深圳龍崗黃閣坑雨水泵站工程深基坑施工技術(shù)

深圳龍崗黃閣坑雨水泵站工程深基坑施工技術(shù)

黃欽文

（深圳市廣水建設(shè)工程有限公司，項(xiàng)目技術(shù)員、資料員）

【摘  要】深基坑開挖施工作為城市雨水泵站建設(shè)中的重要組成部分，是當(dāng)前工程施工中要面臨的一個技術(shù)難題。本文結(jié)合黃閣坑雨水泵站深基坑的地質(zhì)條件，對泵站深基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、主要施工技術(shù)進(jìn)行了全面闡述，并對泵站基坑開挖技術(shù)要點(diǎn)做了歸納。

【關(guān)鍵詞】雨水泵站；深基坑；開挖；支護(hù)方案；圍護(hù)樁施工；動態(tài)監(jiān)測；控制

引  言

深基坑工程是一項(xiàng)風(fēng)險性工程，是一門綜合性很強(qiáng)的新型學(xué)科。它涉及工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程、結(jié)構(gòu)工程、結(jié)構(gòu)力學(xué)、施工技術(shù)以及環(huán)境巖土工程等多門學(xué)科，是理論上尚待進(jìn)一步發(fā)展的具有綜合性和交叉性的技術(shù)學(xué)科。深基坑工程大多是臨時性工程，經(jīng)費(fèi)限制很緊，而影響因素、不確定因素又很多。例如地質(zhì)條件、水文情況、具體工程要求、氣候變化的影響、施工順序及管理、場地周圍環(huán)境等等。深基坑工程的設(shè)計(jì)與施工既要保證整個支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全，又要控制支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的變形，保證周圍環(huán)境（相鄰建筑物及地下公共設(shè)施等）的安全。

雨水泵站是城市常見的基礎(chǔ)設(shè)施之一，擔(dān)負(fù)著排澇、防洪等重要任務(wù)。在泵站深基坑工程施工中，由于大多泵站位于地下水豐富且埋藏深度淺的地方，加上基坑支護(hù)深度較大，現(xiàn)場地質(zhì)條件較為復(fù)雜，加大了深基坑工程的施工難度。如果采用常規(guī)的大開挖、集中排水工藝等方案施工，不僅需要投入大量的資金，而且給施工安全留下了安全隱患。因此，有必要優(yōu)化深基坑工程支護(hù)設(shè)計(jì)方案和支護(hù)結(jié)構(gòu)，提高工程的施工技術(shù)水平，通過科學(xué)的管理方法，解決周邊復(fù)雜環(huán)境等不利于施工的因素，從而確保泵站深基坑工程的順利進(jìn)行。

1、工程概況

黃閣坑村雨水泵站改建工程位于龍崗中心城黃閣村，清輝路南側(cè)，龍興大道西側(cè)。該改建泵站基坑長約15.65m，最大基坑深度9.8m，最大基坑寬10.60m，基坑底標(biāo)高介于32.16～33.96m。根據(jù)基坑的規(guī)模、地質(zhì)條件、周邊建筑情況及破壞后果，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ15-31-2003，基坑安全等級為二級。本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)基坑等級及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)

和可行性各方面綜合考慮，主要采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)，樁間設(shè)高壓旋噴樁止水。

2、地質(zhì)條件

深圳龍崗中心城黃閣坑村雨水泵站改建工程場地原始地形地貌為臺地間洼溝。經(jīng)人工改造回填，現(xiàn)狀為人行道。鉆孔孔口標(biāo)高在41.93～41.96m之間。根據(jù)勘察報告，本工程場地大部分鉆孔見及地下水，主要賦存于第四系地層及基巖裂隙中，屬上層滯水～潛水類型、基巖裂隙水。地下水主要靠大氣降水，水位水量因季節(jié)及降雨情況而異?？辈炱陂g測得場地內(nèi)混合穩(wěn)定水位埋深為0.50～0.75m，相應(yīng)標(biāo)高為41.22～41.46m。

據(jù)取自鉆孔ZK02中所取地下水試樣進(jìn)行的水質(zhì)分析結(jié)果，按《巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）》（2009版）中的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按Ⅱ類環(huán)境綜合判定：該地下水水質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，在干濕交替的環(huán)境下對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

