高水位狭小空间内深基坑支护施工技术

肖珑

达濠市政建设有限公司赣州分公司 江西 赣州 341000

1 工程概况

拟建基坑处于电站引水渠上游江边空地，距章江边约30米，周边无建筑物。库区内河水深约7.5m，河床主要为饱和淤泥质粉细砂层覆盖，基坑的净空尺寸为17.5m×12.8m，深度为18.2m。

该施工区域空间狭小，无法采用大型设备进行基坑支护结构的施工。考虑地质条件及经济性等方面因素，基坑支护结构采用止水帷幕+护壁的结构形式，止水帷幕采用在基坑外围施工三排φ500@350高压旋喷桩，护壁则采用倒挂井形式的混凝土结构。

2 水文地质情况

2.1 地质情况

根据工程地质勘察报告，勘探深度内岩土层为：第四系人工堆积层⑴杂填土；第四系人工耕作土层⑵耕植土；第四系静水环境沉积层⑶淤泥质粘土；第四系全新统冲积层⑷粉土；⑸中砂（松散）；⑹粗砂（松散）；⑺圆砾（松散）；下伏基岩为白垩系红色碎屑积岩层⑻强风化泥质粉砂岩；⑼中风化泥质粉砂岩层(K)。

2.2 水文地质

拟建基坑附近的江中水位，在勘察期间河水深度约7.50m。

勘察期间地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水～微承压水，隔水层为粘性土及强-中风化泥质粉砂岩，水量一般较小；孔隙水主要赋存于中砂、粗砂、圆砾层中，水量丰富；主要接受大气降水垂直渗透补给及周边含水层、地表水的侧向渗透补给。

据场区钻孔取芯揭露，拟建工程场地杂填土、中砂、粗砂、圆砾渗透系数属10-1-10-3cm/s量级，为强透水性地层；其它岩土层主要表现为弱透水性。

3 基坑支护施工技术

基坑位于电站引水渠上游100m左右的江边一空地，距江边约30m，周边无建筑物，库区内河水深约7.5m，基坑地质主要含有中粗砂及圆砾等强透水性地质，为了保证基坑开挖安全，则基坑支护采用三排φ500@350高压旋喷桩和护壁的支护形式[1]。

3.1 基坑支护基本准则

（1）满足边坡和支护结构稳定的要求：不应产生倾覆、滑移和整体或局部失稳；基坑底部不应产生隆起、管涌等现象；（2）满足支护结构构件受荷后不应发生强度破坏；（3）止水设计应控制因渗漏而引起的水土流失；（4）土方开挖应做到分区、分层、分段开挖进行开挖；（5）距离基坑边2m范围内不得超载，基坑边超载限20KPa，平台不得堆载。

3.2 旋喷桩施工

基坑止水帷幕采用三排φ500@350双管高压旋喷桩。旋喷桩施工前，宜做工艺性试桩，以确定各项施工技术参数。

3.2.1 施工工艺流程图

场地平整→测量定位→旋喷机就位→设备调试→下旋喷管→旋喷提升（配送泥浆）→清洗机具、钻机移位。

3.2.2 工艺技术要求

施工前先做1～2根试验桩，以确定旋喷桩有关的施工参数。（1）旋喷作业时应检查注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等。高压泥浆射流的压力宜大于20MPa。（2）水泥浆液的水灰比为0.8～1.0，宜为1.0。浆液宜在旋喷前1小时搅拌，搅拌后不得超过4小时。（3）旋喷桩采用42.5R早强硅酸盐水泥，水泥掺量不小于土体重量的35%。（4）注浆管进入预定深度后，应先进行试喷。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。喷射注浆完成后通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。旋喷桩的施工顺序为先喷浆后旋转再提升。（5）旋喷作业前先检查高压设备和管路系统。注浆管和喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。喷射孔与高压泵的距离不得小于50m。（6）发生故障时立即停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。（7）旋喷过程中，钻孔中的冒浆量应控制在10%～25%之间，冒浆量大于25%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。（8）旋喷桩应隔孔施工。（9）高压旋喷注浆过程中若发现地下有块石等障碍物时，可采用放慢或停止提升、定位注喷等方法。（10）每次注浆后，应将泵体和管道清洗干净。

