记录。尤其必须记录搅拌头每次下沉深度、提升的次数与时间、浆液的泵送时间等。

3.4 钻孔灌注桩排桩支护

工艺流程：清表、平整场地→测量定位→埋设护筒→泥浆制备→钻孔→验孔、清孔→吊放钢筋笼→插入导管→灌注水下混凝土。

桩定位误差控制在10 mm以内。施工过程中每钻进1.5 m～2 m应对护筒进行一次监测，如有下沉、偏位等现象时须重新进行护筒顶标高及中心测定和纠正偏差。采用膨润土悬浮泥浆作为护壁泥浆，钻孔达到设计深度且成孔质量符合要求后及时进行清孔。

钢筋笼的制作和安装应在钻孔作业前完成，制作中注意加劲筋与接头位置及长度。钢筋笼端部弯向内侧，利于下放孔中。钢筋笼吊放孔内后严格控制笼顶标高。

混凝土灌注前，必须检测孔底泥浆沉淀厚度不大于20 cm，满足设计要求，如大于规定要求时应再次清孔。首批混凝土灌注后孔内混凝土面高出导管下口1.0 m以上，灌注过程中导管埋深须大于2 m且小于6 m。混凝土的灌注必须连续，防止断桩。灌注前应检查混凝土的流动性及和易性，坍落度必须符合水下灌注混凝土的要求。

4 基坑支护降水施工效果

采取以上综合技术措施后，由于根据边坡的荷载及建筑物情况采取相应支护方法，并根据施工进度合理安排降水及支护时间，既减少了成本投入，同时又加快了施工速度，应用较少管井降水即达到降水要求，节省了抽水台班及设备费用，工程在基础施工整个过程中边坡经定期监测，变形量小于10 mm，沉降量小于15 mm，四周建筑物沉降量小于5 mm均在预期变形范围内，且基坑内无地下水渗入，降水效果显著，达到了工程施工的预期效果。

5 结语

本工程基坑的设计和施工充分根据地质及环境条件综合考虑施工方案，在狭小场地内根据周围建筑物及环境、地质等因素，合理选择支护及降水施工方案，在保证工程质量、安全施工的同时，最大程度降低了工程成本，同比其他复合土钉墙等支护，以及基坑封闭降水综合施工，费用减少15%以上，为以后类似深基坑工程的施工提供了借鉴。

[1]JGJ 120—2012,建筑基坑支护技术规程.

[2]GB 50010—2010，混凝土结构设计规范.

Deep excavation and tube well integrated technology in a small venue

Liu Songlin

(ChinaCoalSeventy-twoEngineeringCo.,Ltd,Suzhou234000,China)

Aiming at a small venue in the deep foundation construction engineering, integrated use of soil nail wall, behind piles protection, sealing curtain, well dewatering and other measures, through the rational planning, organization, so deep foundation construction progress, quality, reliable security guarantee, while reducing construction costs, and achieved good technical and economic results, and for a small deep foundation construction site design, construction and accumulated experience.

soil nail wall, slurry wall bored piles, cement mixing pile curtain sealing, well dewatering

1009-6825(2015)18-0058-02

2015-04-15

刘松林(1974- )，男，高级工程师

TU463

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