3、周邊環(huán)境條件

該工程三面有樓房，一面是道路，地下管線埋設(shè)復(fù)雜。周圍樓房基礎(chǔ)建設(shè)采用的是80、90年代建筑落后技術(shù)，質(zhì)量差，地基承載力不強(qiáng)，給基坑開挖帶來很大的困難。

4、泵站深基坑圍護(hù)方案設(shè)計(jì)

本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位根據(jù)基坑等級、土層性質(zhì)和周邊地形地貌、建筑物的情況，經(jīng)比較及2011年4月2日專家評審查意見，選用排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)。樁基設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁，排孔均采用鉆孔灌注樁。一般情況下土質(zhì)地層采用鉆孔，當(dāng)遇到孤石時采用沖孔。樁底高程27.00m，其中鉆孔灌注樁樁身砼強(qiáng)度等級為C30，共計(jì)31根，孔徑為1200mm，間距1500mm，平均樁長為13.50m。樁身鋼筋采用HRB335鋼筋Ф12、Ф25兩種，樁身鋼筋保護(hù)層厚度為50mm。在41.40m高程處設(shè)置1200×1200mm聯(lián)系梁（冠梁），鋼筋采用HRB335Ф12、Ф22兩種，砼強(qiáng)度C30。根據(jù)地質(zhì)勘察資料及以往的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，基坑止水選用高壓旋噴樁，布置于鉆孔灌注樁間隔處，便于基坑開挖，減少總的工程造價，同時有利于基坑支護(hù)安全。高壓旋噴樁成樁直徑Ф600mm，樁長15.50m，注漿材料采用425號普通硅酸鹽水泥，水泥用量為220kg/m，水灰比1：1。

因?yàn)槭情_挖深度超過5m（含5m）的基坑的土方開挖、支護(hù)工程，根據(jù)城鄉(xiāng)和住房建設(shè)部《危險性較大的分部分項(xiàng)安全管理辦法》，按設(shè)定的超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程劃分，作為深基坑工程重點(diǎn)管理。根據(jù)《深圳市深基坑工程管理規(guī)定》，將該分項(xiàng)工程安全等級定為二級。

5、圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工與基坑開挖

黃閣坑村雨水泵站改建工程先進(jìn)行基坑上層土方開挖，整平場地，施工機(jī)械進(jìn)場；然后施工鉆孔灌注樁與高壓旋噴樁；其次進(jìn)行冠梁和支梁的施工；最后在進(jìn)行管線保護(hù)情況下進(jìn)行基坑土方開挖。

5.1 圍護(hù)樁施工

圍護(hù)樁采用跳打施工，隔2根打1根，后打樁應(yīng)待先打樁樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％后方可施打。樁身混凝土的充盈系數(shù)不小于1.1，混凝土超灌標(biāo)高應(yīng)不低于設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高500mm，鑿去多余部分后確保樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級要求。樁間間隙采用旋噴樁作止水。其水泥漿液制備采用425號普通硅酸鹽水泥，水泥用量為220kg/m，水灰比1：1 。

黃閣坑村雨水泵站改建工程樁基施工中采用灌注樁和旋噴樁平行作業(yè)的方式進(jìn)行。（圖1）

圖1  具體樁基施工平面布置圖

5.2  土方開挖

（1）根據(jù)勘察地質(zhì)資料的說明，土質(zhì)軟，屬于不良地質(zhì)土層。以施工完成旋噴樁與灌注樁邊側(cè)作為土方開挖起點(diǎn)，施工總體開挖路線是從南面開始挖土，基坑開挖采用垂直開挖，土方分層逐層開挖，同時對開挖土方裸露出的灌注樁采用噴錨保護(hù)與支護(hù)。分層開挖，逐層進(jìn)行噴錨支護(hù)。

（2）由于基坑面積形狀為凸字形，大面積基坑底深為9.82m，凸出部分面積基坑底深為8.00m。為了方便土方運(yùn)輸，先大面積分層開挖，逐步往北面開挖及往外運(yùn)土。地下基坑土方開挖采用兩臺反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，一臺在開挖區(qū)域開挖，另一臺作為土方出渣用或接力傳遞。出渣距離開挖區(qū)域3～4m以外，且堆高不超過1.5m。對土質(zhì)較差的棄土即裝即運(yùn)至