3.2.3 旋喷桩质量要求

表1 旋喷桩成桩质量要求

3.2.4 旋喷桩施工质量检测

（1）成桩7天后，检查桩旋喷的均匀性，量测成桩直径，检查数量为总桩数的5%。（2）进行抽芯试验时，抽检桩数应不少于总桩数的0.5%，且不少于3根。（3）考虑到旋喷桩在砂层或圆砾层成桩困难，则在旋喷桩施工时，对于砂层或者圆砾层应放缓提升速度、提高喷浆压力和注浆量[2]。

3.3 基坑护壁施工

基坑护壁结构采用倒挂井的施工工艺进行施工，护壁结构类型为钢筋混凝土结构，壁厚为700cm，倒挂井采用2m一道的形式往下施工，直到施工至井底。

基坑井壁施工前应使止水帷幕的旋喷桩桩体的无侧限抗压强度达到设计要求且不小于1.0MPa。达到强度后方可进行泵站井的基坑开挖。

3.3.1 施工工艺流程

施工准备—测量放线、定出井位—锁口圈梁施工—倒挂井开挖—钢筋绑扎—固定模板—混凝土浇筑—拆除模板—安装钢支撑。

3.3.2 施工准备

在施工前认真熟悉图纸、做好施工安全技术交底等工作，检测止水帷幕桩体的无侧限抗压强度达是否达到设计要求。

3.3.3 测量放线

在开工前由测量人员定出基坑位置，根据现场实际施工情况进行测量放线作业。

3.3.4 锁口圈梁施工

根据已放好的基坑边线，锁口圈土方采用机械开挖，到达梁底标高采用人工修整后绑扎钢筋、立模、灌注混凝土。待混凝土强度达到要求时安装钢支撑。

3.3.5 倒挂井基坑开挖施工

根据已施工完成的锁口圈梁位置，继续往下进行基坑开挖，基坑开挖时应掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分区分段、先支后挖”的施工原则。

由于基坑护壁是以倒挂井的形式开挖，则分层开挖时，深度以每道护壁高度为一层，在基坑开挖中要充分利用“时空效应”，并进行护壁结构钢筋绑扎和侧模板安装施工。

3.3.6 护壁钢筋绑扎

护壁钢筋采用常规绑扎钢筋施工。钢筋在现场集中加工，加工前对钢筋原材进行检验，检验合格后方可使用。

每道护壁之间的钢筋连接采用焊接，护壁与底板采用锚固连接，钢筋安装应满足以下几点要求：（1）井壁中的预埋钢筋与相应受力钢筋必须焊接，焊接形式为单面焊，焊缝长度不小于10d。（2）底板、井壁中的预埋钢筋的锚固长度应不小于35 d，且不小于250mm。（3）钢筋接头位置应相互错开，在一个截面内接头数目不得大于 50%。（4）对于D≥300孔洞处必须截断时，应从孔洞中心处截断，将截断的钢筋垂直于板面沿洞壁弯入，并焊在洞边加强钢筋或者加强环筋上。

3.3.7 护壁模板安装

基坑模板采用钢模板，模板在安装前清理干净并涂抹脱模剂，在涂抹时不得沾污钢筋。侧模安装时根据测量已放好的边线，把模板钉好，临时用支撑撑住，调整好模板之后直接采用钢管斜撑于井底的原状土层上[3]。

为了防止混凝土模板的接缝漏浆，则接缝处采用泡沫胶封闭。

3.3.8 混凝土浇筑及养护

混凝土浇筑前，应对模板、钢筋、预埋件进行检查，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净。

钢筋、模板经验收合格后，方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑前检查混凝土的质量。混凝土应分层、对称浇筑，且应分层振捣，每层浇筑厚度约为30cm。在每层混凝土浇筑过程中，随混凝土的灌入及时振捣密实。

