光明水厂净水处理综合体基坑支护施工技术研究

林 威

（深圳市路桥建设集团有限公司，广东深圳）

引言

在水厂净水处理综合体建设中，基坑支护施工技术的研究有重要意义。首先，水厂净水处理综合体建设往往涉及深基坑的开挖与支护，如地下水处理设施、污水处理设施等[1]。因此研究基坑支护施工技术有助于确保基坑的稳定性和安全性。其次，水厂净水处理综合体建设通常需在复杂地质条件下进行。这些地质条件对基坑支护施工提出更高要求，需研究和探索适合不同地质条件的基坑支护施工技术[2]。研究水厂净水处理综合体基坑支护施工技术，可提高工程的安全性、稳定性和经济效益，为水厂净水处理综合体的建设贡献技术创新和进步。本文将以光明水厂净水处理综合体基坑支护施工项目为例，开展对其基坑支护施工技术的研究。

1 基坑土方开挖施工

采用土方分层分段的方式开挖基坑，以加固带与后浇带为分界，将施工区分成若干施工区。开挖深度和分段长度为土钉(锚杆)以下0.50 m 和50 m。在完成对其中一个区域两边开挖取土后，进行护坡支护，再对中间区域开挖取土[3]。针对一个断面拟布设3 台大型挖掘机，两侧可同时选用小型挖掘机进行对边坡的修整和对基坑底部的整平处理。第一层的土方开挖必须赶在基坑工程围护桩施工前完成，施工准备工作要有序到位[4]。在预挖阶段，必须在支护结构的刚性达到设计刚性后，方可进行预挖[5]。如果选择土钉墙为支护系统，对水泥基材料的养护年龄应该超过2 天，才能进行开挖。图1 为基坑两端取土方法平面示意。

图1 基坑两端取土方法平面示意

基坑内土方的高差应当控制在1.5 m 以下，且坡度不大于45°。在挖土时，避免挖掘机与支撑桩相撞，在坡顶2 m 以内，不允许堆放其他材料。当基坑达到坑底后，在机械作业的同时，还需人工修整基坑底部，并逐渐缩小挖掘孔。在距离基坑平面20 cm处，为防止受到土体干扰，必须用手挖。

2 基坑支护用泥浆制备

将光明水厂净水处理综合体项目的基坑支护结构选为钢筋混凝土灌注桩+高压旋喷桩与搅拌桩的咬合桩。结合该类型支护结构的特点，采用搅拌桩-灌注桩-高压旋喷桩的顺序进行施工。通过勘查发现该工程场地为粉质黏土，旋挖成孔速率过快，需单独配制一种新的护壁泥浆。制备泥浆材料的性能指标见表1。

表1 制备泥浆材料性能指标

按照表1 完成对泥浆材料的制备，要求循环泥浆中黏性土比控制在1.1～1.2 范围内；砂土比控制在1.1～1.3 范围内；砂夹卵石比控制在1.2～1.5 范围内。黏性土黏度控制在16 s～25 s 范围内；砂土黏度控制在24 s～34 s 范围内，含砂率应小于6%，胶体率应超过95%。

3 护筒埋设与旋挖成孔灌注桩施工

光明水厂净水处理综合体项目淤泥质土厚度为14～26 m，为确保施工作业的安全，需将钢制护筒的长度增加到5.5 m，护筒应当超出地面250 mm，将内径设置为大于桩径120 mm。在旋挖成孔施工时应当注意在成孔之前，或者在提起钻斗时，都要检查钻头的防护装置，并且要检查钻头的磨损状况、直径，并且清除钻斗中的废土。在钻成孔的过程中，需要检查钻杆的垂直度。成孔时桩距应控制在桩径4 倍以内，及时清除残渣，并使残渣距桩孔至少6 m。当砂岩地层较厚时，应更换砂岩地层中的钻头，并减小旋转钻头的进尺。在旋转开挖的过程中，当形成的孔洞满足了设计要求后，就必须清除孔洞中的虚土。

