深厚淤泥地质条件下的深基坑支护施工

姜晓毅

（山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛 266100）

1.工程概况

印尼某电站项目取水泵房地下结构尺寸为长29.5m×宽12m，泵房前半部分为三道进水渠道，长24m，结构高度为9.5m，桩基采用φ500mm的预制管桩。泵房区域场地为临河漫滩地貌，地质层自上而下分别为：（1）填土层（松散，层厚3m）；（2）淤泥质粘土（流塑状态，层厚10m）；（3）粉质粘土：（软塑状态，层后12m）；（4）粉细砂（松散～中密，层厚10m）；（5）粉细砂（中密～密实，层厚7m），地下水主要为孔隙潜水和下部承压水，地下水受地表降水补给以及河水的侧向补给影响，孔隙潜水最高水位在-0.1m处。

2.支护方案选择

泵房紧邻河道，河道边坡陡峭，开挖深度达9.6m，为深基坑工程。区域内的淤泥土层为流塑、软塑状，自然条件下处于平衡状态。但在场地填方时，由于外加荷载的作用，水平应力抵消不均，越靠近河边，土体向河道滑移情况越严重。因此本工程应在确保土体的自然平衡不破坏的前提下考虑支护措施。由此，可选用的支护方案有排桩、地下连续墙及沉井等支护方案。由于地下连续墙围护结构无法作为本工程主体结构的一部分，造价成本高，因此不在考虑范围之内。现场主要针对沉井及排桩支护方案进行初步设计[1]。

方案1：内支撑排桩支护加搅拌桩止水帷幕的组合方案，在基坑外侧施工单排φ800mm的灌注桩，相邻桩中心间距为1.2m。排桩施工完成后，在桩顶部及桩身-6m处施工两道混凝土内部支撑，在排桩外侧施工双排φ700mm的搅拌桩，搅拌桩搭接200mm，形成止水帷幕。

方案2：沉井施工，采用水泥土搅拌桩加固周边土体，在泵房外边缘布置5排L=20m，D=650mm水泥土搅拌桩，在作为止水帷幕的同时防止沉井结构内部涌泥。由于沉井结构自重大，为保证沉井均匀，在刃脚底部施工3排L=20m，D=650mm水泥土搅拌桩用来承受沉井结构的重量，泵房前端为敞口设计，需在墙体间设计临时钢支撑连接，形成刚性封闭。

根据以上两种设计方案及工程量，从安全、质量、工期、成本等方面的对比分析：

安全性对比：内支撑排桩支护侧向强度高，安全系数高，沉井由于下部空间狭小，需用人工破除刃脚搅拌桩，安全风险大。

质量对比：内支撑排桩支护为临时支护结构，不影响主体质量。沉井前端为敞口设计。该结构有多个薄弱点，泵房主体在破桩沉井时，很难保证均匀下沉，对泵房结构质量有一定的隐患，质量控制难度大。

