高水位地質條件下的基坑支護及地下水控制的施工探討

黃驊南站站區綜合整治工程職工宿舍地下室建築面積為3220。68m，宿舍地下一層層高為4。5m，車庫地下一層層高為3。4m，宿舍和車庫大部分的基坑開挖深度為6。7m，區域性集水井開挖深度為8。7m。基坑開挖面積約6395m，基坑周長約332。4m。基坑側壁安全等級為二級，設計使用時間為12個月，週期內經歷1個雨季。

1地質條件

場地位於華北東部濱海平原，地形開闊平坦。勘探揭露的深度40。0m範圍內均為第四系河流衝洪

積～濱海相沉積的粉質粘土、粉土及砂類土等組成。根據地基土類別及其工程地質性質，共分為10層和1個亞層。

2水文地質條件

勘察期間觀測到1層地下水，地下水型別為潛水，水位埋深2~3。4m，水位標高96。080~97。370m，主要受大氣降水及周邊地表水體的影響。地下水位年變化幅度為1。00~1。50m。據本區地下水資料，近3~5年內最高水位埋深為1~1。5m，歷年最高水位標高接近自然地面。

3基坑支護方式

基坑支護設計選型的原則是在保證安全可靠的前提下儘量降低成本。本工程基坑開挖深度為6。7m，屬深基坑範疇且地下水位較高。大部分施工場地周邊環境開闊，區域性場地狹窄。

為保證基坑側壁安全，在場地狹窄處採用長螺旋鑽孔壓灌樁+預應力錨索進行支護，在周邊環境開闊處採用自然放坡+土釘牆進行支護。

3。1長螺旋鑽孔壓灌樁+預應力錨索支護做法

3。1。1主要控制標準

（1）水泥（用於錨杆注漿）採用P·O42。5普通矽酸鹽水泥，水泥（用於面層、帷幕等）採用P·C32。5複合矽酸鹽水泥。

（2）鋼筋：HRB400，

f

y

=360N/mm，HPB300，

f

y

=270N/mm。

（3）鋼絞線：

φ

s

15。2，

f

y

=1320N/mm。

（4）混凝土（灌注樁、冠梁）強度等級C25，混凝土（用於噴射面層）強度等級C20。

（5）注漿材料採用水泥漿，水灰比0。5。

（6）灌注樁採用長螺旋工藝，混凝土強度等級C25。

（7）冠梁採用現澆鋼筋混凝土，強度等級C25。

（8）預應力錨杆採用鑽孔注漿工藝，杆體選用多股鋼絞線。

（9）面層採用噴射混凝土，強度等級C20。

（10）錨釘採用擊入式工藝，杆體為HRB400鋼筋。

3。1。2長螺旋鑽孔壓灌樁施工

（1）考慮環保及施工效率，基坑支護樁採用長螺旋鑽孔壓灌樁。

（2）長螺旋鑽孔壓灌樁混凝土灌注完成24h後方可進行鄰樁成孔施工，相鄰兩樁不得同時施工。

（3）長螺旋鑽孔壓灌樁樁位偏差不得超過50mm，垂直度偏差不大於0。5%。

（4）鋼筋籠主筋保護層厚度為50mm，可採用焊接接長主筋，同一截面接頭的面積不大於50%。

（5）若混凝土採用現場攪拌，須嚴格按配合比施工。

（6）灌注樁混凝土時，應比設計樁頂標高高400mm，待冠梁施工鑿除樁頂浮漿並清洗乾淨。

（7）長螺旋鑽孔壓灌樁樁身混凝土強度等級為C25。

（8）待長螺旋鑽孔壓灌樁樁頂冠梁施工完成且混凝土達到設計強度70%以上後方可進行土方開挖。

3。1。3預應力錨索施工

（1）根據長螺旋鑽孔壓灌樁及坡頂建築物的分佈情況設定預應力錨索，預應力錨索採用

φ

s

15。24鋼絞線，單束鋼絞線強度標準值為

f

ak

=1860MPa，施工傾角按各剖面段支護設定，成孔深度要求比錨索設計長度長200mm。

（2）錨索孔距垂直方向偏差應不大於50mm，水平方向偏差應不大於100mm，鑽孔傾斜度偏差在5%內。

（3）杆體錨索每隔1。0m設定一個對中支架，以確保錨索處於鑽孔中心位置。

（4）注漿錨固體採用純水泥漿水灰比0。45~

0。55，普通矽酸鹽水泥等級為P·O42。5。

（5）錨索自由段包裹塑膠、套波紋管，兩端用鐵線扎牢。

（6）待錨固體達到設計強度70%且大於15MPa後方可進行錨索張拉，一般在注漿完成約10d後張拉鎖定（應根據試件強度測試結果確定）。

（7）預應力錨索張拉鎖定後方可進行下一層土方開挖。

3。1。4掛網及噴射施工

坡面掛網採用成品防裂網，噴射厚80mm細石混凝土，強度等級C20。

3。2自然放坡+土釘牆基坑支護做法

基坑各剖面均採用1∶1放坡，設4排土釘，土釘長1。5m，水平間距1。5m，豎向間距1。5m；土釘杆體採用48鋼管人工擊入，表層噴射100mm厚細石混凝土，混凝土強度等級為C20。

