广西基础勘察工程有限责任公司
摘要：深基坑工程是土建工程中的重要组成部分，通过对深基坑进行处理，提升地基整体承载力，改变其结构性质，达到提升地基整体质量水平的目的，为开展地上建筑工程奠定坚实基础。但由于不同地区的地质情况不同，深基坑工程项目在开展过程中的重难点也有所不同。岩溶地区的地下水资源极为丰富，而这也成为该地区深基坑工程开展过程中的重点及难点，因此，才能够有效将地下水及时排出成为深基坑支护工程中亟待解决的主要问题。本文针针对岩溶地区及其主要特点以及对该地区深基坑工程进行止水与降水施工的重要性进行阐述，并结合实际案例对止水及降水技术的设计进行分析，并就该技术工艺的具体应用展开讨论，为进一步提升岩溶地区深基坑工程整体质量及水平提供有利条件。
关键词：岩溶地区；深基坑；止水和降水技术；设计；应用
建筑使我国城市发展过程中的重要组成部分，各个城市不仅在发展过程中利用建筑为具名提供居住、工作、娱乐等场所，同时也有效提升城市形象，为全面提升城市经济发展、促使社会文化水平提高等提供便利条件，是我国推动经济及社会发展的重要依据。我国国土面积较大，所垮区域较大，不仅拥有丰富的自然资源，同时也包括多种地质环境，而城市与建筑行业在发展过程中需要在不同地质地区开展建筑工程，达到扩大城市的效果。我国南方部分地区包括岩溶地区，该地区的地质环境并不适合直接进行建筑施工，需要通过开挖深基坑并进行处理，才能达到施工标准，为此，施工单位及业主必须及时了解岩溶地区的主要特点，并根据该地区的具体情况进行深基坑施工，确保工程能够顺利进行。
一、岩溶地区地质发育情况及特点
1.岩溶地区基本概念
岩溶是指由可溶性岩石与地下水产生混合后的地理现象。我国大部分岩溶地主要分布在西南地区，且地质刚度较差，因此该地区的生态环境十分脆弱，无法直接在岩溶地区地面上进行交通及建筑等基本建设，因此对该地区进行改造，是现如今我国在进行西部大开发工程中的重要战略方向之一，同时也是提升西南地区居民生活质量的重要举措。
岩溶地貌开始发育成石芽、溶沟、漏斗和落水洞。地表水部分转入地下，循裂隙进行溶蚀。此时裂隙扩大不多，地面河流仍居优势。随着裂隙的不断扩大，岩体内形成许多独立的洞穴系统。在较大的洞穴系统内，地下水面的位置较低；较小的洞穴系统内，地下水面的位置较高，一般无统一的地下水面。随着地下洞穴充分发育，独立的洞穴逐渐归并，成为一个完整的系统，并形成一个统一的地下水面。地下水面以上的溶洞干涸，地下水面附近的洞穴内有地下河。最后，地下河就逐渐转变为地面河。在地下河转化为地面河的过程中，地下河的顶板崩塌愈多，破坏及搬运作用也愈强烈，地面破碎，形成大型的溶蚀洼地和峰林等地貌。由于地下河道及溶洞的大量崩塌形成了地表水系，岩溶盆地不断蚀低扩大，这时地面降低了，在岩溶盆地底部或平原上堆积石灰岩残余堆积物——红土，溶蚀平原上残留有石灰岩残丘及孤峰，地面起伏已很小，接近于准平原。
由于岩溶的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。
二、工程案例及深基坑场地基本情况
该工程位于湖南省长沙市湘江东岸，初步拟定该建筑物高度为179.50m，地上45层，地下4层，总建筑面积119000m2。拟开挖基坑深度26.50m，基坑底面积约16500m2。
拟建场地西距湘江直线距离约330mm，地下水位埋深在0.5-0.70m之间，与湘江河水有密切水力联系。场地上覆第四系杂填土层2.20-4.50m，粗砂层0.80-1.60m，可塑粉质粘土4.70-8.50m，中细砂层1.80-7.90m，软塑粉质粘土1.50-9.70m，下伏基岩为石炭系灰岩，岩溶发育，勘察过程中发现有十余处高约0.70-1.45m左右的溶洞，洞内充填泥流、泥沙，岩溶水极丰富。各岩土层参数见表1：
表1 各岩土层特性参数
三、该处深基坑支护工程岩溶情况主要特点
通过结合数据及初步地质勘测分析，可发现该地区地质结构存在以下几点特点：
第一，初步勘测该建筑场地的覆土层厚度为22.53-27.79m，在覆土层中的软卧层材料为细砂与软塑粉质粘土，其厚度为4.52-16.50m，该处地下水总量较多，且能够直接受到湘江水在流动中产生的外力。
第二，该深基坑地区的下伏碳系灰岩主要向下发育，且岩石深度大，并包括多连通型溶洞，岩溶现象较为严重，且通过测验与勘测发现该岩溶与湘江水有直接接触。
第三，该施工地区周边包括较多高层建筑，同时部分城市主干道分布在该施工地区附近，如果直接降水则极易使周边建筑及主干道的地下结构受到影响，或产生塌陷等危险事故，对周边建筑、公路及居民人身安全极易产生威胁。
由此分析可知，该区域的地下水量较多，且水位较高，同时由于与湘江水直接联系及作用，可知该区域的水源为湘江，水源量广且大，如果盲目开工进行支护及其容易对周边环境造成破坏，因此，需要进行科学、全面的止水降水技术设计，才能达到稳定施工、提升安全系数及施工质量的目的。