在灌注混凝土的过程中，需将管道嵌入混凝土中并安置到2～6 m 的深度。最后一次灌注混凝土时需要注意灌注量，超灌高度应当高于项目设计桩顶高度为1.2 m 以上，充盈系数应超过1.0。在灌注混凝土时，管道的埋入深度应控制在2～6 m 间，并不使管道脱离混凝土表面。灌注标高要在设计桩顶标高1.0 m 以上。在挖土时，不要用大型铲斗撞击桩顶，以免造成桩身断裂。在设计桩顶面之上，留出20 cm 的人工破除距离。对旋挖钻机施工支护桩挖出的土方，用铲车将其储存至现场指定的位置，不对成孔、灌注、下笼及其他工序造成影响，再统一运出场地。

4 清孔

为确保桩的质量，本工程采取正向循环的方法。一次清孔是在旋挖完成的孔位就位后进行的，二次清孔是在放下钢筋笼和混凝土管后进行的。正循环清孔是将泥浆通过橡胶管道连接到孔口灌水管，并将其输送到孔底，其中悬浮物通过灌水管回到孔壁间环填料中，再流入沉淀池、循环沟，最终再流入泥浆池，使其得到再利用。图2 为正循环清孔示意。

图2 中，A 表示钻头；B 表示泥浆循环方向；C 表示沉淀池；D 表示泥浆池；E 表示泥浆泵；F 表示钻杆；G 表示钻机回转装置。在清孔过程中需注意，对于第一次清孔，可使用钻机操作。将钻头抬离孔底0.2～0.3 m 的位置，并注入符合配制要求的泥浆，进行一次循环的清孔。对孔深不超过60 m 的桩基，需要在15～30 min 钟内完成清除工作；对于孔深超过60 m 的桩基，则需要花费30～45 min 的时间。第二次清井需要将符合配制条件的泥浆注入导管，并进行循环清井。在实际施工中，水下灌注混凝土时，导管底部与孔底之间的距离应保持在300～500 mm间。完成管道安装后，需采用倒循环或正循环的方式进行第二次清孔。

5 实例应用分析

光明水厂净水处理综合体工程原始场地的地貌单位是一片残丘斜坡，该区域是一片天然的山地，坡度为20°，高度大约25 m。勘探钻孔的洞口平面高度为2.81～27.2 m，洞口的相对高差为25 m。人工填筑层主要为素填土，第四纪淤积层主要为和粉质黏土；基岩为泥质粉砂岩和细砂岩。通过分析钻井资料，发现某些钻孔的初始水位埋藏深度仅为0.0～5.6 m。同时，根据现场各钻孔终孔24 小时后的水位测定结果，现场地下水的稳定水位在0.20～10.70 m 之间，标高在3.08～16.58 m 之间，且地下水的水位受地形的影响，其高低与地下水的高低呈比例关系。该地区的地下水年际变化受其水位、季节等因素的影响，年际变化幅度在1～3 m 之间。基坑支护施工监测频率如表2。

表2 基坑支护施工监测频率

在明确监测的基本频率后，在基坑支护施工位置上任意选择3 个位置，并分别布置测点，编号为G1、G2、G3，对三个测点在7 d 时间内的累计沉降变化值进行记录，并将结果绘制成图3。

图3 基坑支护施工测点7 d 累计沉降变化曲线

图3 看出，三个测点的累计沉降变化值均没有超过-5 mm～+5 mm 的范围。根据该光明水厂净水处理综合体项目的建设要求，在进行基坑支护施工时，累计沉降变化值不超过-10 mm～+10 mm，不会影响施工以及后续综合体的正常运行。另一方面，累计沉降变化值的有效控制也说明在应用本文提出的基坑支护施工技术后，基坑整体的稳定性和安全性也得到提升。实例结果证明，本文设计的基坑支护施工技术具备极高的应用可行性。

结束语

本文以光明水厂净水处理综合体基坑支护设计与施工为例，为避免地面沉降以及实现对周围建筑物的保护，设计一种全新的基坑支护施工技术，通过对施工中的监测数据分析，实现对该技术应用可行性的验证。在实际基坑动力开挖过程中，由于位移场的改变，会引起周围地面的不均匀沉降，如果沉降过大，将会对周围建筑造成严重的影响。为此需在基坑支护过程中，强化对其进行监测，并对其安全性进行实时评价，一旦发现其存在不安全现象，可及时加固。该基坑项目对桩顶水平位移、深层水平位移、基坑外的地表沉降、支撑轴力和管线累积沉降等进行监测。