4地下水處理

本基坑場區地下水位較高，地勘報告及現場踏勘顯示：近3~5年內地下水位埋深為地面下1~1。5m，歷史最高水位曾接近自然地面。

基坑開挖及地下結構施工階段需要採取措施控制地下水。考慮到施工場區地下水位較高且湧水量大的特點，採取“坑外止水+坑內疏排”相結合的控水

方案。

4。1止水帷幕設計

在坑外設定3層高壓旋噴樁，旋噴樁直徑500mm，樁長14。5m，旋噴樁相互咬合100mm形成止水帷幕，帷幕樁底部深入不透水層（圖1）。

圖1帷幕樁佈置示意

4。2疏乾井設計

在基坑內設定疏乾井，疏幹坑內地下水，經計算疏乾井井點管的埋設深度為11。2m，取13m。地下水容積儲存量為4028。85m，需佈置降水井25口。

4。2。1疏乾井平面佈置

基坑內地下水的疏幹工作於基坑土方開挖前開始，於結構底板後澆帶施工完成後結束，該期間需滿足地下結構的抗浮穩定性要求，為減少基坑土方開挖對疏乾井的破壞及結構底板施工對疏乾井工作效能的影響，將大部分疏乾井佈置於基坑肥槽內（圖2）。

圖2基坑疏乾井佈置

4。2。2降水週期的確定

（1）經現場試驗及驗算得出單井每日可抽水144m，施工現場現有25口井，預計可在13d內將地下水位降至基坑開挖面以下0。5m左右。考慮到疏乾井的施工間歇，故在基坑土方開挖前進行預降水，降水時間按13d考慮。

（2）降水結束時間應滿足結構施工及結構抗浮安全要求，由於場區基坑外側地下水位較高，需驗算降水停止後地下結構是否滿足抗浮要求。

抗浮驗算的地下水位按歷史最高水平取值，針對本工程的特點，地下水位按接近自然地面進行取值，抗浮驗算結果為單位面積水浮力小於單位面積抗力，不滿足要求。為此將地下1。5m覆土改為回填素混凝土。經驗算，單位面積水浮力小於單位面積抗力，抗浮滿足要求。後澆帶施工完畢後停止地下水的疏排工作。

5疏乾井施工

（1）根據疏乾井井位佈置圖，用全站儀施放井位點，施放的井位點誤差應符合規範要求；如若施工中偶遇個別管井無法施工，可在徵的設計人員的許可下調整井位。

（2）成井採用迴圈鑽機成孔，自造泥漿護壁，井旁設定泥漿池或泥漿溝，深度不大於1。5m，保證清水供給，下管前進行徹底換漿，成孔直徑600mm，成孔深度13。0m。

（3）成孔完畢應立即下放無砂水泥管，確認井底沉渣厚度不大於20cm後方可下放濾管，下管前用竹片綁緊，採用鑽機捲揚下管，下管應保證垂直居中。水泥管應高出地面0。5m並進行保護。

（4）填礫前應測量井管內外的深度，確保二者的深度均不小於井管深度0。5m且確保井管居中。濾料應從井管兩側對稱填入，填礫應連續進行，隨時測礫料高度，直至礫料下入預定位置為止。濾料最終投入量應不小於計算量的95%，填至距井口1~2m時用粘土填實，井口加蓋保護。

（5）洗井為疏乾井施工的關鍵工序，應在濾料填充完畢後進行，在井管外注清水至水清砂淨。

（6）再洗井完成後往井管裡放入潛水泵，潛水泵距孔底1~2m。鋪設排水管道，待抽水及排水系統安裝完畢即可開始試抽水。

（7）透過試抽可檢測疏乾井的排水效果，地下水透過排水管道排至基坑周邊明溝，再排至場外排水溝渠。

6降水執行及監測

（1）為檢測疏乾井及整個疏排水系統工作的可靠性，正式降水執行前應進行降水系統的試執行，透過試執行可以及時的發現並解決存在的問題和隱患。

（2）根據總體進度計劃，在基坑土方開挖前預降水13d，即可將基坑內地下水位降至底板0。5m

以下。

（3）為了掌握基坑內、外地下水位的變化情況，合理確定基坑疏排井的抽水量以及由於基坑的疏排水對周圍環境的影響，應對地下水位進行監測。

7結束語

（1）疏排水施工前應對地勘報告中的地下水位進行分析，並儘可能採取現場挖探坑等形式進行確認。

（2）疏乾井的洗井質量對疏乾井的影響很大，必須設定觀測井對地下水位進行觀測。

（3）透過採取設定“坑外止水+坑內疏幹”的控水形式，有效地控制了地下水。針對施工中出現的止水帷幕漏水等情況，透過及時堵漏保證了基坑處於無水施工環境。

（4）基坑內降水使坑內土體固結，在一定程度上加固了坑壁土體，對支護結構有利。

（5）採用長螺旋鑽孔壓灌樁+預應力錨索支護方式結合自然放坡+土釘牆支護方式，既節約了投資也確保了基坑側壁結構安全。

摘自《建築技術》，姚軍