黄河滩区组合式基坑支护及降水施工技术研究

2018-06-15冯立雷

建筑机械化 2018年5期

冯立雷，马露

FENG Li-lei, MA Lu

（中建二局第二建筑工程有限公司，河南郑州 450000）

1 问题分析

郑州中心城区地下综合管廊金水科教园区位于郑州市区北部，紧邻黄河，为原黄河渔场区，属黄河滩区。其地质条件为第四纪冲洪积成因的黏性土、粉土及砂土。其地下水为上层滞水和潜水，水位高。场地土质结构松散、均匀性差，部分土层土的粘聚力和剪切力为0。常规单一的支护方式和降水防水不能满足基坑安全和施工的需要，本文针对黄河滩区特有的地质条件进行技术研究。

1）原降水方案原设计方案为明沟降水，该方案降水效果差，场地地下上层滞水以大气降水为补给方式，以蒸发为排泄方式；地下潜水以大气降水和地下径流为主要补给方式，以越流和地下径流为排泄方式，方案忽视了土质的保水性能和粘聚力差的因素，方案实施中易形成土体失水坍塌，造成边沟预埋排水沟道堵塞等问题的发生，同时土体表面干结，内部水为排出，土质软弱不能满足碎石的施工条件。该方案不可行。

2）原支护方案原设计方案为土钉墙支护，该方案忽略了部分土层土的粘聚力和剪切力为0的情况，施工中易造成土钉孔频繁塌孔，施工进度和质量不可控制。方案不可行。

3）方案优化综合地质条件的分析和研究，对原设计方案进行优化：降水方案采用轻型井点和管井组合的降水方式；支护结构采用拉森钢板桩和土钉墙组合的支护结构。

2 方案思路

拉森钢板桩作为一种新型建材，在临时沟渠开挖时，作挡土、挡水、挡沙墙时发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰不仅绿色环保、施工速度快、施工费用低，而且具有很好的防水功能，是快速解决土体粘聚力差、抗剪能力差的有效方法。由于基坑深度为6～12m不等，全深范围内采用拉森钢板桩易造成钢板桩上口位移的问题，因此，提出与土钉墙组合支护技术。组合支护有效地提高了土体的整体刚度，弥补了土体抗拉、抗剪强度低的弱点。通过相互作用、土体自身结构强度潜力得到充分发挥，改变了边坡变形和破坏的性能，显著提高了整体稳定性，土钉墙延迟了塑性变形发展阶段，受荷载过程中不会发生突发性塌滑。

方案采用管井与轻型井点组合技术，使地下水位降落到基坑底以下，施工作业范围内土质保持相对干燥，改善工作条件，防止流砂发生;土方边坡也可适当变陡，减少挖方工作量，避免基底被水浸泡后导致地基承载力下降。

3 方案实施

3.1 拉森钢板桩施工方案

1）如图1所示，在拉森钢板施工前，先定位放线施工，挖导槽，再进行导梁安装，采用打拔机施打拉森钢板桩，对拉森钢板桩逐根进行锁口连接施工。当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。

图1 止水帷幕（拉森钢板桩）立面示意图

2）基坑两侧5m范围内禁止堆积荷载及活荷载施工，在基坑10m位置施加20kN活荷载作为机械施工荷载加以计算（图2）。考虑基坑过深，采用三级放坡施工，一、二级采用自然放坡，有效减少基坑侧压力，三级采用拉森钢板桩作为护壁桩，增加基坑支护刚度，有效保证基坑安全。对基坑土体的位移和沉降进行计算分析，结果如图3、图4所示。

图2 基坑受力分析图

3.2 土钉墙支护布置

根据管廊基坑杂填土、黏土层、砂层厚度，土钉锚杆采用全长粘结型（图5）。土钉锚杆根据各土层的稳定性，对长度、杆体的钢筋直径间距、孔径进行调节；二级边坡采用拉森钢板桩进行基坑封闭施工，从而有效地阻止地下水向基坑内部渗流。基坑支护采用分层分次进行土钉施工，土钉施工完毕后跟押筋进行连接施工，使其连成整体（图6）。