城中村密集区地下河治理深基坑支护方法的研究

罗镐怀

摘 要：城中村密集区主要特点是楼房间距非常狭小，且地下排水排污、电力通信等管线错综复杂，一些城中村还将原有的河道加盖板后直接在上方修建楼房，从而形成的地下河横穿城中村，导致地下河治理异常困难。本案例主要分析了城中村密集区地下河治理过程中，在施工场地狭窄的情况下，对钻孔灌注桩施工期间遇到流沙层塌孔问题的解决方法进行研究，给后面类似的施工提供经验及方法。

关键词：城中村 流沙层 地下河

1.引言

城中村的特点是人口密集，环境“脏乱差”，且配套基础设施没有与整体规划有效结合，地下管线密密麻麻，甚至很多地方为了修建楼房，将原有的河道用盖板封闭后直接在上方填土建起了楼房，甚至有些楼房地基贯穿河道顶板，实际上是埋下了重大安全隐患的种子。在习近平总书记提出坚持绿水青山就是金山银山的理念引领下，河流治理工作迫在眉睫，同时如何解决历史遗留的河流污染及安全问题，特别是城中村密集区，大大增加了河流治理的难度。

2.项目背景情况

2.1实施必要性

近年来各地区发生大量各类地下老旧河道、排水管网塌陷事件，并造成人员伤亡和重大财产损失。由于城中村密集区的地下河主要是当地村委或村民自行改造而成，且建设标准低下，雨污混流。经常年雨污水冲刷后存在不同程度的结构性失稳和功能性缺陷等问题，安全隐患重大，致使地下河的治理尤为必要。本案例地下河为4800mmx3500mm的浆砌石挡墙箱涵，顶板为钢筋混凝土结构。现状地下河左岸挡墙在建筑物滴水下方，右岸挡墙位于在道路下方。

2.2施工条件

由于地下河的埋深一般较深，所以在改造期间需要充分论证支护方式，考虑到城中村密集区人流量大，场地狭窄，若采用放坡开挖会对片区内居民带来诸多不便及影响周边的房屋安全。根据地勘资料显示，本工程沿线分布的地层主要以人工素填土及含砾粉质粘土为主。地下水水位埋藏较深，但水量丰沛，且水位、水量随降雨而变化。该区域为冲积扇地带，过去城市开发前属于村民挖水井取水的集中点。如图1。

现状地下河埋设于道路地下，埋深7～9m，并处于城中村中心地带，周边人流集中、车流密集，建筑物较多，左侧地下河侧墙边离房屋仅4.8m，右侧浆砌石暗渠边离房屋仅8.6m，为受场地限制，基坑无法采用大开挖型式。

3.支护方法的研究

3.1微型桩加旋喷桩支护

微型桩系一种小口径之钻掘桩，口径介于100mm 至300mm间，桩体主要由压力灌注之水泥（砂）浆或细石混凝土与加筋材所组成， 依据其受力需求加筋材可为钢筋、钢棒、钢管或型钢等。考虑地勘报告显示地下水较为丰富，同时采用高压旋喷桩与微型桩相结合，微型桩桩径采用φ350，桩长12m，桩内套工32a的工字钢，间距为280mm，止水采用φ600高压旋喷桩，桩距离为400mm，采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比采用1：1.0。微型桩加旋喷桩支护的好处是施工难度小，占用场地小，但由于现状地下河埋深7～8m，基坑开挖时，密排微型桩整体安全性难以保障。

3.2拉森钢板桩支护支护

拉森钢板桩又叫U型钢板桩，市政工程一般采用IV型拉森钢板桩对需要开挖的深基坑进行支护。拉森钢板桩在施工过程中主要是简单，耐久性良好，并且可以重复使用，成本较低，同时大大节约桩体所占用的空间。然而，拉森钢板桩在打桩期间会造成的明显的土地扰动，同时无论在打桩以及拔桩过程中会产生一定的震动，且时常会出现桩体偏斜以及钉变形现象。在出现钉变形的现象后，钢板桩要向外拔出1到2米左右，然后锤击，使夹石层振动，借此才改变钢板桩的位置，对于周边建筑物较为密集区域采用钢板桩会带来许多风险。受钢板桩打桩和拔桩震动、挤压土体等的影响，对距离较近的建筑物容易造成房屋墙体开裂，若存在无桩基础的楼房可能造成房屋倾斜甚至倒塌的危险。

