李林洋
（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川，成都，610081）
【摘 要】随着现代社会的飞速发展及世界人口的急剧增长，人们对地下空间利用的愿望越来越强烈；超深地下室也正在向更深更大不断发展，随之而来的深基坑支护形式也随着地下室深度的不断增加而越来越多样化。在市政基础设施建设领域，地下污水处理厂作为一种新型的地下构筑物伴随着先进成熟的施工工艺及新型钻孔咬合桩技术的出现成为了节约紧缺的土地资源和同时达到绿色环保要求的最佳选择。
【关键词】钻孔咬合桩；施工技术；深基坑工程
1．工程概况
合肥市清溪净水厂PPP项目位于合肥市蜀山区，北临南淝河，南临清溪路，规划用地面积63107.3m2，建设规模为20万m3/d。本工程为新建全地下式污水处理厂，水处理构筑物部分为钢筋混凝土薄壁结构。
拟建场地紧邻南淝河，原场地地势低洼，后因清溪路花卉市场建设需要堆填大量的建筑垃圾，现场地东北部为沿河路园林绿地和清I~Ⅱ冲泵站，西部为清I~Ⅱ水渠（南淝河叉河），西南大部为原清溪路花卉市场，东南角位于三水厂现污泥塘用地范围，各区域内地形总体较平缓，各区域间地形呈陡坡状变化，总体地形为西南高、东北低，拟建场地地表高程（以勘探孔孔口高程计）为13.14~20.78m，最大高差7.64m，吴淞高程系。
工程地质条件：场地地下水水量较丰富，水位较高；抗浮设防水位为各建（构）筑物设计室外地坪下1.0m。基坑深度约18米，基坑边坡安全等级一级；基坑所处土层自上而下依次为：①1层杂填土，①2层淤泥质杂填土，②1层粉质粘土夹粉土，③层粘土夹粉质粘土，④层粉质粘土夹粉土，⑤1层粉土夹粉细砂，⑤2层粉土夹粉细砂，⑥层强风化泥质砂岩，⑦层中风化泥质砂岩。
2．咬合桩设计
本工程基坑为明挖法施工，一方面为保证基坑开挖范围不超过建筑红线范围，另一方面为尽可能降低支护桩长以节约工程造价；基坑围护结构在冠梁顶以上采用1：1.5放坡开挖，以下采用Φ1200mm钻孔咬合桩，钢筋混凝土桩（B桩，C30，平均桩长21m）与素混凝土桩（A桩，C20，平均桩长21m）间隔布置。咬合深度200mm。布置典型平面如下所示：
图1 布置典型平面
2.1基坑等级
基坑深度约8.1～16.9m，为深基坑，社会影响大，基坑安全等级确定为一级，重要性系数为1.1。
2.2基坑支护结构
根据勘察报告，本基坑中部分钻孔揭露杂填土层较厚、透水性强、饱和，水量较大；开挖时难以自稳，易出现流砂、塌方的现象。
基坑四边利用可能的空间，上部填土层放坡开挖，开挖坡率不小于1:1.50，素喷砼护面；下部填土与粘土层直立开挖，钻（冲）孔桩＋预应力锚索支护，桩间素混凝土咬合桩止水。
2.3咬合桩计算
根据计算土压力，可得到开挖过程中，支护桩承受最大弯矩为：
Mmax=785KN.m
素混凝土桩不参与受力：
故l=2x1.2-2x0.2=2.0m
B桩最大弯矩：
MBmax=785x2.0=1570KN.m
设计弯矩：
MBmax=1.35x1570=2119.5KN.m
根据钢筋混凝土设计规范可求得单桩配筋为36根32毫米三级钢，取40根；桩顶位移、裂缝计算略。
3．施工要求
3.1止水帷幕和排水
（1）止水帷幕：素混凝土咬合桩进行止水。
根据场地工程地质条件，拟建场地基坑下部不透水土层为强风化泥质砂岩或中风化泥质砂岩，止水帷幕应采用冲（钻）孔桩机施工，桩径1200，桩中心距2000，桩身材料采用C25素混凝土，施工期间为保证止水桩与支护桩之间的搭接效果，可掺入缓凝剂。
（2）基坑排水系统：坡顶、坡底设排水沟，坡顶、坡底设集水井，汇入市政管道前设沉砂池。
（3）排水沟：坡脚设置一圈排水沟，坡顶根据现场实际情况设置。排水沟尺寸为：400×400×400（顶宽×底宽×高），坡脚排水沟汇集边坡排出的水，坡顶排水沟拦截坡顶雨水，并用于接受坑底抽水。坡顶排水沟以明沟形式排泄，基坑顶四周排水沟范围以内采用挂网喷砼以防地表水渗入。
（4）集水井：基坑底部及顶部每隔25～30m设置一个集水井以汇集坑顶坑底排水沟排出的地表水和地下水，尺寸800×800× 1000。排入市政管道的集水井前设应做三级消力沉砂池，长×宽×深=3480×1980×1500。
（5）降水井：外径600mm，坑内场地开挖前先进行降水。在基坑开挖前，将基坑内地下水降到基坑底开挖面以下1.00m深。水位降到设计深度后，即暂停抽水，观测井内的恢复水位。做好基坑内的明排水准备工作，以防基坑开挖时遇降雨能及时将基坑内的积水抽干。
