不同桩基础支护技术在基坑开挖支护施工中的组合应用

袁植钦

摘要：围绕“防灾”“减灾”的目的，水利工程在施工时，经常受到地面构筑物的影响，对沉降量和水平位移提出严格管控的要求。东莞市挂影洲石碣泵站扩建施工时，针对沉降量和水平位移的管控要求，在基坑开挖支护施工中组合应用的不同桩基础支护技术，消除紧靠基坑民房和高压线铁塔等建筑物的影响，为扩建施工营造相对安全的施工环境。

关键词：基坑开挖；支护施工；桩基础；技术组合；基础支护技术 文献标识码：A

中图分类号：TU473 文章编号：1009-2374（2016）16-0112-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.0541 案例工程基本概况

石碣泵站位于东莞市挂影洲围的东南区域，毗邻该镇滨江中路和东江大桥，东侧与石龙围接壤，其三面环水，形成封闭模式的堤围，在计入石龙围集雨面积的情况下，凭借地势低、排渠相通和河网发达等地理优势，全围集雨面积可达到60.9km2。作为东莞市城乡水利防灾减灾工程的补充项目，于2008年开始计划改建。扩建区域位于石碣排水区内的中心涌下游，与石碣水闸联合配套，为围内主要的排水口之一。改建内容包括：新建泵房（含主、副厂房）建筑装饰工程，自排闸、检修闸、前池、出水池等工程，拆除及修复工程，旧站改造工程，临时工程；泵房设备及安装，高低压配电工程，电缆电气设备及安装，照明系统、监控系统，防雷接地系统，闸门设备安装，生活给排水系统，其他附属工程等。

本工程的基坑开挖施工，存在三个方面的施工技术难点：（1）环境复杂。由于该工程采用深基坑开挖模式，而石碣泵站出口位置与东江大桥紧靠在一起，左岸和右岸均有已经落成的民房、厂方和交通干道，这些实体建筑物的正上方均有高压线经过，连接立在前池和新建主泵房正前方的高压线铁塔。可见基坑开挖环境复杂，潜藏诸多不稳定的危险性因素，正面要求施工期间定性观测基坑，并选择合理的支护方法；（2）水文地质条件复杂。本工程处于珠江三角洲地区典型软基地带上，土层从上至下为素填土、淤泥质土、粉质黏土、细砂、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩层，地质力学特征值内摩擦角、凝聚力极小，且地下水较为丰富，基坑开挖施工中出现坍塌滑动乃至大的滑坡现象屡见不鲜，确保基坑开挖边坡的稳定，是珠江三角洲地区水利工程的施工技术难题；（3）预埋件及预留孔洞较多。本工程预埋件及预留孔洞较多，如何对预埋件和预留孔洞的施工质量进行有效的控制，确保各种预留孔洞和预埋件的定位准确、牢固，满足设备安装与工艺运行要求，并且施工完成后质量符合泵站施工验收规范及安全操作规程的要求，是本工程质量控制的难点之一。

2 案例工程基坑开挖组合应用不同桩基础支护技术的建议

为解决以上的技术难点，笔者结合工程现场实际情况，建议在基坑开挖支护施工中，组合应用水泥搅拌桩、灌注桩主副桩交替、单双排布置和高压旋喷桩组合支护技术，并归纳总结了以下两方面的技术建议：

2.1 不同桩基础支护技术优劣势对比

考虑到工程地质环境的复杂性，不同地质条件下需要借助相应的桩基础支护技术，下面将对各种桩基础支护技术的优劣势进行对比，为施工提供理论依据。

2.1.1 水泥搅拌桩。利用深层搅拌机，强制搅拌软土、水泥浆、石灰粉、粉煤灰，适用于软土地基加固。其优点是适用土质类型广，加固深度大和适用工程范围广，基本能够满足淤泥、粉土、砂性土等饱和软黏土以及含水量比较高的地基加固需求，加固深度最深可达到30m。本工程利用水泥搅拌桩形成的支护结构为重力式挡土墙，呈格栅状，受力集中在桩体上部，具有良好的技术经济效益和社会效益。然而，水泥搅拌桩在本工程中的支护施工中存在一定的问题，具体表现为施工时，一般没有完整的应力场和变形场数据作为支撑，容易出现堵土断桩的现象。

2.1.2 灌注桩。灌注桩承载性能强，施工时不会产生振动影响，且地面不会出现隆起现象，适合在砂性土、黏性土、碎石类图层和岩层中施工，并可以在施工过程中，根据地质的具体情况，灵活控制桩长、桩径和桩截面，有利于提高桩身的强度。由于灌注桩属于隐蔽性工程，因此质量控制的难度相对比较大，而且容易产生建筑垃圾。

2.1.3 高压旋喷桩。高压旋喷桩是以高压旋喷的方法，往土层和土体内注入水泥浆，水泥浆和土体混合后，形成水泥加固体，所形成的排桩，可以起到挡土、止水等作用。相比于水泥搅拌桩，高压旋喷桩可避免振动和噪音污染，但造价比较高，而且不适合在地下水流动速度太快的地层以及没有填充物的岩溶区域，这些地层区域在喷桩水泥浆后一般无法有效凝固，反而容易造成污染。

