长江下游北岸深基坑施工方案比较

肖强

（江苏省水利建设工程有限公司，江苏扬州225000）

长江下游北岸深基坑施工方案比较

肖强

（江苏省水利建设工程有限公司，江苏扬州225000）

深基坑施工是工程施工的重点、难点，直接决定着整个工程施工的成败。长江下游北岸土质是非常特别的夹心状淤泥质粉质黏土，对深基坑施工提出了更高的要求。就目前常用的放坡开挖、混凝土灌注桩加旋喷桩组合支护、沉井3种施工工艺的适用性进行了比较。

深基坑；长江下游北岸；施工工艺；比较

长江下游地区北岸为长江常年淤积层，土质非常特别，是夹心状淤泥质粉质黏土。除去1～2m地表土，向下开挖十几米，土方断面显示淤泥质黏土和粉土间隔分层分布。由于淤泥质黏土基本不透水，勘探结果往往渗透系数非常低；粉土层含水率非常高，但上下均为淤泥质黏土，水分不能纵向排出，只能横向排出，大大降低了降水效率，从而形成了整个土壤含水率高但又不易降水。另外，长江边地下水十分丰富，在该地区进行深基坑施工难度非常大。近年来，笔者一直从事长江边工程施工，经历了各种深基坑的施工工艺。现选出放坡开挖、混凝土灌注桩加旋喷桩组合支护和沉井3种比较常用的施工工艺，对其优点及局限性进行说明。

1 放坡开挖

放坡开挖即大开挖。在土质较好的内陆地区，放坡开挖是最经济最便捷的深基坑施工工艺，但长江下游北岸的土质以及丰富的地下水给这种施工工艺带来了巨大的挑战。江苏东方重工海洋钢结构平台工程坞首部位，基坑底部尺寸230m×50 m、深15 m，采用放坡开挖方案，成功地进行了坞首位置基础和建筑物施工。

1.1 放坡开挖的优点

放坡开挖的优点是对建筑物的质量有保证。首先，长江边建筑物一般都要对长江水进行围封设计，挖至基坑底部或者接近底部进行围封施工，围封施工都是在可见的情况下进行的，质量有保证，消除了将来运行中可能会发生透水事故的隐患。另外，放坡开挖可以对护坦进行干法施工，避免了水下施工护坦的弊端，护坦可以优质完成，达到良好的防冲防渗效果。特别是施工的建筑物若需精确定位，则放坡开挖避免了沉井等其他方案不精确的缺陷。

放坡开挖进行深基坑施工，工程完成后只需要拆除临时围堰，施工简单，进度可控，避免了潜水员水下作业。

1.2 放坡开挖的局限性

长江边放坡开挖有着很大的自身局限性。首先必须要有足够的开挖放坡的位置，长江下游地区岸线上的建筑物紧紧相连，具备放坡开挖的条件很少。另外放坡开挖要进行大范围的降水，降水影响半径内最好没有重要建筑物，否则容易造成建筑物的下沉或倾斜。由于紧邻长江，开挖深度大，临江侧围堰等级必须要提高，从而带来了围堰成本的加大，一般都要采用钢板桩围堰，且要求尽量安排枯水季节施工。放坡开挖对降水的要求非常高，但本区土质给降水带来了很大的难度，往往降水井抽不到水，但开挖后整个坡面上不断地有细小的流沙流出，边坡非常不稳定，需要用草包或者土工布对坡面进行处理，以提高坡面的稳定性。

放坡开挖施工方法土方回填工作量巨大，由于挖方的含水率非常高，所以用于回填的土方必须有足够场地进行降低含水率的处理，加大了土方调配的难度。对于不适合回填的土壤，还必须用符合要求的黏性土代替，可能需要外购土方，导致施工成本增加。

采用放坡开挖的方法进行施工，一旦基坑形成，必须集中优势力量进行抢工，让建筑物迅速上升，从而减少深基坑裸露风险；加快施工进度也可以减少围堰使用周期，缩短钢板桩租赁时间。

2 混凝土灌注桩加旋喷桩组合支护

灌注桩加旋喷桩组合支护工艺是长江沿线深基坑施工使用比较多的工艺之一。主要做法是：先在深基坑内侧设置直径0.6～1.0m的混凝土灌注桩，间距1.2～1.5m；然后在紧靠混凝土灌注桩的外侧，与外径相切设置0.8～1.5m的高压喷射注浆桩，组成防渗帷幕，开挖时进行逐层内支撑，直至基坑底部高层。该支护既可起抵抗土压力、水压力作用，又起挡水抗渗作用，使基坑处于无水施工状态。根据技术发展，也可用钢板桩或地连墙代替混凝土灌注桩加旋喷桩组合。

2.1 灌注桩加旋喷桩组合支护的优点

在长江边使用灌注桩加旋喷桩组合支护进行深基坑施工的优点很多。此方案可以在比较狭小的空间进行施工，克服了施工场地小的困难，且基坑外可不进行降水或只进行浅表降水，对周边建筑物影响甚微。

由于施工时灌注桩和旋喷桩顶高程一般都是在地表左右或地表向下不深处，则沿江侧的围堰等级不需要太高，一般只需要沙袋围堰覆盖防渗土工膜即可，相比较放坡开挖采用钢板桩围堰，若施工周期长，则本方案的综合效益就能有所体现。