工期对比：内支撑排桩支护体系施工3个月，泵房主体施工3个月。工期共6个月。沉井搅拌桩施工加养护工2个月，两节沉井5个月，总工期约7个月。

成本对比：根据初步设计工程量统计，内支撑排桩支护成本约为600万，沉井搅拌桩及临时支撑成本约为700万。

通过多方面比较，针对本工程深厚淤泥地质条件下的深基坑施工，内支撑排桩支护方案优势明显，可作为本工程支护方案，支护形式如图1。

图1 支护形式图

3.支护施工

3.1 灌注桩排桩施工

排桩支护采用一圈φ800mm的灌注桩，桩间距为1.2m，桩身长度不小于25m。施工前应进行成孔试验，试验数量不宜少于2次。本工程采用旋挖钻机成孔，并通过导管法进行混凝土水下浇注成桩，施工时混凝土强度应比设计桩身强度提高一个等级进行配制。灌注桩桩顶应充分泛浆，泛浆高度不应小于 500mm，确保凿去浮浆后桩身混凝土强度等级满足设计要求。施工过程中为尽可能降低对邻桩的干扰性，确保成桩的施工质量，完成浇筑混凝土的桩与正在施工的桩间距应不小于4倍桩径，本工程采用的是隔三打一的方式进行施工，完成浇筑的灌注桩身混凝土强度达到设计强度65%左右，即可开始相邻灌注桩施打。待灌注桩排桩施工结束后，对桩顶混凝土进行清理和凿除，施工压顶梁，灌注桩主筋应锚入压顶梁中，压顶梁浇筑应采用与灌注桩同标号混凝土进行现场浇注[2]。

3.2 水泥土搅拌桩止水帷幕施工

在距离泵房结构边线3m处，采用SJB-Ⅱ型双轴搅拌桩机施工两排直径为700mm的水泥土搅拌桩，形成止泥、止水帷幕，相邻桩纵向及横向中心间距均为500mm，咬合200mm。水灰比0.5～0.55，水泥掺入比15%。由于场地淤泥层深厚，为保证桩基的正常施工，应对场地进行平整。清除成桩部位的树根、杂填土等障碍物，确保桩身的施工质量。然后在平整好的场地上铺设原木及H型钢轨道，确保施工时桩机不下陷，安全施工。

4.基坑开挖

在压顶梁支撑体系强度达到设计强度后，开始基坑开挖。开挖的过程遵循分段分层分块进行挖土，先中间后两边，边挖边支撑，限时完工的开挖原则。首段开挖范围自-1m～-6.5m，采用1台PC200型长臂挖掘机在基坑长边两侧进行开挖，土方随挖随清，禁止基坑外侧堆放，开挖完成后按设计图纸施工第二道支撑体系。在第二道支撑体系混凝土强度达到设计强度后，继续开挖至-9.55m，开挖深度为采用PC200长臂挖掘机配合PC60小挖掘机开挖，开挖完成后，应及时完成基坑封底施工，加强底部支撑。

5.基坑监测

本基坑安全等级为二级。依据《建筑基坑监测技术规范》，检测报警值为：一般区域最大变形＞40mm，临近建筑侧最大变形＞30mm，变形速率＞3mm/d，并持续3d以上。地下水位变化＞500mm。第一道支撑设计轴力：2100kN，第二道支撑设计轴力：4400kN。

5.1 基坑周边环境的沉降监测

基坑周边建（构）筑物、道路、管线的沉降观测是基坑监测工作的一项重要内容，测点布置应以查明支护结构周边环境在施工过程中的沉降为目的。本工程选定基坑周边20m～30m范围内的部栈桥基础为沉降观测对象，按二等水准测量要求方法施测。每次观测要采用仪器设备、测站线路、观测人员“三固定”的方法借以提高观测精度；每次观测还应注记基坑施工进展、天气情况，并绘制观测点位置平面图；每次观测采用附合或闭合线路施测并当场检查。

5.2 支护体系桩身侧向位移监测

基坑支护桩侧向变形情况与两侧土压力大小变化密切相关。基坑测斜是通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量来监测支护桩在不同深度侧向水平位移。本项目在基坑四边分别设置一个测点。将测斜导预埋在桩体内。使用CX-01型测斜仪在测斜管中逐段（每隔500mm测读一次，测完后，将测头旋转180°再测一次，两次观测深度应一致）测出产生位移后管轴线与铅垂线的夹角，分段求出水平位移，累加得出总位移量及沿管轴线整个孔深位移的变化情况。经检查桩身位移最大值为28mm，小于设计允许值40mm，符合设计要求。

6.结语

印尼该电站通过采用内撑式灌注桩排桩支护加水泥土搅拌桩止水帷幕的组合形式，顺利完成泵房施工。通过本工程实践，证明该支护组合形式具有受力均匀、封闭止水、安全系数高的特点，且施工工艺操作简便、施工成本可控。