3.2挂网喷砼
（1）喷射砼原材料宜采用新鲜的P.O.32.5R普通硅酸盐水泥，干净的中粗砂和粒径小于15mm的砾石，面层砼强度等级为C20，配合比约为水泥:砂:石子＝1:2:2.5，采用喷射机高压喷射。
（2）土钉施工完毕，立即喷砼；喷锚支护施工24小时后方可进行下一层土方开挖。
4．施工应急预案
4.1支护结构位移
若插入坑底部分支护桩向内变形，支护桩下段位移较大，造成桩背土体沉陷，主要应设法控制支护支护桩嵌入部分的位移，着重加固坑底部位，具体措施有：
（1）回填好土、砂石或砂袋等，回填反压土高度至能保证基坑变形完全稳定为止。
（2）增设坑内降水设备，降低地下水。
（3）对坑底进行加固，如采用注浆、高压喷射注浆等提高被动区抗力。
（4）坡顶卸载：坡顶一定范围内的土体挖除，减少坡顶荷载。
（5）对基坑挖土合理分段，每段土方挖到底后及时浇注垫层。
4.2流砂、管涌
（1）对较严重的流砂现象应增加坑内降水措施，使地下水位降至坑底以下0.5～1.0m以下。
（2）如果流砂是在上部桩间的缝隙中出现的，则可在桩间嵌补防水细石混凝土。施工中应先在出现流砂的部位插入引流管，而后将该段墙幅间土清除，再将两面墙幅对应面凿毛，然后在外面支模，浇注防水细石混凝土。
（3）管涌十分严重时可在支护墙前打设一排钢板桩，在钢板桩和支护墙间进行注浆，钢板桩底应与支护墙底标高相同，顶面与坑底标高相同，钢板桩的打设宽度应比管涌范围宽３～５m。
4.3支护结构渗水
（1）对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况下，可采用坑底设排水沟的方法。
（2）对渗水量较大，但没用流砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流－修补”的方法：
a在渗漏较严重的部位，先在支护结构水平（略向上）打入一根钢管，内径20～30mm，，使其穿透支护结构内，由此将水从该管引出。
b将管边支护结构的薄弱处用防水砼或砂浆修补封堵。
c待修补封堵的砼或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住。如封住管口后出现第二处渗漏时，按上述方法再进行“引流－修补”。如果引流的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水排出即可。
4.4支护结构漏水
（1）如果漏水位置离地面不深处，可将支护结构背开挖至漏水位置下500～1000mmm，在支护结构背后用密实砼进行封堵。
（2）如漏水位置埋深较大，则可在支护结构后采用压密注浆方法，注将封堵。注浆浆液中应掺入适量水玻璃，使其能尽早凝结，也可采用高压喷射注浆方法。采用压密注浆时，为防止施工对支护结构产生的压力生成支护结构较大的侧向位移，在施工前应对坑内局部反压回填土，待注浆达到止水效果后再重新开挖。
4.5截、排水措施
在基坑顶部，采取临时措施拦截地表水，以防下渗或直接流入基坑内。
对地表裂缝，及时采用水泥砂浆封堵，以防地表水下渗。
同时检查基坑顶部所有污水、给水管线，看是否断裂，有水下渗入基坑边坡，如污水雨水管线有断裂，应将污水、雨水管线的水源切断或污水、雨水管线改线。
基坑底部，用污水泵抽水，并做好坑底排水设施，使基坑底部尽量保持干爽，以防基坑底部土体泡水软化。
5．结语
钻孔咬合桩作为一种新型可靠的支护结构已广泛运用到各种基坑工程之中，但由于本技术对设备要求较高，施工工艺要求较为严格，施工间隔时间受限，对于有地下管网及构筑物存在时处理较为困难，在孤石、泥岩层或在软岩地层中成孔时效率会显著降低；故要求设计人员应充分掌握现场各条件并考虑以上各因素后方能采用。
参考文献：
[1]谭国辉.基坑工程咬合桩施工工艺研究.中国技术纵横2010（15）
[2]王飞.咬合桩质量控制措施.甘肃科技2010.26（13）
论文作者:李林洋
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
标签：基坑论文; 排水沟论文; 结构论文; 流砂论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 粘土论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;