施工現(xiàn)場以外。凸字形北面為土方開挖出土外運(yùn)車道。車輛運(yùn)輸車坡道開挖時，坡道的坡度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、挖土深度和運(yùn)輸車輛、爬坡能力確定坡道坡度及寬度。坡道兩側(cè)應(yīng)采取擋土或加固措施，并設(shè)專人維護(hù)坡道。分兩階段施工層作業(yè)機(jī)械挖土與噴錨支護(hù)密切配合，挖掘機(jī)開挖后人工進(jìn)行局部修整。（圖2）

　　          圖2  安全防護(hù)平面布置圖

6、基坑支護(hù)施工過程中的動態(tài)監(jiān)測和控制

為了保證施工安全及施工質(zhì)量，遵循動態(tài)信息化施工原則，建設(shè)單位委托了有資質(zhì)公司對基坑進(jìn)行監(jiān)測。

6.1  監(jiān)測的內(nèi)容及要求

（1）基坑工程監(jiān)測內(nèi)容：

①鄰近建（構(gòu)）筑物沉降觀測

②基坑坡頂位移觀測

（2）觀測要求

①沿基坑頂，基坑兩側(cè)每隔10米設(shè)置水平位移、沉降觀測點(diǎn)一個。（圖3）

　　      圖3  基坑監(jiān)測平面布置圖

②在基坑周邊設(shè)置觀測井來監(jiān)測地下水位變化。

③應(yīng)通過其它目測、巡查或增加其它監(jiān)測手段等多種形式對基坑變形進(jìn)行全面了解和監(jiān)控，以便通過對比及時了解和監(jiān)控周邊建筑物和道路等設(shè)施的安全。

④水平位移觀測點(diǎn)應(yīng)沿支護(hù)結(jié)構(gòu)體延伸方向布設(shè)，沉降觀測點(diǎn)應(yīng)沿建筑物外墻邊布設(shè)。

⑤沉降觀測精度滿足二等幾何水準(zhǔn)測量精度要求：水平位移觀測采用視準(zhǔn)線法或交會定點(diǎn)法，此方法觀測簡單，測量精度高。

⑥基坑開挖前設(shè)置好觀測點(diǎn)，并至少測2次初值；基坑開挖后0～5m，其余觀測點(diǎn)每7天觀測一次；深度5.0m至基坑開挖完畢7天以內(nèi)，其它觀測點(diǎn)每2天觀測一次，開挖完成任務(wù)后7天至底板澆好，其它觀測點(diǎn)7天測一次；底板結(jié)構(gòu)澆注好后，其它觀測點(diǎn)每15天一次，一直至基坑回填土完成，在此期間，若變形值很小，基坑已穩(wěn)定，可適當(dāng)減少觀測次數(shù)。

⑦基坑開挖前在鄰近建筑物上選取不易被破壞的固定點(diǎn)，觀測并記錄其原始高程。在基坑開挖過程中，每7天對這些固定點(diǎn)觀測一次并與原始數(shù)據(jù)比較，以便通過對比及時了解和監(jiān)控周邊建筑物的安全。

（3）觀測成果資料

本基坑監(jiān)測工作自2011年9月2日初始值測量完成，至2011年11月10日結(jié)束。本工程共對18個水平位移及沉降觀測點(diǎn)完成十期監(jiān)測工作。

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果分析，在基坑土方開挖施工中，變化速率增大，當(dāng)?shù)装寮敖Y(jié)構(gòu)施工完畢，加載速率得到有效控制，保證了施工期的穩(wěn)定性。

沉降及位移監(jiān)測最大變化值＜50mm，滿足在設(shè)計(jì)要求范圍之內(nèi)。施工期一直處于安全可控狀態(tài)，監(jiān)測數(shù)據(jù)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上所述，該基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)安全可靠，安全度控制適度，既滿足地下室施工需求，又體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)適用原則。

結(jié)束語

（1）鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)受力合理安全可靠，節(jié)省費(fèi)用，施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。

（2）在設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，要充分注意基坑外荷載的控制，同時在施工期間嚴(yán)禁在基坑四周過量堆放材料，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全。

（3）土體位移隨開挖深度的增大而增大，各階段水平位移與深度變化有較大不同，土體位移沿基坑周邊的分布并不均勻。

（4）建立完整的施工監(jiān)測系統(tǒng)。對支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的變形、鄰近建筑物、周邊道路進(jìn)行監(jiān)測，掌握周邊動態(tài)起重要作用，及時反饋信息，便于及時處理，協(xié)調(diào)施工，對支護(hù)結(jié)構(gòu)安全判斷起重要作用。