2.2 不同桩基础支护技术在本工程的应用

根据以上不同桩基支护技术的优缺点分析结果，结合本工程的施工特点，笔者归纳总结了不同桩基础支护技术在本工程的应用方法：

2.2.1 水泥搅拌桩与高压旋喷桩结合。本工程位于东莞市石碣镇滨江中路旁，出水口紧邻东江大桥、左右岸靠近已建道路和居民建筑物、厂房上部有高压线通过，且有一座高压线铁塔在新建主泵房正前方，紧挨前池；基坑周边城市管网种类、数量多，协调十分复杂，若基坑施工变形过大，将直接影响高压输变电运营、城市交通及周围居民生命和财产安全。由于毗邻居民区，如何降低施工对周边居民生活的影响、合理安排工序搭接、减少待工、保证施工进度、保障老泵站的正常运行，都将对施工管理者的综合协调能力和施工组织设计能力提出很高要求。在进行高压线铁塔旁的支护桩施工时，发现支护桩距离铁塔仅有1.5m，铁塔天然基础底下为砂层，为尽可能地降低支护施工对铁塔的影响，我们建议此处采用的水泥搅拌桩止水桩改为振动小、噪音低的高压旋喷桩，既可止水，又能兼做挡土结构。监测结果表明，基坑施工未对高压线铁塔造成明显影响，保证了高压输变电的正常运营。为减少工程施工对附近居民的影响，我们选用低噪音设备和工艺，如：以液压工具代替冲击工具、给振动大的设备使用减震基座等，同时使施工道路保持平坦顺畅，减小施工设备行进过程中震动引起的噪声；我们对施工作业也进行了科学调配，尽量安排噪音较大的施工设备作业时间避开居民休息时段。合理的组织协调产生了良好的效果，整个施工期间未接到一起附近居民投诉。

2.2.2 灌注桩和水泥搅拌桩相结合。本工程处于珠江三角洲地区典型软基地带上，土层从上至下为素填土、淤泥质土、粉质黏土、细砂、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩层，地质力学特征值内摩擦角、凝聚力极小，且地下水较为丰富，基坑开挖施工中出现坍塌滑动乃至大的滑坡现象屡见不鲜，确保基坑开挖边坡的稳定，是珠江三角洲地区水利工程的施工技术难题，在初步设计专家审查时，多次提到需重点解决基坑开挖岸坡支护施工问题，因此解决好边坡稳定是工程进度的重要保证。为制定出科学合理的基坑开挖边坡支护方案，在开工之前业主、设计、监理和施工方多次沟通交换意见，最终确定采用采用灌注桩和水泥搅拌桩相结合的边坡支护方式，刚性灌注桩主要起支护作用，而半刚性水泥搅拌桩可解决细砂层渗水问题。由于桩基达到强度有龄期要求，因此桩基施工在基坑开挖前打足了提前量，从而保证了本工程基坑开挖的顺利进行，节约了施工工期，不过在珠江软基地区其他地方施工，没有处理好支护与基坑开挖的关系，造成边坡失稳、工期严重拖后的情况是存在的。

2.2.3 水泥搅拌桩、灌注桩主副桩交替、单双排布置和高压旋喷桩组合支护技术。石碣泵站主泵房基坑平面为长方形，长27.5m、宽25.0m，开挖最大深度为9.65m（高程3.90～-5.75m）、进水口段深5.55m、前池段深5.85m、检修闸段深6.16m、出水口段深6.10m。根据地质钻孔揭露，主要含水层为细砂层（高程-2.30～

-4.10m），厚度较厚，属强透水层，地下水量丰富。本工程地处南方丰水地区，受径流、潮汐共同影响，地下水的主要补给来源为大气降水和侧向径流，地下水潜水面随涨退潮而升降，且地下水位较高，并与临近的东江有一定的水力联系，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和基坑管涌等不良现象。

由于基坑紧邻道路、民房和高压线铁塔等建筑物，无放坡空间，不能进行常规的放坡开挖，同时周边建筑物对沉降量和水平位移都有严格要求，因此必须采取绝对安全的支护方式，以保证周边建筑物处于稳定状态。基坑支护设计的实质是变形控制设计，目的是控制基坑开挖影响范围内边坡土体的变形，另外还要考虑基坑地下水位高，采取有效的止水措施对周边土体地下水进行封闭，以利于地下工程在干燥环境下施工。在综合考虑了各种影响因素后，决定选用水泥搅拌桩、灌注桩主副桩交替、单双排布置和高压旋喷桩组合支护技术进行基坑支护，泵房、前池、检修闸基坑四周均采用水泥搅拌桩进行封闭式止水，灌注桩作支护兼做永久结构，其中泵房基坑左右侧采用双排灌注桩支护，其余为单排。但在泵房基坑开挖施工过程中，紧邻新泵房的旧泵房基础底部出现渗水现象，导致产生泥沙流失，危及到了旧泵房的安全；在出水口也出现了同样的现象，对堤身的安全产生了安全隐患，因此在这两个部位增设了高压旋喷桩，既起到了止水的作用，又可兼做挡土结构。在开挖施工中，我们对基坑工程全过程进行系统监测，随时掌握基坑围护结构的位移、沉降、周围建筑物的动态（沉降或倾斜），监测结果表明，支护桩的水平位移量及沉降量均上在监控指标范围内，基坑周边的建筑物下沉量极小，基坑及周边环境始终处于安全、稳定状态，很好地解决了基坑地下水位高，含砂地层流砂、渗水的难题。这充分说明了此种组合支护方案设计是合理的，在本工程的应用是成功的。

3 结语

文章通过研究，基本明确了石碣泵站基础开挖支护施工中不同桩基础支护技术的组合应用方法，可为其他工程提供以参考借鉴，但考虑到不同基础开挖支护工程施工条件的差异性，以上方法在其他工程中应用时，需要紧扣具体工程的施工情况，予以因地制宜的应用，方可保证这些方法的适用性。

参考文献

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