混凝土浇筑完成后，及时进行养护，待强度达到一定值后方可拆除侧模板。拆模时应避免损坏结构的棱角，拆除的模板及时进行清理和修整，并妥善存放。

4 基坑监测

根据基坑开挖范围和深度，应对基坑本身及周围环境的位移、沉降等内容进行监测。在进场施工前做好以下三方面的准备工作：（1）对周围原有的建筑物进行仔细调查、检测和技术鉴定，并做好记录。（2）详细了解周围地下管线的情况，并做好记录。（3）本基坑周边环境较为空旷，周边建筑物较少，则主要对基坑结构本身进行监测。

4.1 监测报警值

本基坑开挖深度为18.2m。则按照《建筑基坑监测技术规范》的有关要求，本基坑应采用一级基坑的要求进行监测，各监测项目监测报警值见下表：

表2 基坑监测报警值表

当出现下列情况之一时必须立即进行危险报警，并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施：（1）监测数据达到监测报警值的累计值。（2）基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流沙等较为严重的渗漏。（3）基坑支护体系支撑出现过大变形、压曲、断裂、松弛的迹象。（4）周边建筑出现较为严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。

4.2 监测频率

本工程监测以基坑施工开始至基坑回填为止，进行全过程基坑监测，基坑监测的监测频率为如下：

表3 基坑监测监测频率表

4.3 监测点位布置

本基坑监测点位布置在基坑四周，每侧中心点布置一个水平位移和垂直位移监测点。

5 效益分析比较

5.1 适用性比较

根据国内基坑支护施工经验，对于一级深基坑且临近高水位库区时的支护结构大部分采用地下连续墙支护体系，而本工程位于岸坡且为一级阶地，施工场地狭小。由于地下连续墙施工时需要提供较大的工作场地作为钢筋笼加工和吊装使用，而现场情况是无法满足地下连续墙钢筋笼加工及吊装所需要的工作场地。

而采用止水帷幕和护壁的施工技术不需要提供较大的工作场地，在狭小场地内就能满足止水帷幕和护壁的施工要求，由于止水帷幕能满足止水要求且适用于高水位场地，能足基坑支护的要求。

5.2 安全比较

由于该场地为岸坡的一级阶地，施工场地狭小，河水位高且为饮水源保护区，且该场地含有圆砾砂层等强透水性地层。如果采用地下连续墙进行基坑支护时，在地下连续墙成槽过程中很有可能会出现塌孔等施工现象，从而导致地下连续墙出现质量问题，在基坑开挖时有可能出现涌水涌沙，从而发生安全事故。

如果采用止水帷幕和钻孔桩相结合基坑支护技术时，由于止水帷幕的抗剪强度较低，而且本基坑较深。在基坑开挖过程中很有可能由于桩间土长时间暴露而导致止水帷幕剪切破坏，从而产生基坑坍塌的风险。

而采用止水帷幕和护壁相结合的基坑支护技术时，由于止水帷幕采用三排φ500@350双管高压旋喷桩能有效的达到止水效果，还能加固土体，使土体具有一定的强度，在基坑开挖一节时利用土体的强度在短时间内完成护壁施工，从而保证基坑开挖的安全。且止水帷幕和护壁相结合的基坑支护技术相对于地连墙及止水帷幕和钻孔桩相结合的基坑支护技术具有更高的经济效益，而对于狭小空间内具有更强的操作性。

5.3 环境保护

由于该场地位于自来水厂的上游，为饮水源一级保护区，如果采用地下连续墙或者钻孔桩和止水帷幕相结合的基坑支护方式时，在进行成槽或者钻孔过程中产生的泥浆有可能会对饮用水源造成污染，从而对居民生活造成危害。而止水帷幕和护壁基坑支护技术则很好的避免此类问题，且止水帷幕的施工机械小也不会对周边产生噪声污染。

6 结束语

本文以实际的案例阐述高水位狭小空间内深基坑支护施工技术，采取用止水帷幕和护壁相结合的施工技术进行深基坑支护，该技术满足狭小空间范围内深基坑支护的施工要求，并以提高施工效率、满足施工安全、减少环境污染为宗旨，并获得了良好的社会和经济效益，该基坑支护技术对同类施工条件和地质情况时具有一定的参考意义。