3.3旋挖桩支护

鉴于本案例中两侧布满了建筑物，其中地下河左侧是与建筑物滴水位置重合，建筑物滴水下方为一层商铺的人行走道，使得双排支护桩加钢支撑的实施方法不可行。因此被迫只能使用单排桩作为支护，鉴于原有地下河右岸挡墙自身结构具备一定稳定性，地下河右岸位置直接采取放坡开挖。本案例最终采用旋挖桩撑支护结构型式，旋喷桩与旋挖桩咬合间隔施工。旋挖桩桩径1200mm，桩间距1500mm，桩长为18m，砼强度C30，止水采用φ600高压旋喷桩，桩距离为400mm，采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比采用1：1.0。施工前将场地低洼处采用碎石土进行填垫，利用推土机整平，同时对场地进行硬化處理，保证场地平整，道路畅通。

4.旋挖桩垮孔解决方案

4.1泥浆护壁

泥浆护壁就是在充满水和膨润土以及 CMC 等其他外加剂的混合液的情况下，对于地下连续墙成槽、灌注桩钻孔等工程，泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮，可以有效地防止槽、孔壁坍塌。由于施工区域内地质条件差，地下含有丰富的地下水以及流沙层。旋挖桩机桶式钻头在挖至地下9～11米位置处，出现塌孔现象，孔底出现地下水以及流沙层。为防止塌孔采用常用泥浆护壁措施，由于场地受到严重限制，现场调配泥浆、水、膨润土以及 CMC 等其他外加剂的混合液的容器容量有限，无法保证旋挖机作业时的需求量供应，并且由于9米位置一下出现大量地下水反压孔底现象，该方法不起作用。

4.2钢护筒护壁

因为现场挖孔区域地下水丰富，为解决塌孔问题，第二次采用了钢护筒护壁。旋挖桩径为1200mm，护筒2米一节，在下放钢护筒过程中，由于塌孔位置较深，钢护筒下沉至7米位置处，7米以下钻孔周边土体已经掏空，地下水从周边地区不断往孔内汇流，钢护筒下陷，孔口坍塌。由于地下水带走周边土体，同时发现流沙层的厚度达到4～6米，已经对周边建筑物造成一定沉降影响。为保证周边房屋安全，对现有塌孔用粘稠泥土搅拌膨润土进行回填。

4.3旋喷桩止水方案

为解决施工区域地下水丰富以及流沙层厚的问题，需要将地下土质进行加固，方可继续使用旋挖桩施工。

采用φ500旋喷桩止水，C15素水泥浆，桩距离为300mm，桩长18米，围绕旋挖桩形成环状，每隔30米形成一个闭合环。同时，由于旋喷桩带有加固土体以及一定的支撑作用，考虑成本问题，将原有φ1200旋挖桩改为φ1000尺寸以减少成本，桩间距1200mm。采用该方法，由于旋喷桩止水左右，每30米一段将旋挖桩施工范围内的土体进行了加固，同时将地下水及流沙层用水泥浆进行了固化，C15素水泥浆在未达到完全凝固的状态下，利用旋挖桩机进行作业，可以轻易的进行挖孔。

5.结论

近年来国家对水环境污染防治有着坚定不移的决心，目前许多城市包括一线城市在过往开发建设过程中忽视了河流的保护和治理，造成了许多地下河“埋藏”在楼房地下，大多数特点均为埋设深、质量差、隐患多、雨污分流等，要治理这些地下河的技术难度非常大。本文经过许多专家进行研讨，总结适用范围：

（1）建筑物密集的区域，例如城中村、老旧小区、工业区等，施工距离房屋较近；

（2）施工区域周边房屋基础较差，不允许使用大震动的打桩设备；

（3）地下土质较差，地下水较为丰富，流沙层厚度较大的情况。

旋挖桩与旋喷桩咬合方式可以解决一般的深基坑支护问题，如遇到上述范围内的问题，可以改变桩与桩之间的布设方式，利用旋喷桩的止水特点，能很好的解决问题。

参考文献：

[1]高翔.微型桩设计及施工[J].工程勘察， 2003 （06）： 31-33.

[2]孙晶.钢板支护结构施工技术在建筑基坑支护中的应用[J].居舍，2019（04）： 66.

[3]曹志明.钻孔灌注桩施工工艺控制要求[J].科技经济导刊，2019，27 （15）： 69.