李卓成，赵一飞，王 超，于博扬
（1.中交第一航务工程局有限公司，天津 300461；
2.中交一航局生态工程有限公司，广东 深圳 518107）
随着城市化进程的加快，地下空间的开发与应用成为缓解城市用地紧张、提升土地利用效率的重要方式。水质净化厂工程为与进水管道高程相匹配，减少提升扬程、节省能源、利于厂区排水，也多采用地下或半地下结构。近年来，随着支护方式、机械设备的进步，基坑工程在总体规模、开挖深度、环境影响等条件的作用下，也逐步向更大、更复杂方向发展。
深圳市某水质净化厂某建筑物下卧土质主要为淤泥、杂填土与中粗砂。软土地区深基坑施工往往伴随极强的环境效应，基坑开挖引起周围土体应力场变化，使土体产生较大的变形，从而导致周边建筑物、道路、地下管线等产生不均匀沉降或发生开裂破坏，因此，软土地区的深基坑设计、施工难度大、风险高，对变形控制要求严格［1］。该建筑物受地铁盾构下穿影响，项目中期对基坑支护形式与结构基础进行了变更，未能在施工初期进行基础处理与开挖，致使临近建筑物施工完成后方开始进行基坑开挖工作，同时又涉及到雨季施工、软土地基开挖，施工难度大，基坑降排水能力要求高，场区内协调组织困难。
1.1 项目简介
深圳市某水质净化厂工程一构筑物基础开挖平面尺寸约 60 m×50 m，平面面积近 3 000 m2，设计开挖底标高 -3.15 m，原地面平均标高 +3.30 m，平均开挖深度6.65 m，总挖方量近 2 万 m3，选用搅拌桩格栅墙+微型桩、挂网喷锚的基坑支护方式。开挖区域为灌注桩群桩基础，灌注桩设计顶标高为 -3.25 m，灌注完成后实际桩顶标高约为 -2.50 m。开挖区域受到地铁盾构下穿影响，未能在前期进行施工，开始开挖时东、西两侧建筑物均已施工完毕，其中东侧结构基础底标高为 -2.00 m，本次开挖对其影响不大；
西侧为一地上四层结构，为 PHC 管桩基础，底标高为 +4.30 m，管桩均长 27 m，开挖深度超过管桩总长的四分之一，需要合理选择开挖方式及顺序，并进行挂网喷锚支护。
1.2 地质情况
该区域地貌类型属深圳市西部海河混合堆积地形～海积冲积平原区，根据设计勘察，场地内地层自上而下分别为：第四系人工填土层（），第四系海相沉积层（），第四系冲洪积层（），第四系残积层（），古生代加里东期混合花岗岩、变粒岩、浅粒岩、石英岩（ηγO1），土质以杂填土、素填土、淤泥为主。各开挖高程地质勘测情况及地层描述如表 1 所示。
表1 开挖高程地质情况勘测表
2.1 开挖方法及顺序
依据基坑的平面、剖面特点，有分层开挖、分段（块）开挖等一般开挖方式，另外有盆式开挖、岛式开挖等特殊开挖方式。各类开挖方式的不同适用情况与特点如表 2 所示。
表2 开挖方式适用情况表
本工程基坑开挖主要开挖土质为淤泥，抗剪强度低，靠西侧基坑有挂网喷锚支护要求，另外受到工期压力，需要提前开挖至基底进行灌注桩截桩等相关工作，因此采用分层分块开挖与盆式开挖相结合的方式进行。本工程基坑开挖方式示意图如图 1 所示，基坑西侧分层开挖支护方式断面示意图如图 2 所示。
图1 基坑开挖方式示意图
图2 分层开挖支护断面示意图
分层分块开挖主要是为了满足基坑西侧水泥搅拌桩格栅墙支护开挖后挂网喷锚支护要求，由于该侧有一建筑物临近基坑，因此保证该建筑物结构安全是首要考虑因素。选用分层、分块开挖，逐段挂网喷锚支护的方式能够有效控制基坑淤泥层变形和保护周边环境，保证基坑稳定性。
基坑东侧原地面标高较低，且该侧建筑物底板基础标高基本与基坑底持平，因此可直接进行开挖。为满足工期要求，尽早提供基底工作面进行后续施工任务，选用盆式开挖方式。同时，该开挖方式在淤泥层中对基坑变形影响较小，能够满足基坑稳定要求，但是该开挖方法也存在明显的缺点，如在雨季施工中对基坑排水要求较高，需要对排水沟与集水井进行合理布置，并配备足额水泵，及时对基坑进行降水，避免因基坑积水造成开挖工作停滞。
2.2 位移监测