四、深基坑止水及降水设计方案
本次深基坑支护工程中主要运用了地下钻孔桩连续墙施工方式，因考虑到岩溶地区地质环境及岩溶现象主要特点后，对预应力管桩、钻孔灌注桩等基础桩施工技术进行逐一对比与分析，并最终决定在工程中运用高压旋喷桩，利用该基础桩与地下连续墙相互作用及支撑，可有效形成止水帷幕，并达到基坑支护施工目的。
此次基坑施工主要利用逆作法对该止水技术进行设计。在考虑到本次施工场地的地下水位特点后，为进一步降低止水帷幕渗漏现象发生的概率，需要在该场地周边邻近部位进行降水技术施工，提升此次施工效率及质量。
1.止水帷幕设计方案
上述中提出，此次根据场地施工情况及具体施工要求，结合地下水以及岩溶具体分布情况及特点，此次设计中采用高压旋喷桩与地下连续墙组成止水帷幕部位来达到止水的效果及目的，根据对各类参数进行综合分析，此次基坑支护中的钻孔桩设计为Ф1200＠1300mm，止水帷幕中的旋喷桩设计为Ф600＠350mm。此次采用的高压旋喷桩施工技术中主要结合定喷与摆喷两种方式，其具体技术参数如表2所示。
表2 旋喷设计参数
在上部地层0-15m深度位置，按180°和225°两种角度进行摆高压摆喷，在下部15.00-27.50m深度位置，采用定喷方式，可使桩体固结体呈扇形加固，并使喷射体相到交叉重叠，形成稳固封闭墙体，起到止水作用。并与支护钻孔桩有机结合，互为加固屏障。
旋喷桩设计入岩0.50m，遇溶洞后应穿过溶洞底板0.50m，可有效解决岩溶水墙底绕流，并阻断水流作用。
2.降水井设计
考虑场地高水位和丰富地下水因素，为确保旋喷桩施工和基坑土方开挖，设计采用井管降水。基坑外围设计降水井16口，间距根据地层特点按25-45m布设，基坑内布设降水井10口。
降水井采用工程钻孔成井，成孔直径为300mm，为防止孔壁垮塌，采用钢管护壁，孔壁与护壁管之间填砾石作过滤层。
降水采用高扬程泥浆泵，根据支护桩施工阶段，单一井点或多井点同时降水根据施工进展情况确定。基坑内、外均布置水位观测和沉降观测点，及时掌握水位和周围沉降情况。
五、施工工艺
设计采用三重管高压旋喷工艺，压力值为20MPa。采用高压泵发出的高压喷射水流及环绕圆筒状气流，进行同轴喷射冲切土体，形成最大空隙，由高压泥浆泵注入压力为2-5MPa的水泥浆，喷嘴作旋转和提升运动，促使水泥浆混合土体颗粒凝固成固结体，连续并横向重叠搭接，从而形成地下连续墙。具体工艺参数见表3。
表3 工艺设计参数
旋喷采取自下至上、连续注浆方式，如换班或停工恢复，需向下搭接不小于500mm长度，考虑场地各种土层，根据密实度、含水量及土粒颗粒大小应适当调整参数，以保证固结体的均匀和稳定。
1.插管作业的具体施工工序
首先需要对钻孔的具体位置进行准确定位，要求钻头对准钻孔的中心部位，并对钻孔设备进行预先检测，确保钻孔设备能够顺利作业；其次，将钻孔探头深入中心位置，在此期间确保钻头及整个钻孔设备能够匀速向下钻出钻孔，随后将旋喷管插入钻孔内，确保其插入深度符合施工设计标准深度，而在插管过程中为了进一步避免出现因周边泥砂松动堵住旋喷管嘴处，应采用射水插入的方式，将水压控制在1.0Mpa，可有效阻挡旋喷管嘴边的泥砂，最终完成插管作业。
2.旋喷作业的具体施工工序
首先，对施工使用的水泥混凝土进行科学配置，并根据具体施工量对水泥混凝土的旋喷速度、流量、旋喷压力以及具体参数等进行合理设定；其次，准备完毕后利用高压旋喷设备进行旋喷，最终使基础桩凝固成型。而在旋喷桩初凝时进行止水实验，对具体实验过程、参数及结果进行准确记录，确保对其止水性能进行准确把控，并对随后的降水井作业提供依据。
3.降水井作业的具体施工工序
首先对降水井孔位进行测定，在最终确定位置后进行钻探成孔；其次，在孔位插入井管，并在井管周围填充砾土，最终形成降水井。在成孔过程中控制垂直度、深度。为防止钻孔垮塌和缩径，一定要确保井管居中、垂直、接头牢固。填砾时要求检查砾径，按要求双侧对称回填。抽水过程要及时量测水位，并作好记录。
六、结语
综上所述，岩溶地区地下水极为丰富，且由于该地质整体承载力无法达到施工要求，因此则需要针对该地区特点开展深基坑支护施工，达到提升地基承载力的目的。此次施工中为了进一步提升基坑施工支护水平，采用高压旋喷桩止水帷幕、降水井工艺等方式，与钻孔桩及地下连续墙共同形成地下支护及止水降水工程，可进一步提升地下支撑，有效降低地下水，为提升深基坑支护水平起到重要作用，其施工效果较为明显，且经济效益得到提升，同时降低了对周边环境的影响，对进一步发展建筑行业来说具有重要意义。
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论文作者:韦杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/24
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