2.2 灌注桩加旋喷桩组合支护的局限性

采用该方案，基坑开挖时必须要撑一层开挖一层，直至基坑底部，超过15m深的基坑一般都要支撑4层以上，支撑施工和等强占用了大量的时间；建筑物上升的同时又需要相应地进行支撑拆除，同样需要占用时间，这样可以看出此方案的工期比其他方案要长。

长江下游地区特有的淤泥质粉质黏土对灌注桩和旋喷桩的施工质量提出了很高的要求，施工往往达不到设计的理想状态，笔者考察过周边地区采用该方案的几个深基坑工程，发现开挖后有的灌注桩和旋喷桩施工质量不尽理想。长江边地下水十分丰富，由于灌注桩和旋喷桩之间是刚性连接，开挖时若内支撑稍不到位，导致灌注桩产生位移，则灌注桩和旋喷桩之间肯定会产生缝隙，进而形成渗漏，影响到整个建筑物施工。考虑到经济成本，一般情况下建筑物长江围封部分包含支护用的灌注桩加旋喷桩组合，则建筑物跟灌注桩之间需要进行止水施工，由于灌注桩之间间隔部分只是旋喷桩填充，建筑物跟支护组合之间的止水十分难处理，加上灌注桩与旋喷桩在开挖过程中可能产生的缝隙，往往该段的围封效果不是很好，甚至会发生穿孔现象。2006年，江阴靖江园区内某企业新建的干船坞工程就是由于围封不理想产生了穿孔现象，江水直接填满了整个船坞，造成生产无法进行，最后耗费大量的人力物力才得以处理完成。现在很多灌注桩加旋喷桩的方案被钢筋混凝土地连墙所代替，有效地降低了渗漏的风险，但同时增加了成本。

由于长江边建筑物一般都有利用长江水的功能，建成后长江侧的支护必须要拆除，且以水下拆除为主。由于混凝土灌注桩和旋喷桩的刚度不一样，必须先拆除旋喷桩后再拆除灌注桩。由于土质的特定性，旋喷桩成桩形状极不规整，支护是围封的一部分，为了保证围封的效果，不能采取大功率的破碎机械，且旋喷桩成分偏软，绳锯等水下拆除施工效率比较高的施工工艺往往不适用，水下拆除增加了施工的难度和进度。另外，水下拆除需要使用大量的潜水员，有很高的危险性和不可预见性，拆除高程不易控制，这是施工中的一大难点。

3 沉井工艺

沉井是长江沿线修建深基础和地下构筑物常用的施工方法。施工时先在地面或地坑内制作开口钢筋混凝土井身，待其达到要求的强度后在井身内分层挖土运出，井身克服与土壁之间的摩阻力和刀刃反力不断下沉，直至设计标高就位、封底。若建筑物为独立建筑物（如电厂取水泵房、桥墩、顶管基坑等），不需要对江水形成围封，则采用沉井作为深基坑的施工方案比较合理、经济。

3.1 沉井工艺的优点

沉井施工适用于超深基础的施工，深度可以超过50m以上。如，江阴长江大桥北锚锭基础特大沉井，下沉深度为58m。

长江边由于特有的土质和位置，地下水难以排干，地下经常会有流沙出现。沉井在排水和不排水的情况下均能施工，可以很好地应对长江边复杂的土层。沉井对邻近建筑物、构筑物影响甚微，可以用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工。

沉井施工不需要使用如灌注桩、旋喷桩复杂的机器设备，在地面以上制作，相比较灌注桩加旋喷桩组合，对刚度、承载力、抗渗性及耐久性有保证。

3.2 长江边使用沉井工艺的局限性

由于沉井下沉过程中难免会产生偏位等现象，则对建筑物的精度有高要求的工程尽量不要采用沉井工艺。长江边淤泥质粉质黏土土质，在井身施工前需要对地基进行置换或打砂桩处理，使刃角地基承载力达到要求。

沉井一般只使用于独立的建筑物施工的深基坑，若是复杂结构相互连接的建筑物，则沉井并不适用。另外，长江边工程大多数需要对江水进行围封，一般采用防渗墙结构，则沉井与围封结构之间的连接相对来说也比较困难。

另外，沉井施工工序较多，施工工艺较为复杂，技术要求高，质量控制要求严。特别在井身下沉的过程中，经常会遇到如下沉困难、下沉过快、突沉、沉井倾斜或偏移以及遇障碍物等问题，处理起来相对比较麻烦。

4 结语

长江下游地区临江深基坑施工的工艺还很多，以上3种只是其中的代表。总的看来，长江下游地区临江进行深基坑施工风险非常大，任何一种施工工艺都有着各自的优缺点，设计和施工人员应该根据实地情况进行对比分析，寻找最合理的方案，或者可以两种或两种以上的方案同时采用，比如开挖一定的深度再采用灌注桩或地连墙支护，既缩小了开挖范围又减少了内支撑次数。随着科学的发展和施工工艺水平的不断提高，定会产生更经济更安全更便捷的深基坑施工方法。

[1]汪正荣.建筑地基与基础施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]徐伟，郭晓明.建筑地基基础工程施工与验收手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

TV551.4+2

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1004-7328（2014）03-0035-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.03.013

2014-01-10

肖强（1981-），男，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。