本工程在西侧建筑物，西侧、南侧冠梁分别设置多个位移监测点，在施工全过程中最大位移量 6 mm，认定该开挖方法对基坑位移影响在可控范围内。该建筑物2020 年在X、Y方向上的位移情况如表 3、表 4 所示。
表3 建筑物 X 方向位移
表4 建筑物 Y 方向位移
2.3 开挖设备选型
开挖设备选型一般遵从作业效率高、型号单一、便于管理的原则。本工程中开挖面积不大、场区空地狭小且紧张、地质情况复杂，施工历经深圳市整个雨季，因此需要对设备选型的一般原则做出相应调整，最终根据“长短结合、大小相适”的机械选用原则，选用了包括长臂挖机、中型反铲挖掘机、小型反铲挖掘机三种土方开挖设备。另外，由于开挖土质主要为淤泥且为灌注桩基础，因此不考虑使用推土机进行作业。选定的三种开挖机械的特点与主要作业内容如表 5 所示。
表5 选定机械情况对照表
中型反铲挖掘机适用范围广、生产效率高，可以完成绝大部分土方开挖、倒运工作，但是在雨季淤泥层因降雨积水持力能力差，其难以行进作业，需要长臂挖掘机配合进行开挖。由于施工时间在 8～9 月，穿越深圳市雨季，使用长臂挖掘机能够有效提高雨季施工效率。小型挖掘机则是根据灌注桩群桩基础进行配置，其体型小巧，可以在桩间灵活穿梭作业。
深基坑的开挖常在地下水位以下含水层中进行，这给工程建设带来很大难度，必须进行工程降水，降水对基坑边坡支护有重要的作用［3］。本工程基坑内积水主要来源于地下渗水、施工废水以及期间降水。开挖初期主要排水对象为雨季施工降水，基坑基本形成后排水对象主要为地下渗水以及灌注桩钻孔取芯所产生的施工废水。
本工程基底土质为淤泥，淤泥质软、含水率高且变化较大，基坑开挖过程中主要采用强排法，即在开挖过程中保持基坑一侧较低并在该侧布置一集水坑，依靠水的重力汇流直接在集水坑内使用水泵抽排。基坑主体形成后主要以“深干沟、强排水”的原则采用明渠（排水干沟）法对基坑进行经常性排水。排水干沟应以不干扰施工、有一定坡比便于汇水自流为原则进行布置，深度为 70～100 cm，能够高效自流排水的同时可以使土体含水渗入排水干沟内，降低含水率，提高土体持力能力。另外为保证基坑支护稳定性，不沿格栅墙支护设置排水干沟，集水井的大小一般相当于所用水泵 10～15 min 的出水量，能加大的要尽量放大，集水井深度需保证水泵工作深度，同时保持排水水面低于基坑工作面 30～50 cm［4］。本工程中降排水布置及排水干沟样式如图 3、图 4 所示。
图3 基坑降、排水布置示意图
图 4 排水干沟布置示意图
深基坑开挖针对不同土质、不同外部环境有多种开挖方案，需要考虑基坑支护安全、现有建筑物稳定、开挖效率等多方面因素。本文以深圳市某水质净化厂工程深基坑淤泥层开挖为例，介绍了其分层分块开挖与盆式开挖相结合的开挖方式、“长短结合、大小相适”的设备选型方案以及基坑降、排水布置方案，经过实践证明该类方法能够满足预期目标，为类似工程提供参考思路。Q
猜你喜欢 淤泥标高灌注桩 莲为何出淤泥而不染文萃报·周五版(2022年24期)2022-06-21多级节能工厂化养殖池塘建设的标高设计初探科学养鱼(2021年10期)2021-11-10旋挖钻孔灌注桩在软土地基处理中的应用研究建材发展导向(2021年15期)2021-11-05水中灌注桩施工工艺探讨科学与财富(2021年36期)2021-05-10钻孔灌注桩常见问题及解决措施分析中华建设(2020年5期)2020-07-24办公楼楼面装饰标高控制流程及注意事项建材与装饰(2020年6期)2020-03-18长护筒旋挖灌注桩质量缺陷及防治措施建材发展导向(2019年11期)2019-08-24钢板桩支护在淤泥地层中施工的应用智能城市(2018年8期)2018-07-06安庆铜矿主井提升机系统反转/过卷故障分析与处理采矿技术(2015年2期)2015-11-19高层建筑的标高控制技术城市建设理论研究(2014年11期)2014-04-21